Dendritische Zellen (DC) stellen eine essenzielle Verbindung zwischen der angeborenen und der erworbenen Immunität dar. Sie sind in der Lage, Pathogene anhand konservierter molekularer Muster zu erkennen und eine angepasste Immunantwort zu initiieren. Zu den bekannten Unterformen der DC beim Menschen gehören Langerhans-Zellen, myeloide DC (MDC) und plasmazytoide DC (PDC).
Hintergrund und Bedeutung der dendritischen Zellen
Dendritische Zellen sind hochspezialisierte antigenpräsentierende Zellen, die eine zentrale Rolle bei der Initiierung und Regulation antigenspezifischer Immunantworten spielen. Ihre Fähigkeit, eine Immunantwort einzuleiten und den Körper vor Autoimmunreaktionen zu schützen, macht sie zu einem wichtigen Bestandteil des Immunsystems.
Dendritische Zellen als Wächter des Immunsystems
Dendritische Zellen kommen in Kontakt zur Außenwelt vor, insbesondere in Schleimhäuten (Nase, Mund, Rachen, Speiseröhre, Vagina, Darm, Atemorgane) und der Haut. Dort fungieren sie als erste Instanz von Immunzellen, die den Körper beschützen und werden daher auch als "Wächter" des Immunsystems bezeichnet.
Aufgaben und Funktionen der dendritischen Zellen
Dendritische Zellen nehmen eine zentrale Position im Immunsystem ein, indem sie Immunantworten einleiten und den Körper durch Toleranzvermittlung vor Autoimmunreaktionen schützen.
Einleitung einer Immunantwort
Dendritische Zellen erkennen Fremdkörper wie Bakterien oder Viren, die die Hautbarriere oder Schleimhäute durchdringen. Sie fangen diese ab und leiten die Phagozytose ein, einen Prozess, bei dem Feststoffe durch die Membran einer Zelle in Vesikel aufgenommen und anschließend zersetzt werden. Die resultierenden Erreger-Stücke, auch als Antigene bezeichnet, werden genutzt, um andere Bestandteile des Immunsystems zu alarmieren.
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Alarmierung des Immunsystems
Um andere Immunzellen zu informieren, werden die Antigene in spezielle Moleküle gelegt, die sich auf der Oberfläche der dendritischen Zellen befinden. Diese werden als MHC-I- oder MHC-II-Moleküle bezeichnet. MHC-II-Moleküle präsentieren Antigene, die durch Phagozytose aufgenommen und zersetzt wurden, während MHC-I-Moleküle Antigene präsentieren, die sich bereits in der Zelle befanden.
Toleranzvermittlung
Dendritische Zellen spielen eine wichtige Rolle beim Schutz vor Autoimmunkrankheiten. Sie sammeln Selbstantigene und präsentieren sie den T-Zellen in den sekundär lymphatischen Organen. Anstatt eine Immunreaktion zu stimulieren, tragen die dendritischen Zellen dazu bei, dass alle selbstreaktiven T-Zellen erkannt und beseitigt werden.
Aufbau und Reifung der dendritischen Zellen
Der Name "dendritische Zellen" leitet sich von dem griechischen Wort "dendrítēs" ab, was "baumartig" oder "verzweigt" bedeutet. Unreife dendritische Zellen haben einen Zellkörper mit langen, sternförmig ausstrahlenden Fortsätzen (Dendriten).
Reifungsprozess der dendritischen Zellen
Nach dem Kontakt mit Antigenen wandern dendritische Zellen in sekundäre lymphatische Organe wie Lymphknoten oder die Milz. Auf dem Weg reifen die dendritischen Zellen und verändern ihre Form und die Menge der Rezeptoren auf ihrer Oberfläche.
Typen und Unterklassen dendritischer Zellen
Dendritische Zellen sind keine einheitliche Masse, sondern verschiedene Arten von Immunzellen mit ähnlichen Strukturen und Funktionen. Sie können anhand unterschiedlicher Merkmale klassifiziert werden.
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Einteilung nach Oberflächenmerkmalen
Anhand der CD-Moleküle (Cluster of differentiation) auf ihrer Oberfläche werden zwei Haupttypen unterschieden:
- Myeloide dendritische Zellen: Diese Zellen sind für die Aufnahme, Verarbeitung und Präsentation von Antigenen zuständig. Sie ähneln den Monozyten und besitzen die Oberflächenmarker CD11c und CD33.
