Immunologie für Dummies

Dr. Bärbel Häcker studierte Biologie in Stuttgart-Hohenheim, Konstanz und Heidelberg und wurde von der Universität Heidelberg promoviert. Sie arbeitete am Krebsforschungszentrum Heidelberg, dem Städtischen Klinikum Karlsruhe und dem Landesmuseum in Mannheim sowie freiberuflich als Übersetzerin und Lektorin.

• Über die Autorin 9Einführung 21Über dieses Buch 21In diesem Buch verwendete Symbole 22Was Sie nicht lesen müssen 22Törichte Annahmen über den Leser 23Wie dieses Buch aufgebaut ist 23Teil I: Die Komponenten des Immunsystems 24Teil II: Zelluläre Immunantwort 24Teil III: Humorale Immunantwort 24Teil IV: Mediatoren und andere wichtige Proteine im Immunsystem 24Teil V: Regulation, Toleranz und Krankheiten 24Teil VI: Top-Ten-Teil 24Anhänge 24Wie es weitergeht 25Teil I: Die Komponenten des Immunsystems 27Kapitel 1 Was Immunologie überhaupt ist 29Was geht uns Immunologie an? 29Die erste Welt bestand aus Antikörpern, die zweite aus Zellinteraktionen … 30Das Immunsystem ist zweigeteilt 31Beschützt Sie von Anfang an – die angeborene Immunität 31Folgt später – die erworbene oder adaptive Immunität 33Kommunikation zwischen Zellen 35Die verschiedenen Arten der Immunität im Überblick 36Kapitel 2 Die Mitspieler: welche Zellen für das Immunsystem wichtig sind 39Phagozyten – Fressen aus Leidenschaft 39Granulozyten: die Vielgestaltigen 39Mononukleäre Phagozyten – die Allesfresser und Straßenkehrer 42Präsentation ist alles: die Feuermelder – dendritische Zellen 45Zum Töten geboren – natürliche Killerzellen 46Lymphzellen – B und T sind Profis 48B wie Bursa oder Bone 48Auf den Thymus kommt es an 49Mastzellen – randvoll mit Granula 54Zelloberflächenmerkmale 55Kapitel 3 Lymphorgane und das Lymphsystem: damit alles in richtigen Bahnen läuft 59Lymphe und Lymphgefäße 59Primäre Lymphorgane: Ort der Hämatopoese und der Schulung von Lymphzellen 60Knochenmark: Ort der Blutbildung und des immunologischen Gedächtnisses 61Thymus: Auch T-Zellen gehen an die Uni 62Bursa fabricii: die mysteriöse Tasche 65Sekundäre Lymphorgane: Orte des Antigenkontakts 66Lymphknoten: immunologische Filter und Informationsbörse 67Milz: Überwachungsorgan für Antigene 69Schleimhautassoziierte lymphatische Gewebe: Wächter der Schleimhäute 70Immer auf der Wanderschaft – Lymphzellrezirkulation 71Kapitel 4 Das zweiästige Immunsystem: Auf zwei Beinen steht es sich besser 73Das angeborene Immunsystem: mehr als eine Festungsmauer 74Entzündung – das Feuer wird entfacht 74Chemotaxis – angelockt von chemischen Signalen 75Phagozytose – den Feind zum Fressen gernhaben 77Natürliche Killerzellen 81An ihren Mustern werdet Ihr sieerkennen – Mustererkennungsrezeptoren 82KIR-Rezeptoren: bloß nicht kirre werden 87In der Waffenkammer des angeborenen Immunsystems 87Erworbene Immunität und immunologisches Gedächtnis – keine Allround-Waffen, sondern maßgeschneiderte Schützen und Geschosse 91Antikörper: die Giftfänger 93B-Zellen: die Waffenschmiede 94T-Zellen: die Wählerischen 95Erkenne das Antigen: T- und B-Zell-Rezeptor 97Moleküle des erworbenen Immunsystems 98Gedächtniszellen: Sie vergessen nichts, auch wenn Jahre vergehen 99Kapitel 5 Antigene: Auslöser für Immunreaktionen 101Antigene: Socken für die Spürhunde 101Antigenität: je größer und fremder, desto stärker 102Ganz genau: Antigenspezifität 103B-Zell- und T-Zell-Epitope 104Haptene und Carrier: Antikörper durch Teamwork 104Thymusabhängige und thymusunabhängige Antigene 105Wirkung von Adjuvanzien 106Die Natur ist voller Antigene 108Proteine als Antigene 108Virusantigene 108Bakterienantigene 108Tierische und pflanzliche Antigene 111Teil II: Zelluläre Immunantwort 113Kapitel 6 Der Haupthistokompatibilitätskomplex: Erkenne dich selbst! 