Zwei Arten von Phagozyten

Phagozyten sind ein Zelltyp, der andere Zellen verschlingt und „frisst“. Ihre Rolle im Immunsystem kam durch die Arbeit von Elie Metchnikoff, einem Wissenschaftler um die Jahrhundertwende, ans Licht. Er war zu dieser Zeit sehr berühmt für seine Entdeckungen von „professionellen“ und „unprofessionellen“ Fresszellen, obwohl diese Begriffe heute typischerweise als veraltet gelten. Er war auch ein starker Anhänger des Darwinismus und brachte starke, populäre Argumente für die Öffentlichkeit vor, regelmäßig Joghurt zu konsumieren, um das Bakteriengleichgewicht im Magen-Darm-Trakt zu schützen. Metchnikoff verdeutlichte, wie wichtig die professionellen Fresszellen für die Abwehrfähigkeit des Immunsystems sind. Unprofessionelle Fresszellen sind Zellen, die andere primäre Funktionen als das Verschlingen und Auflösen von Zellen haben, wie beispielsweise bestimmte Fähigkeitszellen. Professionelle Fresszellen sind nach Metchnikoffs Terminologie Zellen, deren Hauptfunktion der Phagozytose gewidmet ist. Mit anderen Worten, ihre Aufgabe ist es, für den Organismus gefährliche pathogene Zellen zu finden und zu zerstören.

Viele Zellen im Körper mehrzelliger Organismen sind an der Phagozytose beteiligt, wie beispielsweise bestimmte Hautzellen. Krankheitserreger sind Mikroben oder andere Fremdkörper, die Schäden oder Krankheiten verursachen können. Manchmal sind Krankheitserreger keine Fremdkörper, sondern bösartige – oder krebsartige – Zellen, die sich bereits im Körper befinden. Phagozyten arbeiten daran, all diese Arten von potenziell schädlichen Krankheitserregern zu entfernen. Phagozyten werden von Zellen gebildet, die als hämatopoetische Stammzellen bezeichnet werden und im Knochenmark vorhanden sind. Diese Stammzellen produzieren myeloische und lymphoide Zellen, aus denen wiederum andere Zellen entstehen, einschließlich der Zellen, die für das Immunsystem von grundlegender Bedeutung sind. Einige der Zellen, die die myeloischen Zellen hervorbringen, sind Monozyten und Neutrophile. Neutrophile sind eine Art von Phagozyten. Monozyten führen zu Makrophagen, die eine andere Art von Phagozyten sind.

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Phagozyten sind ein Zelltyp, der andere Zellen verschlingt und „frisst“. Zwei Arten von Phagozyten sind Makrophagen und Neutrophile, die beide essentielle Zellen sind, die an der Immunität beteiligt sind. Sie sind insbesondere am angeborenen Immunsystem beteiligt, das von Beginn des Lebens an wirksam ist. Makrophagen und Neutrophile binden sich auf den Oberflächen vieler invasiver Mikroben an Formen, die PAMPs genannt werden, und absorbieren und lösen dann die Mikroben auf.

Wie andere Wirbeltiere verfügt der Mensch über zwei Arten von Immunsystemen zum Schutz vor Krankheitserregern. Eines der Immunsysteme wird als angeborenes Immunsystem bezeichnet. Das angeborene Immunsystem ist auch in den meisten anderen Lebensformen vorhanden. Bei Wirbeltieren verwendet dieses System Fresszellen als eine seiner Verteidigungslinien. Das angeborene Immunsystem wird so genannt, weil die Anweisungen für seine Operationen in den genetischen Code der Spezies geschrieben sind. Dieses System ist von Beginn des Lebens an wirksam und reagiert auf Krankheitserreger, die es seit Jahrtausenden gibt. Dies steht im Gegensatz zum adaptiven oder erworbenen Immunsystem, das nur bei Wirbeltieren vorkommt und ihr zweites Immunsystem ist. Es passt sich an Krankheitserreger an, denen der einzelne Organismus im Laufe des Lebens ausgesetzt ist.

Das adaptive Immunsystem braucht länger, um auf Bedrohungen zu reagieren als das angeborene Immunsystem, zum Teil, weil es in seiner Reaktion auf Bedrohungen viel spezifischer ist. Das adaptive Immunsystem ist dasjenige, auf das der Mensch beim Impfen angewiesen ist, um künftig nicht an Grippe, Pocken oder zahlreichen anderen Infektionskrankheiten zu erkranken. Das adaptive Immunsystem ist auch für das Vertrauen verantwortlich, das eine Person hat, dass sie es nie wieder tun wird sich zum Beispiel mit Windpocken anstecken, weil sie mit sechs Jahren daran erkrankt waren sick alt. Bei dieser zweiten Art von Immunsystem erfolgt eine erste Exposition gegenüber einem infektiösen Agens, einem sogenannten Antigen, entweder durch Krankheit oder Impfung. Diese erste Exposition lehrt das adaptive Immunsystem, das Antigen zu erkennen. Wenn das Antigen ein weiteres Mal in der Zukunft eindringt, lösen Rezeptoren auf der Oberfläche des Antigens eine Reihe von Immunreaktionen aus, die auf den spezifischen Infektionsstamm zugeschnitten sind. Phagozyten sind jedoch in erster Linie am angeborenen Immunsystem beteiligt.