- Plasmazytoide dendritische Zellen: Diese Zellen ähneln nach ihrer Aktivierung einer Plasmazelle und sind hauptsächlich für die Abwehr von Viren relevant. Sie synthetisieren große Mengen antiviraler Stoffe (Zytokine), wie z.B. Typ I Interferone.
Weitere Einteilungen dendritischer Zellen
Neben den Oberflächenmerkmalen können dendritische Zellen auch anhand anderer Merkmale klassifiziert werden, wie z.B. spezifische Funktionen und Lokalisationen. Zu diesen gehören:
- Langerhans-Zellen: Spezialisierte dendritische Zellen der Haut und Schleimhäute.
- Interdigitierende dendritische Zellen: Befinden sich in lymphatischen Organen und sind in der Nähe von T-Zellen lokalisiert.
- Inflammatorische dendritische Zellen: Treten primär während einer akuten Entzündung auf.
- Follikuläre dendritische Zellen: Unterscheiden sich wesentlich von den anderen dendritischen Zellen und sind nicht mit ihnen verwandt.
Myeloide dendritische Zellen im Detail
Myeloide dendritische Zellen (MDC) stellen eine verbreitete und heterogene Zellgruppe dar, die für die Aufnahme, Verarbeitung und Präsentation von Antigenen zuständig ist. Sie werden auch als konventionelle dendritische Zellen bezeichnet und ähneln den Monozyten.
Oberflächenmarker und Funktionen der myeloiden DC
Myeloide DC tragen die Oberflächenmarker CD11c und CD33. Sie sind besonders befähigt zur Antigenaufnahme und -präsentation und spielen eine wichtige Rolle bei der Initiierung von T-Zell-Antworten.
Rolle der myeloiden DC bei der allergischen Rhinitis
Eine Studie untersuchte die Anwesenheit von MDC in der Nasenschleimhaut von gesunden Personen und Patienten mit allergischer Rhinitis. Es zeigte sich kein signifikanter Unterschied in der Anzahl der MDC zwischen den beiden Gruppen. Allerdings waren MDC bei Patienten, die mit Glukokortikoiden behandelt wurden, kaum nachweisbar, während Patienten mit einer kürzlich zurückliegenden Infektion eine stark erhöhte Anzahl von MDC aufwiesen.
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Klinische Bedeutung dendritischer Zellen
Dendritische Zellen spielen eine wichtige Rolle in der klinischen Forschung und können in schwere Krankheiten verwickelt sein. Sie stellen jedoch auch Ansätze zur Therapie von Allergien und Krebs dar.
Dendritische Zellen bei HIV-Infektionen
Bei der Verbreitung von HIV im Körper spielen dendritische Zellen eine zentrale Rolle. Das HI-Virus wird von dendritischen Zellen aufgenommen und zu den Lymphknoten transportiert, wo es T-Zellen infiziert und das Immunsystem schwächt.
Dendritische Zellen bei Krebserkrankungen
Dendritische Zellen können die Immunantwort gegen Tumore verstärken und verbessern. Patienten mit hohen Mengen an dendritischen Zellen zeigen nach Tumorerkrankungen bessere klinische Ergebnisse. Dies führte zur Entwicklung einer Krebstherapie, bei der dendritische Zellen außerhalb des Körpers mit Tumorantigenen beladen und dem Patienten verabreicht werden, um T-Zellen gegen die Tumorzellen zu aktivieren.
Dendritische Zellen bei allergischen Reaktionen
Dendritische Zellen, insbesondere Langerhans-Zellen, sind für viele allergische Reaktionen zuständig, die bei dem Kontakt mit manchen Stoffen auftreten.
Dendritische Zellen in der Tumortherapie
Dendritische Zellen können zur Generierung von Immunantworten gegen bestimmte Proteine von Tumorzellen genutzt werden. Für die Generierung einer Tumorvakzine können dendritische Zellen aus dem peripheren Blut von Tumorpatienten gewonnen werden.
Klinische Studien und Therapieerfolge
In klinischen Studien wurde die prinzipielle Wirksamkeit einer Vakzinierung mit dendritischen Zellen bezüglich immunologischer und klinischer Endpunkte belegt. Die Therapieerfolge waren jedoch in der Regel nur von kurzer Dauer.
Herausforderungen und zukünftige Forschung
Für die Entwicklung einer effizienten Tumorvakzine ist die Identifizierung geeigneter Tumorantigene sowie die Generierung von dendritischen Zellen mit optimaler T-Zell-stimulatorischer Aktivität entscheidend. Weitere Grundlagenforschung und kontrollierte klinische Studien sind erforderlich, um den Stellenwert der Tumortherapie mit dendritischen Zellen zu definieren.
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