115Histokompatibilitätsgene bei Mensch und Maus 115Kongene Mäuse im Labor – ein Genort macht den Unterschied aus 119MHC-Klasse-I-Moleküle: der Personalausweis jeder Zelle 120MHC-Klasse-II-Moleküle: spezielles Serviertablett antigenpräsentierender Zellen 122MHC-Klasse-IB-Moleküle 125MHC-Klasse-III-Moleküle 125MHC-Klasse-I-ähnliche Moleküle 126MHC-Polymorphismus 126Nebenhistokompatibilitätsantigene – keine Nebensache 128Kapitel 7 T-Zell-Rezeptoren & Co. 129Der lange Weg zum T-Zell-Rezeptor 129Aufbau des Rezeptors: αβ oder γδ 131γδ-T-Zell-Rezeptoren: die Rätselhaften 132Kombinatorik oder wie die Vielfalt der Rezeptoren entsteht 133Co-Rezeptoren 135Wie das Signal vom Rezeptor ins Zellinnere gelangt 135Kapitel 8 Die Rolle der Makrophagen und dendritischen Zellen im Immunsystem 137An die Waffen, Männer! – Wenn Makrophagen ernst machen 137Fressen, aufbereiten, darbieten: die Antigenprozessierer 139Makrophagen und Antikörperbildung 145Makrophagen und die Entstehung von T-Helferzellen 146Gefahr erkannt, Gefahr gebannt 146Kapitel 9 Mechanismen der T-Zell-Kooperation 147T-Zell-B-Zell-Kooperation 147T-Zell-T-Zell-Kooperation 151T-Zell-Makrophagen-Kooperation 151Inhaltsverzeichnis 15Kapitel 10 Zytotoxizität: der Todeskuss 153Feind erkannt, Feind geküsst, Feind gebannt: die Arbeit der Killerzellen 154Speichergranula – die Patronenhülsen der Killerzellen 155Perforin – das Schießpulver wurde nicht vom Menschen erfunden 155Selbstschutz vor der todbringenden Waffe Perforin 157Andere Killerproteine in der Natur 158Teil III: Humorale Immunantwort 159Kapitel 11 Antikörper – erkennen, binden, markieren 161Die Welt der Theorien 161Die Matrize beginnt zu bröckeln 164Eine Zelle, ein Antikörper 166Die Klonale Selektionstheorie 166Gefreiter 72135, vortreten und vermehren! 168Antikörper – maßgeschneiderte Waffen 169Kapitel 12 Die Struktur der Immunglobuline 171Gammaglobuline – die Chemiker kommen zum Zug 171Vier Ketten für ein Molekül 171Kappa oder Lambda 172Variabel und konstant 173Isos, allos, idios – Variationen in Hülle und Fülle 174Kapitel 13 Antigen-Antikörper-Reaktionen 179Epitop und Paratop: wie Schlüssel und Schloss 179Wo zarte Kräfte viel erreichen – die Bindung zwischen Antigen und Antikörper 180Passform und Affinität – je besser, desto stärker 181Spezifität und Kreuzreaktion 182Präzipitationen und die Gitterhypothese 182Kapitel 14 Biologische Funktionen der Immunglobuline 185Antikörperklassen – fünf im Bunde 185Immunglobulin G: die Standardausführung 185Immunglobulin M: der Schnellstarter 186Immunglobulin A: der Schleimhautantikörper 187Immunglobulin D: der B-Zell-Rezeptor 188Immunglobulin E: der Allergievermittler 189Kapitel 15 Der Antikörpervielfalt auf der Spur 193Keimbahn versus somatische Variation 193Die Dreyer-Bennett-Hypothese 194Genumlagerung – Probieren bis zum Erfolg! 