Im Verlauf der Differenzierung der Zellen ergaben sich die Entwicklung von Organen, welche die aufgenommenen Nahrungsbestandteile
Gleichzeitig mußte eins System entwickelt werden, welches zwischen verschiedenen Organ vermittelt und die Stoffe transportiert. Wir nennen es das Blutkreislaufsystem, welches bei den Säugern und damit auch beim Menschen zusätzlich zu diesen Aufgaben noch weitere übernommen hat (siehe unten).
Die Entwicklung dieser Blutkreislaufsysteme ging von einfachen Leibeshöhlenflüssigkeit über offene Blutgefäßsysteme zu geschlossenen Blutgefäßsystemen. Die Leibeshöhlenflüssigkeit liegt bei Fadenwürmern vor, offene Blutgefäßsysteme bei Insekten, Spinnen, Krebsen und Weichtieren, geschlossene Blutgefäßsysteme bei Ringelwürmern (Aneliden und Wirbeltiere).
Nicht alle Blutgefäßsysteme besitzen die vielfältigen Aufgaben des Wirbeltierblutkreislaufsystems, zum Beispiel transportiert das Blut der Insekten und Spinnen nicht den Sauerstoff und das CO2, sondern besitzt dafür ein eigenes System, das Tracheensystem.
Das Blut übernimmt bei den Säugetieren eine vielzahl von Aufgaben.
Zunächst ist es verantwortlich für den Transport von Gasen
für die Atmung.
Das Blut besteht aus
Das Blutplasma ist eine Lösung aus 90% Wasser und 10% anderen Stoffen, darunter Eiweiße (höchster Anteil 8%), Mineralstoffe, Nährstoffen, wie Zucker (0,1% 100 mg pro Liter), Fetten, Nukleinsäuren, Vitaminen, sowie besonderen eregerabwehrenden Proteinen, den Antikörpern. Außerdem sind im Blut noch Abfallstoffe, wie Harnstoff, Harnsäure, sowie im Wasser gelöste Gase. Aus der menge der im Blutplasma vorhandenen Proteine fällt bei längerer Luftzufuhr ein Protein, das Fibrin, aus. Der verbleibende Rest des Blutplasmas ohne Fibrin wird Blutserum genannt.
Es gibt drei unterschiedliche Arten:
Die roten Blutkörperchen transportieren O2 und CO2, indem sie diese Moleküle reversibel binden und dienen damit also dem Gasaustausch.
Es sind scheibenförmige, deformierbare, runde, biconcarve, kernlose Zellen. Da Sie keinen Kern besitzen leben sie nur 3-4 Monate. Sie werden im roten Knochenmark der Röhrenknochen gebildet und zwar ca. 200 Milliarden pro Tag. Die selbe Zahl stirbt pro Tag und wird in der Milz und der Leber abgebaut. Pro mm3 sind ca. 5 Millionen (bis zu 8 Millionen) rote Blutkörperchen im Blut vorhanden. Ihr Durchschnitt beträgt 7 mm, die Dicke 2 mm.
Der Aufbau dieser Körperchen:
Rote Blutkörperchen bestehen aus :
Bei ihnen handelt es sich um echte Zellen. Es gibt von ihnen sehr viel
weniger als rote Blutkörperchen, nämlich ca. 30 bis 35 Milliarden.
Sie stehen zu den roten Blutkörperchen im Verhältnis von 1
zu 600-800.
Die Größe variiert von 5-25 mm. Als echte Zellen besitzen
sie einen Kern und sie haben gleichzeitig eine sehr variabel Membran,
so daß sie keine feste Form und Größe besitzen. Pro
Tag können unter Umständen das 30-60 fache des gesamten Bestandes
nachgeliefert werden.
Sie werden im Knochenmark in den Lymphdrüsen und der Thymusdrüse
produziert und haben folgende Aufgaben:
Nach ihren unterschiedlichen Aufgaben unterteilt man sie in folgende Gruppen :
Die Leukozyten werden zerstört durch H2O- destilata, Fettlösungsmittel, Medikamente, Gallensäure und Schlangengiften. Alle Leukozyten, außer den Lymphozyten sind Träger von Enzymen, wie Proteasen und Oxidasen. Die basophilen Granolozyten enthalten zusätzlich Heparin.
