Dendritische Zellen (DZ) spielen eine zentrale Rolle im Immunsystem. Ihre Hauptaufgabe ist die Erkennung von Fremdstrukturen wie Krankheitserregern oder Krebszellen und die Einleitung einer spezifischen Immunantwort gegen diese. Sie fungieren als eine Art "Wächter", die den Körper vor Schäden bewahren.
Einführung in die dendritischen Zellen
Dendritische Zellen sind spezialisierte Immunzellen, die eine Schlüsselrolle bei der Initiierung und Regulation von Immunantworten spielen. Sie patrouillieren durch den Körper, nehmen Antigene auf und präsentieren diese den T-Zellen, wodurch die adaptive Immunantwort ausgelöst wird.
Aufgaben und Funktionen dendritischer Zellen
Dendritische Zellen nehmen im Immunsystem eine zentrale Position ein, da sie sowohl Immunantworten auslösen als auch den Körper durch Toleranzvermittlung vor Autoimmunreaktionen schützen können.
Einleitung einer Immunantwort
Dendritische Zellen kommen vor allem dort vor, wo der Körper mit der Außenwelt in Kontakt tritt, wie in Schleimhäuten und der Haut. Sie sind die erste Verteidigungslinie des Immunsystems.
Erkennung von Fremdkörpern
Wenn Pathogene die Barrieren des Körpers überwinden, werden sie von dendritischen Zellen abgefangen. Diese nutzen ihre beweglichen Fortsätze, um Pathogene aufzuspüren und Phagozytose einzuleiten.
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Phagozytose und Antigenpräsentation
Bei der Phagozytose werden Fremdkörper in Vesikel aufgenommen und anschließend abgebaut. Die resultierenden Bruchstücke, Antigene, werden genutzt, um andere Immunzellen zu alarmieren.
Alarmierung des Immunsystems
Antigene werden in speziellen Molekülen auf der Oberfläche der dendritischen Zellen präsentiert, den MHC-I- und MHC-II-Molekülen. MHC-I-Moleküle präsentieren intrazelluläre Fragmente, während MHC-II-Moleküle extrazelluläre Fragmente präsentieren.
Wanderung in lymphatische Organe
Dendritische Zellen wandern in sekundäre lymphatische Organe wie Lymphknoten, um dort naive T-Zellen zu aktivieren. Die Interaktion zwischen dem T-Zell-Rezeptor und dem Antigen im MHC-Molekül ist entscheidend für die Aktivierung der T-Zelle.
Aktivierung von T-Zellen
MHC-I aktiviert CD8+ T-Zellen zu zytotoxischen T-Zellen, während MHC-II CD4+ T-Zellen zu T-Helferzellen aktiviert. Dies ermöglicht dendritischen Zellen, eine primäre Immunantwort auszulösen.
Co-stimulatorische Signale
Neben der Antigenpräsentation sind co-stimulatorische Signale zwischen T-Zelle und dendritischer Zelle notwendig, um eine vollständige Aktivierung zu erzielen.
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Toleranzvermittlung
Dendritische Zellen spielen auch eine wichtige Rolle beim Schutz vor Autoimmunkrankheiten. Sie präsentieren Fragmente von körpereigenen Zellen, um zu verhindern, dass das Immunsystem auf diese reagiert.
Apoptose und Selbstantigene
Fragmente aus körpereigenen Zellen, die durch Apoptose entstehen, werden von dendritischen Zellen aufgenommen und in MHC-II-Moleküle geladen.
Beseitigung selbstreaktiver T-Zellen
Dendritische Zellen präsentieren Selbstantigene an T-Zellen in den sekundär lymphatischen Organen, um selbstreaktive T-Zellen zu erkennen und zu beseitigen. Dies verhindert Autoimmunreaktionen.
Aufbau und Reifung dendritischer Zellen
Der Name "dendritische Zelle" leitet sich von dem griechischen Wort "dendrítēs" (baumartig, verzweigt) ab und beschreibt ihren charakteristischen Aufbau.
Struktur unreifer dendritischer Zellen
Unreife dendritische Zellen haben einen Zellkörper mit langen, sternförmig ausstrahlenden Fortsätzen (Dendriten), die beweglich sind und die Umgebung abtasten können.
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Entstehung und Reifung
Dendritische Zellen entstehen aus Stammzellen im Knochenmark. Unreife dendritische Zellen besitzen MHC-Moleküle auf ihrer Oberfläche. Nach Kontakt mit Antigenen wandern sie in sekundäre lymphatische Organe, wo sie reifen.
Veränderungen während der Reifung
Während der Reifung verändern dendritische Zellen ihre Form und die Menge der Rezeptoren auf ihrer Oberfläche. Sie verlieren die Fähigkeit zur Phagozytose und bilden vermehrt MHC-Moleküle und B7-Moleküle.
Typen und Unterklassen dendritischer Zellen
Dendritische Zellen sind keine einheitliche Zellgruppe, sondern verschiedene Arten von Immunzellen mit ähnlichen Strukturen und Funktionen.
Einteilung nach Oberflächenmerkmalen
Die Einteilung erfolgt anhand von CD-Molekülen (Cluster of differentiation) auf der Zelloberfläche.
Myeloide dendritische Zellen
Myeloide dendritische Zellen (auch konventionelle dendritische Zellen genannt) sind eine heterogene Zellgruppe, die für die Aufnahme, Verarbeitung und Präsentation von Antigenen zuständig ist. Sie ähneln Monozyten und besitzen die Oberflächenmarker CD11c und CD33.
