Immunität (medizinisch) - Immunity (medical)
In der Biologie ist Immunität die Fähigkeit mehrzelliger Organismen , schädlichen Mikroorganismen zu widerstehen . Immunität umfasst sowohl spezifische als auch unspezifische Komponenten. Die unspezifischen Komponenten wirken als Barrieren oder Eliminatoren für eine Vielzahl von Krankheitserregern, unabhängig von ihrer antigenen Zusammensetzung. Andere Komponenten des Immunsystems passen sich jeder neuen Erkrankung an und können eine erregerspezifische Immunität erzeugen.
Immunität ist ein komplexes biologisches System, das alles erkennen und tolerieren kann, was zum Selbst gehört, und das Fremde (Nicht-Selbst) erkennen und ablehnen kann.
Angeboren und anpassungsfähig
Das Immunsystem hat angeborene und adaptive Komponenten. Die angeborene Immunität ist bei allen Metazoen vorhanden , während die adaptive Immunität nur bei Wirbeltieren auftritt .
Die angeborene Komponente des Immunsystems beinhaltet die Erkennung bestimmter fremder (nicht-eigener) Moleküle, um eine von zwei Arten angeborener Immunantworten zu erzeugen: Entzündungsreaktionen und Phagozytose . Die adaptive Komponente hingegen umfasst fortgeschrittenere lymphatische Zellen, die in Gegenwart von "Selbst" zwischen spezifischen "nicht-eigenen" Substanzen unterscheiden können. Die Reaktion auf Fremdstoffe wird etymologisch als Entzündung bezeichnet, während die Nichtreaktion auf Eigenstoffe als Immunität bezeichnet wird. Die beiden Komponenten des Immunsystems schaffen eine dynamische biologische Umgebung, in der "Gesundheit" als ein physischer Zustand angesehen werden kann, in dem das Selbst immunologisch verschont und das Fremde entzündlich und immunologisch eliminiert wird. "Krankheit" kann entstehen, wenn das Fremde nicht beseitigt werden kann oder das Eigene nicht verschont wird.
Die angeborene Immunität, auch als native Immunität bekannt, ist eine semispezifische und weit verbreitete Form der Immunität. Es ist definiert als die erste Verteidigungslinie gegen Krankheitserreger und stellt eine kritische systemische Reaktion dar, um Infektionen zu verhindern und die Homöostase aufrechtzuerhalten, und trägt zur Aktivierung einer adaptiven Immunantwort bei. Es passt sich nicht an spezifische äußere Reize oder eine vorangegangene Infektion an, sondern beruht auf der genetisch kodierten Erkennung bestimmter Muster.
Adaptive oder erworbene Immunität ist die aktive Komponente der Immunantwort des Wirts, die durch antigenspezifische Lymphozyten vermittelt wird . Im Gegensatz zur angeborenen Immunität ist die erworbene Immunität hochspezifisch für einen bestimmten Krankheitserreger, einschließlich der Entwicklung des immunologischen Gedächtnisses . Wie das angeborene System umfasst das erworbene System sowohl Komponenten der humoralen Immunität als auch Komponenten der zellvermittelten Immunität.
Adaptive Immunität kann entweder „natürlich“ (durch Infektion) oder „künstlich“ (durch gezielte Maßnahmen wie Impfungen) erworben werden. Adaptive Immunität kann auch als „aktiv“ oder „passiv“ klassifiziert werden. Eine aktive Immunität wird durch die Exposition gegenüber einem Krankheitserreger erworben, der die Produktion von Antikörpern durch das Immunsystem auslöst. Passive Immunität wird durch die Übertragung von Antikörpern oder aktivierten T-Zellen erworben, die von einem Immunwirt entweder künstlich oder durch die Plazenta stammen; es ist von kurzer Dauer und erfordert Auffrischungsdosen für eine anhaltende Immunität.
Das folgende Diagramm fasst diese Aufteilungen der Immunität zusammen. Die adaptive Immunität erkennt vielfältigere Muster. Im Gegensatz zur angeborenen Immunität ist sie mit dem Gedächtnis des Erregers verbunden.