Die Thrombozyten sind ebenso, wie die roten keine echten Zellen, da sie kernlos sind. Es sind nur Bruchstücke von Knochenmarksriesenzellen. Sie leben daher nur wenige Tage und besitzen eine geringe Größe von 0, 5 bis 2,5 mm. Sie sind Träger von Enzymen, die maßgeblich an der Blutgerinnung und dem Wundverschluß beteiligt sind. Diese Enzyme bilden aus dem Fibrinogen (ein Bluteiweiß) das Fibrin, welches ausfällt und ein fadenartiges Netz bildet, in dem die Blutkörperchen sich verfangen und so den Wundabschluß bilden.
Ein zweites Blutgruppensystem ist das Rhesusfaktorsystem. Das Rhesusfaktorsystem ist ebenfalls ärztlich und besteht insgesamt aus drei Finnen (jeweils Dominanz/kritisiert), welche in Fortsetzung des A B 0-Systems C D E genannt werden. Der wichtigste Faktor (Antigen) ist der D-Faktor. Insgesamt bestimmen die drei Faktoren zusammen ob der Faktor Rhesus positiv (Rh+) beziehungsweise Rhesus negativ (rh-) ausgebildet wird. Bei Nichtbeachtung des Rh+-Faktors kann es bei Bluttransfusionen, ebenso wie bei Schwangerschaften zu Unverträglichkeiten kommen und damit zu Kreislaufzusammenbrüchen, Schocks oder unter Umständen auch zum Tod kommen.
Neben diesen beiden wichtigsten Blutgruppensystemen des Menschen, die von Landsteiner 1901 entdeckt wurden, hat man heute noch weitere Blutgruppensysteme, welche von Eiweißen der Erythrozytenmembran abhängen, entdeckt. Die wichtigsten sind:
Daneben gibt es heute auch noch Blutgruppensysteme, die von Eiweißen der Leukozytenmembran abhängen.
Das Blatt hat neben den oben erwähnten Aufgaben auch die, Träger des Immunsystems des Körpers zu sein. Dabei hilft ihm ein weiteres eigenständiges, aber mit dem Blutkreislaufsystem zusammenhängendes System, das Lymphsystem. Dieses Lymphsystem besteht aus aderähnlichen Gefäßen, sowie Erweiterung dieser Gefäße, den Lymphknoten. Diese Gefäße enden blind, durchziehen in mehreren zusammenhängenden Strängen den Körper und stehen mit dem Brustlymphgang, der in die obere Schlüsselbeinvene endet, mit dem Blutkreislauf in Zusammenhang. In diesen Bahnen fließt die Lymphe, welche im Prinzip nichts anderes darstellt als das Blut, ohne die roten Blutkörperchen mit einem geringen Bluteiweißanteil und einer hohen Konzentration von Lymphozyten. Diese werden nämlich vor allem in den Lymphknoten gebildet. Heutige Forschungen ergaben, dass eine Menge unterschiedliche Lymphozyten mit vielen verschiedenen Aufgaben gibt. So gibt es zunächst zwei grundsätzlich verschiedene Lymphozyten.
Die B- Lymphozyten entstehen aus unspezialisierten Vorläuferzellen direkt im Knochenmark und wandern von dort in die Lymphdrüsen, wo sie vermehrt werden. Aus diesem entstehen die B- Plasmazellen (große plasmareiche und proteinreiche Lymphozyten, die Antikörper herstellen), sowie B- Gedächtniszellen, welche die Matrize für ein spezielles Antigen enthalten und nach dieser bei erneutem Befall des Körpers durch das selbe Antigen sofort Antikörper bilden können.
Die T- Lymphozyten stammen ebenfalls von unspezialisierten Vorläuferzellen im Knochenmark ab, wander aber zunächst in die Thymusdrüse und werden dort geprägt, d.h. sie erwerben dort spezielle Rezeptoren und lernen gleichzeitig körpereigene Eiweiße zu erkennen. Am Ende der Prägephase erscheinen drei unterschiedliche T- Lymphozyten:
Diese wandern ebenfalls in die Lymphknoten ein und werden dort durch Klonierung vermehrt. Dabei spalten sich auch aus den T- Helferzellen T- Gedächtniszellen ab, die wie B- Gedächtniszellen arbeiten. Heute unterscheidet man selbst unter den genannten Gruppen noch weitere Untergruppen mit speziellen Aufgaben. So gibt es z.B. eine T2- und eine T4- Helferzellen, wobei letztere die Wirtszelle von AIDS ist, was sich besonders gravierend auswirkt, da gerade sie Botenstoffe aussendet, welche die anderen Lymphozytenarten aktiviert und zur Teilung anregt.