Plasmazytoide dendritische Zellen
Plasmazytoide dendritische Zellen sind seltener und ähneln nach Aktivierung Plasmazellen. Sie haben die Oberflächenmarker CD123, CD303 und CD304, aber nicht CD11c. Sie sind hauptsächlich für die Abwehr von Viren relevant und können große Mengen antiviraler Zytokine produzieren.
Weitere Einteilungen
Weitere Einteilungen erfolgen anhand spezifischer Funktionen und Lokalisationen.
Langerhans-Zellen
Langerhans-Zellen sind spezialisierte dendritische Zellen der Haut und Schleimhäute. Sie phagozytieren Pathogene, die in den Körper eindringen, und aktivieren T-Lymphozyten in den Lymphknoten.
Interdigitierende dendritische Zellen
Interdigitierende dendritische Zellen sind in lymphatischen Organen zu finden und aktivieren T-Zellen.
Inflammatorische dendritische Zellen
Inflammatorische dendritische Zellen entwickeln sich während akuter Entzündungen aus Monozyten und begeben sich in das entzündete Gewebe.
Follikuläre dendritische Zellen
Follikuläre dendritische Zellen befinden sich in den Lymphknoten, sind aber MHC-II-negativ und aktivieren B-Zellen. Sie entstehen nicht im Knochenmark.
Klinische Bedeutung dendritischer Zellen
Dendritische Zellen spielen eine Rolle bei schweren Krankheiten und bieten Ansätze zur Therapie von Allergien und Krebs.
Dendritische Zellen und HIV-Infektionen
Bei HIV-Infektionen nutzen dendritische Zellen das HI-Virus, um zu den Lymphknoten zu gelangen, wo es T-Zellen infiziert und das Immunsystem schwächt.
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.
Dendritische Zelltherapie
Dendritische Zellen werden außerhalb des Körpers mit Tumorantigenen beladen und dem Patienten als Impfung verabreicht, um T-Zellen gegen die Tumorzellen zu aktivieren. Dies kann zur Stabilisierung oder Rückbildung von Tumoren führen.
Dendritische Zellen und allergische Reaktionen
Langerhans-Zellen in der Haut sind für viele allergische Reaktionen verantwortlich. Sie erkennen Allergene als Fremdkörper, phagozytieren sie und transportieren sie zu den Lymphknoten, wo eine Immunantwort ausgelöst wird.
Dendritische Zellen in der Forschung
Interaktion mit Mastzellen
Dendritische Zellen interagieren in entzündeter Haut mit Mastzellen und übertragen ihnen Moleküle, die für die Immunabwehr wichtig sind.
Transfer von MHC-Klasse-II-Molekülen
Dendritische Zellen übertragen MHC-Klasse-II-Moleküle an Mastzellen, wodurch diese in der Lage sind, T-Zellen zu stimulieren.
Dendritische Zellen bei Neugeborenen
Frühe dendritische Zellen von Neugeborenen haben andere Eigenschaften als die von Erwachsenen, können aber dennoch eine Immunreaktion auslösen.
Unterschiede in der Genaktivität
Frühe dendritische Zellen reagieren altersabhängig auf Botenstoffe des Immunsystems und zeigen spezifische Muster der Genaktivität.
Rolle von Bcl6 in dendritischen Zellen
Das Protein Bcl6 spielt eine wichtige Rolle in dendritischen Zellen, insbesondere in der Untergruppe der cDC2-Zellen. Ein Bcl6-Defizit führt zum Verlust dieser Subpopulation und beeinträchtigt die Antikörperreaktionen.
Dendritische Zellen und adaptive Immunität
Dendritische Zellen präsentieren Peptide auf ihrer Oberfläche und aktivieren T-Helferzellen und zytotoxische T-Zellen, die dann ins Gewebe wandern und infizierte Zellen abtöten können.
Heterogenität der cDC1-Zellpopulation
Die Zellpopulation der cDC1 stellt eine heterogene Mischung aus verschiedenen Reifungsstadien dar. Unreife dendritische Zellen können durch bestimmte Wachstumsfaktoren zu cDC1 mit vollen Effektorfunktionen differenziert werden.
Dynamisches Interaktom des MHC-I-Peptid-Beladekomplexes
Die Beladung der MHC-I-Moleküle findet an den ER-Austrittsstellen statt, wodurch die Komplexe schnell zur Zelloberfläche gelangen.
Tumorvakzinierung mit dendritischen Zellen
Dendritische Zellen können verwendet werden, um Immunantworten gegen bestimmte Proteine von Tumorzellen zu generieren und so mit dem Immunsystem Tumoren zu bekämpfen.
Generierung dendritischer Zellen für die Vakzinierung
Dendritische Zellen können aus dem peripheren Blut von Tumorpatienten gewonnen und in vitro mit Tumorantigenen beladen werden.
Wahl der Tumorantigene
Die Identifizierung von Strukturen auf Tumorzellen, die von zytotoxischen T-Zellen als Antigene erkannt werden können, bildet die Grundlage von Tumorvakzinierungen mit dendritischen Zellen.
Aktivierung dendritischer Zellen
Dendritische Zellen erlangen nach Aktivierung ihre volle Kapazität zur T-Zell-Stimulation.
Verabreichung der Vakzine
Die optimale Anzahl der dendritischen Zellen und die Applikationsroute werden weiter untersucht.
Monitoring der Immunantwort
Das Immunmonitoring dient der qualitativen und quantitativen Charakterisierung der durch die Tumorvakzine induzierten Immunantwort.
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