Dendritische Zellen (DZ) sind spezialisierte Immunzellen, die eine zentrale Rolle bei der Initiierung und Steuerung von Immunantworten spielen. Sie fungieren als "Wächter" des Immunsystems, insbesondere in Organen, die Kontakt zur Außenwelt haben, wie Haut und Schleimhäute. Sie erkennen eindringende Krankheitserreger, nehmen diese auf und präsentieren deren Bestandteile (Antigene) auf ihrer Oberfläche, um andere Immunzellen, insbesondere T-Zellen, zu aktivieren.
Die Haut als besondere immunologische Nische
Die Haut unterscheidet sich von anderen Organen des Körpers durch ihre ständige Exposition gegenüber der Außenwelt. Sie muss mit einer Vielzahl von potenziell schädlichen Organismen fertig werden, was eine ständige Bereitschaft des Immunsystems erfordert.
Eine in Nature Immunology veröffentlichte Studie zeigt, dass sich dendritische Zellen in gesunder Haut anders verhalten als in anderen Körperteilen. Professor Franca Ronchese und ihr Team stellten fest, dass IL-13 in der Haut konstant vorhanden ist, anders als in anderen Körperregionen. Bisher wurde angenommen, dass IL-13 nur bei Bedarf freigesetzt wird, da zu viel Entzündung schädlich sein kann. Diese konstante, niedrige Konzentration von IL-13 könnte eine grundlegende Aktivierung der Immunantwort in der Haut darstellen.
Dendritische Zellen: Aufgaben und Funktionen
Dendritische Zellen nehmen im Immunsystem eine zentrale Position ein, indem sie Immunantworten einleiten und den Körper durch Toleranzvermittlung vor Autoimmunreaktionen schützen. Die Toleranzvermittlung verhindert, dass das Immunsystem körpereigene Strukturen angreift und Autoimmunerkrankungen auslöst.
Einleitung einer Immunantwort
Dendritische Zellen sind in Schleimhäuten und der Haut vorhanden, wo sie als erste Instanz den Körper schützen. Sie erkennen Fremdkörper und leiten die Phagozytose ein. Dabei werden die Erregerbestandteile zersetzt und als Antigene genutzt, um andere Immunzellen zu informieren.
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Alarmierung des Immunsystems
Die Antigene werden in MHC-Moleküle auf der Oberfläche der dendritischen Zellen gelegt, um andere Immunzellen über den Eindringling zu informieren. MHC-II-Moleküle präsentieren Antigene, die durch Phagozytose aufgenommen wurden, während MHC-I-Moleküle Antigene präsentieren, die sich bereits in der Zelle befanden, beispielsweise bei Virusinfektionen.
Dendritische Zellen wandern in sekundäre lymphatische Organe, wie die Lymphknoten, um naive T-Zellen (CD4+ oder CD8+ Zellen) zu aktivieren. Die Interaktion zwischen dem T-Zell-Rezeptor und dem Antigen im MHC-Molekül aktiviert die T-Zellen. MHC-I-Moleküle aktivieren CD8+ T-Zellen zu zytotoxischen T-Zellen, während MHC-II-Moleküle CD4+ T-Zellen zu T-Helferzellen aktivieren.
Toleranzvermittlung
Dendritische Zellen spielen auch eine wichtige Rolle bei der Verhinderung von Autoimmunerkrankungen. Sie sammeln Selbstantigene und präsentieren sie den T-Zellen in den sekundär lymphatischen Organen. Anstatt eine Immunreaktion auszulösen, tragen die dendritischen Zellen dazu bei, dass selbstreaktive T-Zellen erkannt und beseitigt werden.
Aufbau und Reifung dendritischer Zellen
Der Name "dendritische Zellen" leitet sich von dem griechischen Wort "dendrites" ab, was "baumartig" oder "verzweigt" bedeutet. Unreife dendritische Zellen haben einen Zellkörper mit langen, sternförmig ausstrahlenden Fortsätzen (Dendriten), die beweglich sind und die Umgebung abtasten.
Dendritische Zellen entstehen aus Stammzellen im Knochenmark. Nach dem Kontakt mit Antigenen wandern die dendritischen Zellen in sekundäre lymphatische Organe, wo sie reifen und ihre Form und die Anzahl der Rezeptoren auf ihrer Oberfläche verändern.
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Typen und Unterklassen dendritischer Zellen
Dendritische Zellen sind keine einheitliche Zellmasse, sondern verschiedene Arten von Immunzellen mit ähnlichen Strukturen und Funktionen. Sie können anhand von Oberflächenmerkmalen, Funktionen und Lokalisationen in Unterklassen eingeteilt werden.