Ein Erreger (einzelliger Pilz, Bakterien, Virus) oder ein Fremdeiweiß werden vom Körper als Fremdkörper erkannt. Sie werden als Antigene bezeichnet. Um sie zu eliminieren und den Körper vor ihnen zu schützen erfolgt die Immunantwort des Körpers in den folgenden Schritten:
In der Erkennungsphase werden die Antigene von Monozyten oder Makrophagen phagozytiert. Die Antigene werden beim Abbau von Viren oder Bakterien als solche erkannt und von den Zellen auf der Außenseiter ihrer Membran gebunden und präsentiert.
Ein ruhender T-Lymphozyt, der Rezeptoren enthält, welche dem Antigen entsprechend gebaut sind lagert sich nun an das präsentierte Antigene an. Dabei wird der T-Lymphozyt aktiviert und informiert seinerseits andere T-Lymphozyten, sowie T-Helfer-, T-Gedächtnis-, Killer-und Unterdrückerzellen. Die Information geschieht über Botenstoffe, die alle Zellen bilden und abgeben können. Die Helfer-T-Lymphozyten produzieren dabei Botenstoffe, die genau diese T-Lymphozyten, welche zu dem eingedrungen Antigene passen, zu schnellen und häufigen Zellteilungen veranlassen.
Gleichzeitig informieren diese T-Helferzellen B-Lymphozyten. Diese wandeln sich daraufhin um von sogenannten Stammzellen zu sogenannten Plasmazellen. Dies geschieht dadurch, daß die Stammzelle sich sechs bis neun mal sehr schnell hintereinander teilt und vermehrt und dabei durch zusätzliches Zellplasma sich stark vergrößert.
Diese Plasmazellen enthalten über eine eingeschleuste RNA die Information über das spezielle Antigen und den dazu passenden speziellen Antikörper. Diese RNA wird vervielfacht und dann als Matrize zur Produktion von speziellen Antikörpern benutzt (eine Plasmazelle kann bis zu 100 000 RNA-Einheiten enthalten und damit in einer Sekunde bis zu 2000 Antikörper (Immunpropylin) herstellen.
In der Reaktionsphase verlassen nun diese Antikörper die Plasmazellen und lagern sich an die im Blut und im Gewebe vorhandenen Antigene an und machen Sie dadurch unschädlich. Diese Antigen-Antikörper-Komplexe werden schließlich durch Freßzellen (anderen speziellen Makrophagen) erkannt, phagozytiert und verdaut.
Sind alle Antigene unwirksam geworden hört die Produktion weiterer Antikörper auf. Die meisten Plasmazellen sterben nach 10-15 Tagen ab. Einige aber überleben und bleiben als B-Gedächtniszellen (10-15 Jahre) erhalten. Bei erneutem Eindringen entsprechender Antigene werden diese ruhenden Plasmazellen sofort reaktiviert, teilen und vermehren sich und produzieren sofort entsprechende Antikörper.
Antikörper bestehen aus Eiweißen und zwar einer bestimmten
Gruppe von Eiweißen, nämlich der g-Globoline und hier insbesondere
der Immungloboline (IG). Uns zwar gibt es fünf Klassen:
Ig A, Ig E, Ig G, Ig D, Ig N.
Diese besitzen jeweils unterschiedliche Gewichte und Aufgaben. g-Globoline werden Sie deshalb genannt, da sie nach außen durch Einfaltung wie runde Körperchen wirken. Erst bei Auffaltung zeigen Sie die typische Y-Gestalt. Die Struktureinheit eines Globolins umfaßt vier Polypeptidketten: 2 jeweils identisch schwere und leichte Ketten. Diese identischen Ketten werden durch Disulfidgruppen, (meistens drei, gelegentlich auch fünf Gruppen) zusammen gehalten. Diese Ketten lassen sich in einen variablen und konstanten Teil untergliedern. Die gegenüberliegenden äußeren Stellen der variablen Regionen der Ketten binden zwei spezifische Antigenbindungsstellen, die Paratope. Der konstante Teil der schweren Ketten bestimmt die charakteristischen, biologischen Eigenschaften der Antikörper und somit seine Immunglobolin-Klassenzugehörigkeit. Die spezifische Funktionen der Ig beruht auf ihrer Fähigkeit mit Epitopen (zum Paratop komplementärer Teil des ? ), eine enge Bindung eingehen zu können.