Bevor die Fresszellen als Teil des angeborenen Immunsystems an der Bekämpfung von Krankheitserregern beteiligt werden System verwendet der Körper eine kostengünstigere Verteidigungslinie, die aus physikalischen Barrieren und chemischen and Barrieren. Die Umwelt ist voller Giftstoffe und Infektionserreger in der Luft, im Wasser und in der Nahrung. Es gibt eine Reihe von physischen Barrieren im menschlichen Körper, die Eindringlinge blockieren oder vertreiben. Sowohl Schleimhäute als auch Haare in den Nasenlöchern verhindern beispielsweise, dass Schmutz, Krankheitserreger und Schadstoffe in die Atemwege gelangen. Der Körper spült Giftstoffe und Mikroben mit dem Urin durch die Harnröhre aus dem Körper. Die Haut ist mit einer dicken Schicht abgestorbener Zellen überzogen, die Krankheitserreger daran hindern, durch die Poren einzudringen. Diese Schicht wird häufig abgestoßen, wodurch potenzielle Mikroben und andere Krankheitserreger, die an den abgestorbenen Hautzellen haften, effektiv entfernt werden.

Die physischen Barrieren bilden einen Arm der ersten Verteidigungslinie des angeborenen Immunsystems; der andere Arm besteht aus chemischen Barrieren. Diese Chemikalien sind Substanzen im Körper, die Mikroben und andere Krankheitserreger abbauen, bevor sie Schaden anrichten können. Die Säure auf der Haut durch Öle und Schweiß verhindert, dass Bakterien wachsen und Infektionen verursachen. Der stark saure Magensaft des Magens tötet die meisten Bakterien und andere Giftstoffe ab aufgenommen – und Erbrechen wirkt als physische Barriere, um Krankheitserreger wie „Lebensmittelvergiftung“ zu entfernen. auch. In Zusammenarbeit tragen die stets wachsamen chemischen und physikalischen Barrieren viel dazu bei, viele der mikroskopisch kleinen Gefahren der Umwelt fernzuhalten, die versuchen, in den Körper einzudringen und Schaden anzurichten.

Während die erste Verteidigungslinie aus physikalischen und chemischen Barrieren besteht, besteht die zweite Verteidigungslinie aus Verteidigung ist der Punkt, an dem der Prozess der Phagozytose an der Abwehr von Bedrohungen beteiligt ist der Körper. Viele Infektionserreger wie Viren und Bakterien haben Moleküle auf ihrer Oberfläche, deren Formen im Laufe der Evolutionsgeschichte gleich geblieben sind. Diese Formen werden als „pathogen-assoziierte molekulare Muster“ oder PAMPs bezeichnet. Mehrere pathogene Spezies können dieselbe PAMP teilen. Im Gegensatz zum adaptiven Immunsystem, das sich nach der ersten Exposition an die Rezeptorformen bestimmter Bakterien und Virusstämme „erinnert“, ist das angeborene Immunsystem ist unspezifisch und bindet nur an diese PAMPs. Es gibt weniger als 200 PAMPs, und Zellen, die als Wächter bezeichnet werden, binden an sie und lösen dann eine Reihe von Immunreaktionen aus. Diese Wächterzellen sind Makrophagen.

Einer der ersten Responder des angeborenen Immunsystems sind Makrophagen, eine der Arten von Fresszellen. Sie sind in ihren Zielen sehr unspezifisch, aber sie reagieren auf jedes der 100 bis 200 PAMPs, die dem angeborenen Immunsystem bekannt sind. Wenn ein Erreger mit einer erkennbaren PAMP an einen Toll-like-Rezeptor auf der Oberfläche des Makrophagen bindet, beginnt sich die Zellmembran des Makrophagen so auszudehnen, dass er die Mikrobe einhüllt. Die Plasmamembran schließt sich, so dass die Mikrobe, die noch an den Toll-like-Rezeptor gebunden ist, in einem Vesikel namens Phagosom gehalten wird. In der Nähe befindet sich ein weiteres Vesikel innerhalb des Makrophagen, das als Lysosom bezeichnet wird und mit Verdauungsenzymen gefüllt ist. Das Lysosom und das Phagosom, das die Mikrobe enthält, verschmelzen. Die Verdauungsenzyme bauen die Mikrobe ab.