195Korrekte Antikörperfaltung – von der Anstandsdame überwacht 200Kapitel 16 Die Antikörperantwort 201Am Anfang steht Immunglobulin M 202Die Sekundärantwort: Beim zweiten Mal klappt es schon besser 203Je länger, desto besser – die Affinitätsreifung 205Von M auf G, E oder A – der Antikörperklassenwechsel 205Kapitel 17 Antikörpertechnologie – wenn Immunologen basteln 209Die magische Gewehrkugel 209Rekombinante Antikörper auf Bestellung 214Bispezifische Antikörper: die Brücke zwischen Tumorzelle und T-Zelle 214Teil IV: Mediatoren und andere wichtige Proteine im Immunsystem 217Kapitel 18 Komplement – auf klassischen und alternativen Wegen 219Komplement: eine nützliche Ergänzung 219Opsonisierung, Phagozytose und/oder Lyse von Bakterien 220Beseitigung von Immunkomplexen 220Verstärkung der B-Zell-Antwort 221Komplementaktivierung: Drei Wege führen zum Ziel 222Der klassische Weg 222Der alternative Weg: das Properdinsystem 225Der Lektinweg 226Ficoline: komplementaktivierende Lektine der angeborenen Immunität 228Den Tiger im Zaum halten – der Schutz vor Komplement 228Kapitel 19 Ohne Botenstoffe geht es nicht: Zytokine 231Interferone – wer mischt sich hier ein? 232Interferon-α: Leukozyteninterferon 233Interferon-β: Fibroblasteninterferon 234Interferon-γ – Immuninterferon 234Mx-Proteine: antivirale Torhüter, die Ungebetene abhalten 235MIF: der Makrophagen-Migrationshemmer 235Interleukine – Botenstoffe zwischen Leukozyten 235Interleukin 1 – der Entzündungsförderer 236Interleukin 2 – der Wachstumsfaktor 2373, 4, 5, 6, 7… – und noch mehr Interleukine 238Tumor-Nekrose-Faktor: eine Proteinfamilie 239TNF-α – von der Membran abgespalten 239TNF-β – sezerniertes Homotrimer 240Lymphotoxin β – der Anker für TNF-β 240Koloniestimulierende Faktoren 241Die Zytokinrezeptor-Familien 241Der IL-2-Rezeptor 242Teil V: Regulation, Toleranz und Krankheiten 245Kapitel 20 Regulation: die Bremse des Immunsystems 247Natürliche Tregs 248Adaptive Tregs 250Wenn die scharfen Hunde nicht von der Kette dürfen 251Kapitel 21 Immunologische Toleranz und Transplantation 253Toleranz erwerben 253Embryonale Toleranz: offen für alles 255Klonale Eliminierung: Wer falsch reagiert, wird ausgemerzt 256Hochdosis-Toleranzinduktion: die Überrumpelungstaktik 257Niedrigzonentoleranz: Steter Tropfen höhlt den Stein 257Toleranzmechanismen: wie autoreaktive Zellen ausgeschaltet werden 258Überprüfung der B-Zellen 258Überprüfung der T-Zellen 259Transplantationen – Spendergewebe muss weitgehend kompatibel sein 260Der Fötus – ein natürliches Allotransplantat 264Kapitel 22 Immunsystem und Krankheiten – wenn die Abwehr Kapriolen schlägt 267Immundefekte 267Angeborene Immundefekte 268Erworbene Immunschwäche 271MHC-Haplotyp und Erkrankungen 273Allergien: Immunreaktionen auf Abwegen 275Typ-I-Allergie vom Soforttyp 277Allergie vom zytotoxischen Typ 279Allergie vom Immunkomplextyp 280Zellvermittelte Allergie vom Spättyp 282Erleichterung verschaffen 283Autoimmunerkrankungen: wenn der Schuss nach hinten losgeht 284Wenn der Wolf Röte verursacht – Lupus erythematodes 286Wenn Antikörper die Schilddrüse überstimulieren – Morbus Basedow 287Wenn Antikörper mit Acetylcholin am Rezeptor konkurrieren – Myasthenia gravis 288Wenn insulinbildende Zellen zerstört werden – Diabetes Typ I 290Wenn T-Zellen als Serienkiller das Nervensystem angreifen – Multiple Sklerose 290Aufgepasst – Immunüberwachung von Tumoren 291Tumorspezifische Antigene 292Ausgetrickst: Entkommensstrategien von Tumorzellen 293Kapitel 23 Ausgetrickst: Krankheitserreger unterwandern das Immunsystem 295Find’ mich doch! Mikroorganismen