Das Ig kann dabei :
Daher teilt man die Antikörper unabhängig von ihrer Ig-Klassenzugehörigkeit in folgende vier Funktionsgruppen ein:
Eine weitere Einteilung der Antikörper erfolgt nach den Gruppen der Stoffe, welche sie angreifen:
Klasse | Hauptaufgaben |
IgG | Wichtigste Antikörper, vorwiegend in Lymphe und Zwischenzellflüssigkeit und überwiegend bei der Sekundärantwort. |
IgM | Führen ersten Angriff gegen Mikroorganismen in der Blutbahn durch, überwiegend bei der Primärantwort. Erste Abwehr als natürliche Antikörper. |
IgA | Vorwiegend in Schleimhäuten und Darmwand, außerdem in der Muttermilch; schützen Schleimhäute, treten auch noch in Sekreten auf. |
IgD | Beeinflussen Lymphozyten, sie besitzen Rezeptorfunktion und informieren Lymphozyten. |
IgE | Verantwortlich für viele Allergie- Reaktionen, binden an Mastzellen, aktivieren das Immunsystem, reagieren auch auf Parasiten. |
Nacht der heutigen Vorstellung kann ein bestimmter Lymphozyt nur eine Art von Antikörpern herstellen da ständig ein Grundspiegel alle notwendigen und möglichen Antikörper vorhanden sein muß zirkulieren beim Erwachsenen Menschen ständig 2 * 1012 Lymphozyten im Körper, die zusammen ca. 1 kg wiegen und gleichzeitig circa 1020 Antikörpermoleküle, die ebenfalls circa 1 kg wiegen. Bei einem antigenen Reiz werden nur jene Lymphozyten stimuliert, die die entsprechenden Antikörper synthetisieren. Verschiedene B-Lymphozyten besitzen in ihrer Zellmembran über 100000 Rezeptormoleküle für ein bestimmtes Antigen. Diese Rezeptoren sind gebaut, wie Immungloboline der Ig M-Klasse, sind also quasi Antikörper, aber gleichzeitig Bestandteil der Zellmembran.
Durch die Bindung ist der ausgewählten Lymphozyt stimuliert und verändert sich morphologisch zu einem Blast (Plasmazelle), einer großen sich schnell teilenden Zelle. Nach einem 6-9 maligen Teilung, bei der die Antikörperbildung der nachfolgenden Generation ständig zu nimmt ist das Endprodukt die Plasmazelle erreicht. Sie hat nur antikörperbilde Funktionen.
Wie sich daraus ergibt stammen also alle Lymphozyten, die einen einheitlichen Antikörpern herstellen, von nur wenigen, wenn nicht sogar nur einem antigensensitiven Lymphozyt ab. Liegen auch mehrere vor, stammen auch diese von einem Stammlymphozyt ab. Alle bilden also einen Klon, da sie gleiches Erbgut besitzen. Sie werden gezielt ausgewählt, selektiert, indem sie den entscheidenden, zum Antigen passenden, Antikörper auf ihre Oberfläche tragen.
Heute sind diese Schritte im Prinzip nachgewiesen, so dass man eigentlich von glonaler Selektionspraxis der Lymphozyten sprechen müßte.
Neben der spezifischen Abwehr durch Antikörper der Immunglobin-Klassen gibt es noch weitere Systeme zur Infektabwehr, die in folgendem Schema leicht dargestellt werden können
unspezifisch | spezifisch | |
Humoral |
|
|
Zellulär |
|
|
Art- ¾ vielleicht sogar zellspezifisches ¾ Eiweiß, daß ein Zellstoffwechselprodukt ist, bei Kontakt mit Viren auftritt und die Vermehrung von Viren hemmt, indem sie die Nukleinsäuresynthese blockiert.
ein g-Globolin, daß Bakterien und Einzeller abtötet, von dem es sich mit bestimmten Polysacchariden in deren Zellmembran verbindet.
sind Serumstoffe, welche die Mikrobien in Gegenwart von Komplementsystem phagozytierbar machen
bestimmtes, aus Glykoproteiden (Eiweiß aber mit über 5% Kohlenhydraten) bestehendes, cytolitisch wirkendes Enzymsystem.