Der Makrophage verwendet alle Teile der Mikrobe, die er kann, und entsorgt den Rest, indem er den Abfall über den Prozess der Exozytose ausstößt. Es speichert Teile der Mikrobe, die als Antigenfragmente bezeichnet werden und an Moleküle gebunden sind, die speziell für die Darstellung dieser Fragmente entwickelt wurden. Sie werden als antigenpräsentierende MHC-II-Moleküle bezeichnet und als entscheidender Schritt im adaptiven Immunsystem in die Zellmembran der Makrophagen eingebaut. Dies dient den zellulären Akteuren des adaptiven Immunsystems als aktivierendes Signal, welcher Erregerstamm in den Körper eingedrungen ist. Als Teil des angeborenen Immunsystems besteht der Hauptzweck der Makrophagen jedoch darin, die Eindringlinge zu suchen und zu zerstören. Makrophagen können vom Körper schneller hergestellt werden als die spezialisierteren Zellen des adaptiven Immunsystems, aber sie sind nicht so effektiv oder spezialisiert.

Neutrophile sind eine andere Art von Phagozyten. Sie wurden einst von Elie Metchnikoff Mikrophagen genannt. Wie Makrophagen sind Neutrophile ein Produkt hämatopoetischer Stammzellen im Knochenmark, die myeloische Zellen produzieren. Zusätzlich zu den Monozyten, die zu Makrophagen werden, liefern myeloische Zellen auch mehrere andere Zellen, die das angeborene Immunsystem bilden, einschließlich Neutrophilen. Im Gegensatz zu Makrophagen sind Neutrophile sehr klein und halten nur wenige Stunden oder Tage. Sie zirkulieren nur im Blut, während Makrophagen im Blut und Gewebe zirkulieren. Wenn Makrophagen auf Krankheitserreger reagieren, setzen sie Chemikalien in den Blutkreislauf frei, insbesondere Zytokine, die das Immunsystem vor Eindringlingen warnen. Es gibt nicht genug Makrophagen, um eine Infektion allein zu bekämpfen, daher reagieren Neutrophile auf den chemischen Alarm und arbeiten mit Makrophagen zusammen.

Die Auskleidung der Blutgefäße wird als Endothel bezeichnet. Neutrophile sind so winzig, dass sie zwischen den Zwischenräumen zwischen den Endothelzellen schlüpfen und sich in die Blutgefäße hinein und wieder heraus bewegen. Chemikalien, die von den Makrophagen nach der Bindung an ein Pathogen freigesetzt werden, bewirken, dass die Neutrophilen fester an die Endothelzellen binden. Sobald die Neutrophilen fest mit dem Endothel verbunden sind, quetschen sie sich in die interstitielle Flüssigkeit, und das Endothel dehnt sich aus. Durch die Dilatation ist es noch durchlässiger als vor der Reaktion der Makrophagen auf die Erreger, was lässt etwas Blut in das die Blutgefäße umgebende Gewebe fließen, wodurch der Bereich rot, warm, schmerzhaft und painful geschwollen. Der Vorgang wird als Entzündungsreaktion bezeichnet.

Manchmal setzen Bakterien Chemikalien frei, die die Neutrophilen zu ihnen leiten. Die Makrophagen setzen auch Chemikalien frei, die Chemokine genannt werden, die die Neutrophilen zur Infektionsstelle leiten. Wie Makrophagen verwenden Neutrophile die Phagozytose, um die Krankheitserreger zu umhüllen und zu zerstören. Nach Abschluss dieser Aufgabe sterben die Neutrophilen. Wenn an einer Infektionsstelle genügend tote Neutrophile vorhanden sind, bilden die abgestorbenen Zellen die Substanz namens Eiter. Eiter ist ein Zeichen dafür, dass sich der Körper selbst heilt, und seine Farbe und Konsistenz können einen Arzt auf die Art der Infektion aufmerksam machen. Da Neutrophile so kurzlebig, aber so reichlich vorhanden sind, sind sie besonders wichtig für die Bekämpfung akuter Infektionen, wie etwa einer infizierten Wunde. Makrophagen hingegen sind langlebig und bei chronischen Infektionen nützlicher.

Das Komplementsystem bildet eine Brücke zwischen dem angeborenen Immunsystem und dem adaptiven Immunsystem. Es besteht aus etwa 20 Proteinen, die in der Leber hergestellt werden und die meiste Zeit in inaktiver Form durch den Blutkreislauf zirkulieren. Wenn sie an Infektionsstellen mit PAMPs in Kontakt kommen, werden sie aktiviert, und sobald das Komplementsystem aktiviert ist, aktivieren die Proteine ​​​​in einer Kaskade andere Proteine. Nachdem die Proteine ​​aktiviert wurden, verbinden sie sich zu einem Membran-Angriffs-Komplex (MAC), der durch die Zellmembran von infektiösen Mikroben, wodurch Flüssigkeiten in den Erreger eindringen und ihn verursachen können platzen. Darüber hinaus binden die Komplementproteine ​​​​direkt an PAMPs, die sie markieren, sodass Fresszellen die Krankheitserreger leichter identifizieren können, um sie zu zerstören. Die Proteine ​​erleichtern es Antikörpern auch, die Antigene zu finden, wenn das adaptive Immunsystem beteiligt wird.