verstecken sich in Zellen 295Fang mich doch, da bin ich doch! Listerien narren das Immunsystem 296Bakterien mit Tarnkappe 297Bakterien mit gefälschter Identität 298Trojanische Pferde: Viren tarnen sich als harmlose Zelltrümmer 299Immer einen Schritt voraus: Antigenvariation 299Wenn Bakterien Waffen unschädlich machen 301Wenn Jäger zu Gejagten werden: Mikroben attackieren Fresszellen 301Teil VI Der Top-Ten-Teil 303Kapitel 24 Zehn Meilensteine der Immunologie 305Virenabwehr mit Interferon 305Ein Antikörper – eine Zelle 306Kreuzreaktionen von Antikörpern belegen die Klonale Selektionstheorie 306Quantitative Präzipitationsreaktionen 307Entdeckung der V-Region von Antikörpern 308T-Zell-B-Zell-Kooperation bei der Antikörperbildung 308Das TH1-/TH2-Paradigma 310Die Struktur der MHC-Moleküle und der röntgenkristallografischeNachweis der Bindungsgrube von HLA-A2 310Sequenzierung MHC-gebundener Peptide 311Toll-ähnliche Rezeptoren – die Wiedergeburt der angeborenen Immunität 312Kapitel 25 Zehn plus sechs Nobelpreise für Immunologen 313Emil von Behring – Besieger des Würgeengels 313Robert Koch – Begründer der Infektionslehre 314Paul Ehrlich – Vater der Seitenkettentheorie – und Ilja Iljitsch Metchnikow – Entdecker der Phagozyten 314Charles Richet – Erforscher der Anaphylaxie 315Jules Bordet – Entdecker von Alexin (Komplement) 315Karl Landsteiner – Entdecker der Blutgruppen 316Peter Brian Medawar und Frank Macfarlane Burnet – Väter der Theorie der erworbenen Immuntoleranz 317Gerald Edelman und Rodney Porter – Aufklärer der Antikörperstruktur 318Rosalyn Yalow – Erfinderin des Radioimmunassays 319George Snell, Jean Dausset und Baruj Benacerraf – Entdecker der Histokompatibilitätsgene 319Niels Kai Jerne, George Köhler und Cesar Milstein – Theoretiker und praktische Anwender eines Paradigmas 320Susumu Tonegawa – Entdecker des Ursprungs der Antikörperdiversität 322Joseph E Murray und E Donnall Thomas – zwei Transplantationschirurgen 322Rolf Zinkernagel und Peter Doherty – Entdecker der MHC-Restriktion zellvermittelter Immunreaktionen 323Ralph M Steinman, Bruce Beutler und Jules Hoffmann – die angeborene Immunität: dendritische Zellen und Toll-ähnliche Rezeptoren 324James P Allison und Tasuku Honjo – eine neue Strategie zur Krebstherapie 326Summa summarum 327Anhang A Das immunologische Kochbuch: wichtige Methoden im Überblick 329Immunisierung: Footpad oder ins Bäuchlein 329Gewinnung von Antiseren 330Lymphozyten aus Milz oder Lymphknoten gewinnen und trennen 330Lymphozyten aus dem peripheren Blut gewinnen 332Gewinnung adhärenter dendritischer Zellen 332Gewinnung von Peritonealmakrophagen 334Gewinnung von Knochenmarkmakrophagen 334Trennen und Sortieren von Zellen 334Durchflusszytometrie 334Immunmagnetische Beads 336Immunfluoreszenz 338Direkte Immunfluoreszenz 339Indirekte Immunfluoreszenz 339Präzipitationsreaktion in Gelen: Immundiffusion 340Doppelte Immundiffusion (Ochterlony-Test) 340Einfache radiale Immundiffusion 341Immunelektrophorese 343Tests auf Basis roter Blutkörperchen 343Hämagglutination 343Hämolytischer Plaque-Test nach Jerne 345Radioimmunassay 347ELISA: enzyme-linked immunosorbent assay 348xMAP und MagPix– viele Analyten auf einen Streich 349Gemischte Lymphozytenkultur 352Zytotoxizitätstest mit 51Chrom 353HLA-Typisierung 355Herstellung monoklonaler Antikörper 357Anhang B Glossar 361Stichwortverzeichnis 373