Dendritic cells – The link between innate and adaptive immunity

“DC are important cells of the immune system. They are phagocytes and have the ability to take up pathogens. On their surface are different receptors of the pattern recognition receptors family (PRR). On the one hand the TLR (Toll like receptors) Family are included. On the other hand are receptors like C-type lectins (e.g. DC-SIGN) and mannose binding receptors present on the cell surface. The signals vary strongly after binding of a pathogen on the different PRR’s. Interestingly, the different receptors of the TLR family recognize different pattern from different parts of a pathogen. If a Toll like receptor binds a pathogen the intracellular cascade starts. This leads to an activation of NF-KB and the production of different pro-inflammatory cytokines (e.g: IL1, IL12, TNFa,…).

The Binding of  known structures of a pathogen to a C-type lectin results in a phagocytosis. Phagocytosis is a process in which pathogens will take up by endocytosis. During this process the endosome will fusion with a primary lysosme to a secondary lysosome. Within the lysosome hypochloric acid and enzymes digest pathogens to fragments. In the lysosomal membrane integrated MHC-II molecules will specifically bind to the fragments and migrate intracellulary to the cell membrane (the foreign fragment will be shown on the outside of the cell). The presenting fragment can activate t cells, which are important for the humoral immune response.

The uptake or binding of a pathogen leads to the activation of dendritic cells. They loose their ability to take up pathogens und begin to produce cytokines and chemokines and migrate to the secondary lymph nodes for the activation of t-cells.

Dendritic cells are able to induce the innate immune response. They produce pro-inflammatory cytokines and chemokines, which leads to the migration of phagocytes (neutrophils, monocytes,…). They play also a key role in the humoral immune response. DC are capable antigen-presenting cells (APC) and show their MHC-II:fragment complex to CD4+ t-cells. These t-cells are important for the activation of b-cells and the production of antibodies.”

I tried to write a post on english for practice. The post could include some mistakes and I apologise for them.

Immunobiology, Charles Janeway, 6th edition, Garland Science

HIV – Die Entdeckung eines neuen Virus…

AIDS wurde zum ersten Mal in den USA 1981 entdeckt. Das ein Retrovirus AIDS verursacht, wurde erst 2 Jahre später, im Jahre 1983 postuliert. Wissenschaftler vom Pasteur Institut entdeckten damals die Aktivität eines Enzyms aus einer Lymphknotenprobe eines Patienten, der an einer persistenten Lymphadenopathie. Das Enzym, eine Reverse Transkriptase, welches nachgewiesen wurde, kommt natürlicherweise nicht im menschlichen Körper vor. Die Reverse Transkriptase kommt nur in Retroviren und manchen DNA-Viren vor. Zuerst glaubte man, dass HTLV (human T-cell leukemia virus) AIDS verursacht, ein schon dazumal bekanntes Retrovirus. Der Vergleich der Symptomatik des HTLV und des neuen Virus ergaben jedoch ein ganz klares Indiz, dass das neue Virus nicht HTLV sein kann. Ein wichtiger Hinweis war, dass das neue Virus keine Transformation der Zellen bewirkte im Gegensatz zu HTLV. Dies musste teilweise revidiert werden, da eine Studie von 1999 (Mitsuasyu, R.) einen klaren Zusammenhang von Krebs in HIV-infizierten Personen feststellte. Dem Virus wurde danach HIV (human immunodeficiency virus) genannt.

Bis heute sind laut der WHO ca. 39 Millionen Menschen weltweit mit HIV infiziert. Am schlimmsten ist die Situation in Zentralafrika, wo die Prävalenz bis zu 50% sein kann (Abschätzungen WHO). Retroviren sind aber keinesfalls eine neuzeitliche Erscheinung. Als das Genom des Menschen entschlüsselt wurde konnte beobachtet werden, dass ca. 8% des gesamten Genoms des Menschen sogenannte endogene retrovirale Sequenzen sind (ERV-L) und auf frühere Infektionen von Retroviren hinweisen [1]. Retroviren bauen ihr Genom in die DNA der Zelle ein. Dies ist einer der wichtigsten Gründe, weshalb eine Therapie und Impfung das Virus nicht ganz eliminieren kann.

In den nächsten Blogeinträgen wird die Klassifizierung und Epidemiologie von HIV diskutiert.