Myeloide dendritische Zellen
Myeloide dendritische Zellen sind eine heterogene Zellgruppe, die für die Aufnahme, Verarbeitung und Präsentation von Antigenen zuständig ist. Sie sind die größte Gruppe und werden auch als konventionelle dendritische Zellen bezeichnet.
Plasmazytoide dendritische Zellen
Plasmazytoide dendritische Zellen sind seltener und ähneln nach der Aktivierung einer Plasmazelle. Sie sind hauptsächlich für die Abwehr von Viren relevant und können große Mengen antiviraler Stoffe (Zytokine) synthetisieren.
Langerhans-Zellen
Langerhans-Zellen sind spezialisierte dendritische Zellen der Haut und Schleimhäute. Sie phagozytieren Pathogene, die in den Körper eindringen, und aktivieren T-Lymphozyten.
Interdigitierende dendritische Zellen
Interdigitierende dendritische Zellen sind überall im Körper zu finden, vor allem in lymphatischen Organen. Sie aktivieren T-Zellen.
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Inflammatorische dendritische Zellen
Inflammatorische dendritische Zellen entwickeln sich während einer akuten Entzündung aus Monozyten und begeben sich in das entzündete Gewebe.
Klinische Bedeutung dendritischer Zellen
Dendritische Zellen spielen eine wichtige Rolle bei der Regulation der Immunantwort und sind an schweren Krankheiten beteiligt. Sie stellen jedoch auch Ansätze zur Therapie von Allergien und Krebs dar.
Dendritische Zellen und HIV-Infektionen
Bei der Verbreitung von HIV im Körper spielen dendritische Zellen eine zentrale Rolle. Das HI-Virus wird von dendritischen Zellen aufgenommen und wie ein trojanisches Pferd zu den Lymphknoten transportiert, wo es T-Zellen infiziert.
Dendritische Zellen und Krebserkrankungen
Dendritische Zellen können die Immunantwort gegen Tumore verstärken. Patienten mit hohen Mengen an dendritischen Zellen zeigen bessere klinische Ergebnisse nach Tumorerkrankungen. Eine neuartige Krebstherapie basiert auf der Beladung dendritischer Zellen außerhalb des Körpers mit Tumorantigenen, um eine stärkere T-Zell-Aktivierung gegen die Tumorzellen zu erreichen.
Dendritische Zellen und allergische Reaktionen
Dendritische Zellen, insbesondere Langerhans-Zellen, sind für viele allergische Reaktionen in der Haut verantwortlich.
Dendritische Zellen und allergische Erkrankungen
Professor Ronchese und Dr. Brewerton untersuchen, wie die Immunzellen der Haut allergische Erkrankungen beeinflussen. Allergische Auslöser sind vielfältig, und chronische Exposition kann zu allergischen Erkrankungen führen. Viele Menschen mit Allergien leiden nicht nur an einer einzigen Allergie, sondern an mehreren, was als "allergischer Marsch" bekannt ist. Dieser beginnt oft in der Haut in jungen Jahren.
Die Entdeckung von IL-13 in der Haut und das Konzept des allergischen Marsches verdeutlichen die Bedeutung der Haut bei der Entwicklung von Allergien. Dr. Brewerton betont, dass Vorbeugung besser ist als Heilen, und dass die Exposition gegenüber Substanzen über die Haut entscheidend ist.
Der Einfluss von Ernährung und Hautkontakt auf das Immunsystem
"Wir sind, was wir essen." Das Immunsystem lernt, was gut und schlecht für uns ist, teilweise schon im Mutterleib und beim Stillen, aber hauptsächlich durch eigene Erfahrungen. Der Darm und die Immunzellen im Darm sind darauf ausgelegt, mit verschiedenen Nahrungsmitteln umzugehen. Wenn der erste Kontakt mit einem Lebensmittel jedoch über die Haut erfolgt, kann dies zu Problemen führen. Dr. Brewerton betont, dass das, was wir auf unsere Haut geben, entscheidend ist.
Professor Ronchese und Dr. Brewerton empfehlen, die Art und Weise zu überdenken, wie wir dem Körper Stoffe zuführen, da der Körper lernen muss, was gut für ihn ist.
Aktuelle Forschung und Therapieansätze
Die Forschung konzentriert sich auf die Verbesserung der Effektivität von Tumorvakzinen mit dendritischen Zellen. Dies umfasst die Generierung dendritischer Zellen, die Wahl der Tumorantigene, die Aktivierung dendritischer Zellen, die Verabreichung der Vakzine und das Monitoring der Immunantwort.
Ein neuer Ansatz besteht darin, dendritische Zellen direkt im Körper mit Tumorantigenen zu beladen, indem Antikörper verwendet werden, die die Antigene gezielt zu den dendritischen Zellen dirigieren ("Antikörper-Targeting").
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