Monoklonale Antikörper: „Antikörper, die nur von einem Lymphozyten abstammen und durch ungeschlechtliche Vermehrung erbgleiche Nachkommen haben.“
Um größere Mengen identischer Antikörper herzustellen werden einem Kaninchen Antigene injiziert, das daraufhin Antikörper produziert. Anschließend werden aus der Milz des Tieres antikörperbildende Zellen isoliert und mit Zellen einer besonderen Tumorart (Myelom) vermischt. Durch Chemikalien wird eine Zellverschmelzung zwischen den unbegrenzt teilbaren Tumorzellen und den antikörperbildenden Zellen ausgelöst, so dass Hybridzellen entstehen, die mit unbegrenztem Wachstum Antikörper bilden. Danach werden sie auf Nährmedien gebracht, auf denen nur Hybridzellen wachsen, die anschließend einzeln in einen Behälter mit Kulturflüssigkeit kommen und sich dort vermehren. Jede Hybridzelle kann nur eine bestimmte Sorte von Antikörpern herstellen. Einige Zellen jeder Kultur werden in flüssigem Stickstoff eingefroren, sind fast unbegrenzt haltbar und können jederzeit wieder verwendet werden.
Mit Hilfe dieser Antikörper können Tumorzellen und Viren auch in nur sehr geringer Menge nachgewiesen werden. Mit den monoklonalen Antikörpern können neue Impfverfahren eingeführt werden. So lässt man Mäuse z.B. Antikörper herstellen, die dann anderen Mäusen injiziert werden und daraufhin Antikörper gegen die Antikörper bilden. Diese neuen Antikörper besitzen eine ähnliche Struktur wie das ursprüngliche Antigen, so dass es, bei einem Menschen injiziert, eine passive Impfreaktion auslöst.
Impfungen sind nichts anderes als eine Imitation des natürlichen Immunschutzes. Man kennt zwei unterschiedliche Impfarten:
Bei der passiven Impfung werden dem Menschen Antikörper gegen einen bestimmten Erreger übertragen, welche in Tierkörpern entwickelt wurden. Weil der Mensch dabei nicht aktiv Antikörper entwickelt, sondern nur passiv bekommt, wird sie passive Impfung genannt. Sie wird immer in akuten Fällen angewandt, da sie schnell wirksam ist. Sie wird außerdem angewandt, wenn eine Immunschwäche vorliegt, oder wenn spezifische aktive Impfsera noch nicht entwickelt wurden.
Sie hat neben dem Vorteil der schnellen Wirkung auch folgende Nachteile:
Darunter versteht man eine Impfung, bei der der Körper aktiv angeregt wird gegen spezielle Antigene Antikörper zu bilden. Man kennt dabei folgende unterschiedliche Arten:
Lebend- Impfstoff- Impfung
Hierbei benutzt man lebende Erreger, die aber durch Mutation, oder
Chemikalien geschwächt sind, so dass sie den Körper nicht
angreifen können.
Manchmal können auch Erreger verwendet werden, welche eng mit dem
menschlichen Erreger verwandt sind, aber nicht auf ihn wirken.
Beispiel: zur Pockenimpfung benutzt man Kuhpockenviren
Beispiele: Pocken, Kinderlähmung, Masern, Röteln
Tod- Impfstoff- Impfung
Hierzu benutzt man abgetötete Erreger, deren Antigen auf der Membran
dieser Erreger sitzt und daher als Antigen wirksam ist.
Beispiele: Typhus, Cholera, Pest
Die Toxoid- Impfstoff- Impfung
Hierzu benutzt man die entsprechende, ebenfalls chemisch unschädlich
gemachte, Stoffwechselausscheidungen (Gifte) der Erreger, welche die
Krankheit hervorrufen.
Beispiele: Typhus, Cholera, Pest
Aktive Impfstoffe haben folgende Vorteile:
Aktive Impfstoffe haben folgende Nachteile:
Auch Allergien sind Antikörper- reaktionen. Dabei werden solche Stoffe als Allergene erkannt, die im Normalfall eben nicht als solche angegriffen werden (Polysacchariden, Zellulosestoffe, Eiweißstoffe).
Dabei läuft folgendes ab:
Durch eine angeborene oder erworbene Hypersensibilisierung wird die
Produktion von B-und T-Lymphozyten angeregt. Dabei werden vor allem
T-Helfer-Zellen einer bestimmten Sorte produziert, welche selbst wiederum
eine Menge von Botenstoffe freisetzen. Diese Botenstoffe wiederum informieren
weiterer Blutzellen, darunter auch rote Blutkörperchen, an welcher
Stelle das Allergen eingedrungen ist.
Ebenso werden die dort sitzenden Zellen veranlaßt, gewebsschützende Stoffe, die auch bei Enzymen abgegeben werden, auszuschütten. Dadurch werden die Adern geöffnet und es strömt vermehrt Blut und Gewebswasser ein. So kommt es zu den Rötungen, Anschwellungen und Juckreizen an der Allergeneintrittsstelle.