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Wussten Sie, wie CD4 T-Zellen bei Immunangriffen hilft?
In der Molekularbiologie ist CD4 (CD4 steht für Klonklassifikation 4) ein Glykoprotein, das als Korezeptor für den T-Zell-Rezeptor fungiert. CD4 kommt hauptsächlich auf der Oberfläche von Immunzellen vor, beispielsweise T-Helferzellen, Monozyten, Makrophagen und dendritischen Zellen. Seit seiner Entdeckung in den späten 1970er Jahren hat CD4 viele Namen erhalten, zunächst als Leu-3 und T4, später, im Jahr 1984, wurde es offiziell CD4 genannt. Beim Menschen wird das CD4-Protein durch das CD4-Gen kodiert und CD4+-T-Helferzellen sind ein unverzichtbarer Teil des menschlichen Immunsystems und werden allgemein als CD4-Zellen, T-Helferzellen oder T4-Zellen bezeichnet.
Eine der Hauptaufgaben von CD4-Zellen besteht darin, Signale an andere Arten von Immunzellen, einschließlich CD8-Killerzellen, zu senden, um infektiöse Partikel zu zerstören.
Diese CD4-Zellen werden Helferzellen genannt, da ihre Funktion für die gesamte Immunantwort von entscheidender Bedeutung ist. Wenn die Anzahl der CD4-Zellen abnimmt, beispielsweise bei einer unbehandelten HIV-Infektion oder nach einer Immunsuppression vor einer Transplantation, verliert der Körper seine Widerstandskraft gegen eine Reihe von Infektionen.
Struktur von CD4
CD4 ist ein Mitglied der Immunglobulin-Superfamilie und verfügt über vier Immunglobulindomänen (D1 bis D4), die auf der extrazellulären Oberfläche von Zellen freiliegen. Unter diesen ähneln D1 und D3 der variablen Immunglobulindomäne (IgV), während D2 und D4 der konstanten Immunglobulindomäne (IgC) ähneln. Die Interaktion zwischen CD4- und MHC-II-Molekülen erfolgt über die D1-Domäne.
Da T-Zellen CD4-Moleküle auf ihrer Oberfläche aufweisen, sind diese T-Zellen spezifisch für Antigene, die von MHC II, aber nicht von MHC I präsentiert werden.
Der kurze zytoplasmatische/intrazelluläre Schwanz (C) von CD4 enthält eine spezifische Aminosäuresequenz, die es ihm ermöglicht, die Tyrosinkinase Lck zu rekrutieren und mit ihr zu interagieren.
Funktionen von CD4
Als T-Zell-Rezeptor-Korezeptor unterstützt CD4 den T-Zell-Rezeptor (TCR) bei der Kommunikation mit Antigen-präsentierenden Zellen. Der TCR-Komplex und CD4 binden an verschiedene Regionen des MHC-II-Moleküls, das das Antigen präsentiert. Nach Zugabe von CD4 wird die Tyrosinkinase Lck phosphoryliert, wodurch das vom TCR erzeugte Signal verstärkt wird. Während dieses Prozesses können phosphorylierte ITAMs Glykoprotein-Tyrosinkinasen (PTKs) wie ZAP70 rekrutieren und aktivieren, um nachgelagerte Signalwege weiter zu regulieren, was letztendlich zur Aktivierung der T-Zelle führt.
Der Zusammenhang zwischen CD4 und HIV
HIV-1 nutzt CD4, um in die T-Zellen des Wirts einzudringen, und zwar speziell über sein virales Hüllprotein gp120. Die Bindung von HIV an CD4 führt zu strukturellen Veränderungen in gp120, wodurch HIV-1 weiter an auf Wirtszellen exprimierte Co-Rezeptoren wie CCR5 oder CXCR4 binden kann. Anschließend verändert sich ein anderes HIV-Protein, gp41, und bildet ein Fusionspeptid, das die Verschmelzung der äußeren Virusmembran mit der Membran der Wirtszelle ermöglicht.
Eine HIV-Infektion reduziert allmählich die Anzahl der T-Zellen, die CD4 exprimieren, was die normale Funktion des Immunsystems direkt beeinträchtigt.
Für HIV-Patienten ist die CD4-Zahl ein wichtiger Indikator für die Gesundheit des Immunsystems. Medizinisches Fachpersonal entscheidet anhand der CD4-Zahl, wann mit der Behandlung begonnen werden soll. In den Richtlinien der National Institutes of Health wird empfohlen, unabhängig von der CD4-Zahl so schnell wie möglich nach der Erkennung von HIV mit der Behandlung zu beginnen.
Die Rolle von CD4 bei anderen Krankheiten
CD4 ist darüber hinaus auch an einer Vielzahl anderer Erkrankungen beteiligt, insbesondere an der Entstehung bestimmter Tumore und Autoimmunerkrankungen. Beispielsweise wird CD4 immer noch in den meisten Tumoren exprimiert, die aus T-Helferzellen stammen, sodass die CD4-Immunhistochemie zur Identifizierung peripherer T-Zell-Lymphome und verwandter maligner Erkrankungen verwendet werden kann.
Einige Autoimmunerkrankungen wie Vitiligo und Typ-1-Diabetes werden ebenfalls mit CD4 in Verbindung gebracht, was die wichtige Rolle der T-Zellen bei autoinflammatorischen Erkrankungen zeigt.
Beim Testen der Wirksamkeit eines Medikaments oder bei der Erforschung einer Krankheit kann die Quantifizierung der CD4+-, CD8+- und CD3+-T-Zellmarker in frisch gefrorenem Gewebe nützliche Daten zum Krankheitsstatus liefern.
Dieser Artikel untersucht die Bedeutung von CD4 im Immunsystem und wie es T-Zellen bei der Durchführung wirksamer Immunangriffe unterstützt. Zukünftige Studien könnten durch die Erforschung der Rolle von CD4 und verwandten Erkrankungen zu wirksameren Behandlungsmöglichkeiten führen. Haben Sie angesichts derart komplexer Vorgänge im Immunsystem schon einmal darüber nachgedacht, welche bahnbrechenden Behandlungsmethoden in Zukunft zur Verfügung stehen werden, um die Immunität deutlich zu verbessern?
