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Die verborgene Kraft der Makrophagen: Wie helfen sie bei der Bekämpfung von Infektionen?
Makrophagen und andere Antigen-präsentierende Zellen (APCs) spielen im Immunsystem eine entscheidende Rolle. Diese Zellen sind nicht nur an der Beseitigung der Infektion beteiligt, sondern spielen auch eine Schlüsselrolle bei der Förderung adaptiver Immunreaktionen. Wenn Krankheitserreger in den menschlichen Körper eindringen, sind diese Zellen in der Lage, Fremdstoffe wirksam zu identifizieren und einzufangen und diese Antigene dann den T-Zellen zu präsentieren, wodurch eine starke Immunreaktion ausgelöst wird.
Die Antigenpräsentation ist ein grundlegender und wichtiger Prozess im Immunsystem.
Makrophagen tun mehr, als nur fremde Keime zu eliminieren; sie helfen auch bei der Aktivierung anderer Immunzellen, um Infektionen weiter zu bekämpfen. Wenn Makrophagen Krankheitserreger verschlingen, zerlegen sie die Proteine in den Krankheitserregern in kleine Fragmente und präsentieren diese über Moleküle des Haupthistokompatibilitätskomplexes (MHC) auf ihrer Oberfläche. Dieser Anzeigeprozess ermöglicht es den T-Zellen, diese Fremdstoffe zu erkennen.
Typen von Antigen-präsentierenden Zellen
Antigenpräsentierende Zellen können in zwei Kategorien unterteilt werden: professionelle und nicht-professionelle. Professionelle APCs wie dendritische Zellen, Makrophagen und B-Zellen sind besonders gut darin, Antigene zu internalisieren, um sie über MHC-Moleküle zu verarbeiten und T-Zellen zu präsentieren.
Nicht-professionelle APCs kommen häufig in menschlichen Zellen vor und weisen im Allgemeinen endogene Peptide auf, die aus dem Körper stammen.
Unter den professionellen APCs sind dendritische Zellen am wichtigsten, da sie sowohl mit Helferzellen als auch mit zytotoxischen T-Zellen interagieren können. Wenn dendritische Zellen Krankheitserreger einfangen und aktiviert werden, erhöhen sie zusätzlich die Expression von MHC II und Co-Stimulationsmolekülen.
Makrophagen und ihre Funktionen
Die Fähigkeiten von Makrophagen beschränken sich nicht nur auf das Aufnehmen und Beseitigen von Krankheitserregern. Wenn sie durch von T-Zellen produziertes Interferon stimuliert werden, exprimieren sie MHC II und Co-Stimulationsmoleküle und präsentieren den T-Zellen ihre internalisierten Peptidfragmente. Dieser Vorgang ist für die Beseitigung der Infektion von entscheidender Bedeutung, da aktivierte Makrophagen Infektionen effizienter beseitigen können.
B-Zellen und Antigenpräsentation
B-Zellen zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, lösliche Antigene zu erkennen, sie über ihre B-Zell-Rezeptoren zu internalisieren und sie T-Zellen zu präsentieren. Wenn B-Zellen mit T-Zellen interagieren, löst dies außerdem die Vermehrung und Differenzierung von B-Zellen sowie die Produktion von Antikörpern gegen Krankheitserreger aus.
Nicht-professionelle Antigen-präsentierende Zellen
Während fast alle prokaryotischen Zellen die Fähigkeit besitzen, Antigene zu präsentieren, präsentieren nicht-professionelle APCs ihre endogenen Peptide hauptsächlich über MHC-I-Moleküle und können unter bestimmten Umständen dazu gebracht werden, MHC-II-Moleküle zu exprimieren. Dies spielt eine wichtige Rolle bei der antiviralen und Anti-Tumor-Immunität.
Interaktion mit T-Zellen
Sobald dendritische Zellen Krankheitserreger internalisieren, wandern sie zu den Lymphknoten, wo sie mit T-Zellen interagieren. Während dieses Prozesses verlieren APCs ihre Fähigkeit zur Phagozytose, bauen jedoch das MHC und die Co-Stimulationsmoleküle auf ihrer Oberfläche wieder auf und stellen so den T-Zellen Antigene zur Verfügung. Dieser synergetische Effekt gewährleistet die Wirksamkeit des Immunsystems im Kampf gegen verschiedene Krankheitserreger.
Anwendung in der Krebstherapie
Antigenpräsentierende Zellen spielen auch bei der Tumorimmunität eine wichtige Rolle. Studien haben gezeigt, dass APCs Tumore wirksam bekämpfen können, indem sie B-Zellen und zytotoxische T-Zellen aktivieren. Darüber hinaus umfassen aktuelle Krebstherapien künstliche Antigen-präsentierende Zellen, die mithilfe von Gen-Editierungstechnologien hergestellt werden, um das Immunsystem dazu anzuregen, Tumorzellen anzugreifen.
Wie wird die Erforschung von Makrophagen und anderen APCs im Zuge der Fortschritte in der Biomedizin unser Verständnis von Infektionsbeseitigung und Tumorimmunität verändern?