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Quellen:

[1]    Bénit L et al. ERV-L elements: a family of endogenous Retrovirus-like elements active throughout the evolution of mammals. Journal of Virology 74; 3301-3308 (1999)

Levy J. HIV and the Pathogenesis of AIDS. 3th Edition; ASM Press; American Society for Microbiology

WHO, World Health Organisation Homepage

Virologie – Wissenschaft im Nanobereich

Infektionskrankheiten werden immer bedeutsamer. Durch die erhöhte Mobilität unserer Gesellschaft können sich Infektionskrankheiten schneller verbreiten, was bei der SARS-Epidemie im 2002/2003 (Severe acute respiratory syndrome) sehr eindrücklich zu beobachten war. Auch das Eindringen in unerforschte Gebiete und das Abroden von Tropenwälder in Afrika und Südamerika sind mögliche Quellen für neue Infektionskrankheiten. Die Tropenwälder stellen für unzählige Tiere Lebensräume dar. Tiere sind in vielen Fällen Reservoire für humanpathogene Viren, So zum Beispiel Fledermäuse für Tollwut, Anopheles-Mücken für Malaria oder Schimpansen und Gorillas für HIV.

Viren sind nach Prionen die kleinsten pathogenen “Partikel”, die zum Teil letale Infektionen hervorrufen. Ihre Grösse schwankt zwischen 25nm (Picornaviren) bis 350nm (Pockenviren). Die Erbinformation besteht aus DNA oder RNA. Sie besitzen keinen eigenen Metabolismus und benötigen dazu die Metabolismen der Zelle um sich vermehren zu können. Der Infektionsort einer Viruserkrankung kann an verschiedensten Orten (z.B. Neuronen, T-Zellen, Makrophagen, Darmzellen, Genitalien, etc.) stattfinden.

Viren haben in ihrer Evolution verschiedenste Strategien gebildet um den Körper und dessen Abwehr zu umgehen. Retroviren (vor allem Lentiviren) gehen in eine latente Phase über. Das ist auch bei Herpesviren zu beobachten. Papillomaviren bilden zum Beispiel Warzen, damit immer genügend Epithelzellen vorhanden sind und sich die Viren ungehindert vermehren können. Die Vielfalt dieser Strategien ist beachtlich und ist fast immer auf verschiedenste Gene der Viren zurückzuführen.

Die Vergangenheit und auch die Gegenwart haben gezeigt, dass Viruserkrankungen erhebliche Auswirkungen haben können und ganze Pandemien auslösen können (z.B. Grippe oder HIV). Der grösste Schutz gegen Erkrankungen bieten zurzeit Impfungen, aber auch Interferone (Hepatitis). Teilweise sind virale Infektionen nur durch antivirale Therapien behandelbar, aber in vielen Fällen nicht heilbar (z.B. HAART bei HIV).

Immunologie – Ein System zwischen Toleranz und Überreaktion

Der menschliche Körper ist umgeben von Mikroorganismen. Die Panik einiger Individuen gegenüber Mikroorganismen ist teilweise nicht gerechtfertig. Unsere Haut ist von apathogenen Bakterien überhäuft und bietet einen natürlichen Schutz gegenüber “fremden” Bakterien, in dem ein Konkurrenzkampf um Platz und Nährstoffe stattfindet. Auch im Darm sind Bakterien zu finden, die einen wesentlichen Teil der Verdauung übernehmen. Der menschliche Körper ist zum Beispiel nicht fähig Vitamin B12 (Cobalamin) herzustellen und ist deshalb auf Bakterien angewiesen, welche dieses synthetisieren können.

Jedoch gelangen täglich pathogene Keime und immunogene Stoffe in den Körper. Durch die Respiration, Nahrung, Verletzungen, Geschlechtsverkehr dringen pathogene Mikroorganismen in den Körper ein. Meistens ist der Körper jedoch befähigt diese zu eliminieren, bevor diese eine ernsthafte Krankheit auslösen können. In vielen Fällen haben jedoch Mikroorganismen während der Evolution Überlebensstrategien entwickelt um das Immunsystem zu überlisten. Dabei entstehen akute, aber auch chronische Erkrankungen.

Nicht nur Mikroorganismen und immunogene Stoffe von aussen machen unserem Körper zu schaffen. Auch im Inneren des Körpers entwickeln sich Krankheiten. Diese sind für den Körper jedoch schwieriger zu eliminieren. Dies ist am Beispiel Krebs zu beobachten.

Ein wichtiger, wenn nicht der wichtigste Aspekt des Immunsystem ist die Erkennung und Unterscheidung zwischen Eigenem und Fremdem (Dies wird häufig auch als der heilige Gral der Immunologie bezeichnet). In vielen Beispielen führt ein Ungleichgewicht dieser Erkennung zu schwerwiegenden Folgen. Eine zu starke Toleranz, d.h. das Immunsystem erkennt zu viele fremde Strukturen nicht, führt zu Immuninsuffizienz. Eine Überreaktion hingegen führt, da das Immunsystem fremde, aber auch eigene Strukturen als fremd anerkennt, zu Allergien und  Autoimmunkrankheiten.