Geschichte der Theorien
Seit Jahrtausenden beschäftigt sich die Menschheit mit den Ursachen von Krankheiten und dem Konzept der Immunität. Die prähistorische Ansicht war, dass Krankheit durch übernatürliche Kräfte verursacht wurde und dass Krankheit eine Form der theurgischen Bestrafung für "schlechte Taten" oder "böse Gedanken" war, die von den Göttern oder Feinden auf die Seele gestoßen wurden. In der klassischen griechischen Zeit, Hippokrates , der als Vater der Medizin gilt, wurden Krankheiten auf eine Veränderung oder ein Ungleichgewicht in einem der vier Körpersäfte (Blut, Schleim, gelbe oder schwarze Galle) zurückgeführt. Die ersten schriftlichen Beschreibungen des Konzepts der Immunität haben kann durch die Athener gemacht worden Thukydides , der in 430 BC, beschrieben , dass , wenn die Seuche getroffen Athen : „Kranke und Sterbende durch die mitleidigen Pflege derer neigten wurden , die sich erholt hatte, weil sie kannten den Krankheitsverlauf und waren selbst unbesorgt. Denn niemand wurde ein zweites Mal oder nicht mit tödlichem Ausgang angegriffen."
Die aktive Immuntherapie könnte mit Mithridates VI. von Pontus (120-63 v. Chr.) begonnen haben, der, um eine aktive Immunität gegen Schlangengift zu induzieren, eine Methode ähnlich der modernen Toxoid- Serumtherapie empfahl , indem er das Blut von Tieren trank, die sich von giftigen Schlangen ernährten. Es wird angenommen, dass diese Tiere eine entgiftende Eigenschaft erworben haben, so dass ihr Blut umgewandelte Bestandteile des Schlangengifts enthält, die eine Resistenz dagegen hervorrufen könnten, anstatt eine toxische Wirkung auszuüben. Mithridates argumentierte, dass er durch das Trinken des Blutes dieser Tiere eine ähnliche Resistenz erlangen könnte. Aus Angst vor einem Giftmord nahm er täglich sub-tödliche Giftdosen ein, um Toleranz aufzubauen. Er soll auch versucht haben, ein "universelles Gegenmittel" zu schaffen, um ihn vor allen Giften zu schützen. Fast 2000 Jahre lang wurde angenommen, dass Gifte die unmittelbare Ursache von Krankheiten sind, und eine komplizierte Mischung von Inhaltsstoffen, genannt Mithridate , wurde während der Renaissance verwendet, um Vergiftungen zu heilen . Eine aktualisierte Version dieses Heilmittels, Theriacum Andromachi , wurde bis weit in das 19. Jahrhundert hinein verwendet. Der Begriff „immune“ wird auch in dem Epos „gefunden Pharsalia “ geschrieben um 60 vor Christus von dem Dichter Marcus Annaeus Lucanus zu beschreiben , ein nordafrikanischen Stamm Widerstand gegen Schlangengift .
Die erste klinische Beschreibung der Immunität, die von einem bestimmten krankheitserregenden Organismus ausging, ist wahrscheinlich eine Abhandlung über Pocken und Masern ("Kitab fi al-jadari wa-al-hasbah", übersetzt 1848) des islamischen Arztes Al-Razi in 9. Jh. In der Abhandlung beschreibt Al Razi das klinische Bild von Pocken und Masern und weist weiter darauf hin, dass die Exposition gegenüber diesen spezifischen Erregern eine dauerhafte Immunität verleiht (obwohl er diesen Begriff nicht verwendet).
Bis ins 19. Jahrhundert war auch die Miasmatheorie weithin akzeptiert. Die Theorie sah Krankheiten wie Cholera oder die Schwarze Pest als Folge eines Miasmas an, einer schädlichen Form von „schlechter Luft“. Wenn jemand dem Miasma in einem Sumpf, in der Abendluft oder der Atemluft in einem Krankenzimmer oder einer Krankenstation ausgesetzt war, könnte er sich anstecken. Ab dem 19. Jahrhundert wurden übertragbare Krankheiten als durch Keime/Mikroben verursacht angesehen.
Das moderne Wort "Immunität" leitet sich vom lateinischen immunis ab und bedeutet Befreiung vom Militärdienst, von Steuerzahlungen oder anderen öffentlichen Dienstleistungen.
Der erste Wissenschaftler, der eine vollständige Theorie der Immunität entwickelt war Ilja Metschnikow , die zeigten , Phagozytose in 1882. Mit Louis Pasteur ‚s Keim Theorie der Krankheit , die junge Wissenschaft der Immunologie begann zu erklären , wie Bakterien - Krankheit verursacht, und wie, nach einer Infektion, die menschlichen Körper erlangt die Fähigkeit, weiteren Infektionen zu widerstehen.
1888 isolierten Emile Roux und Alexandre Yersin das Diphtherie-Toxin , und nach der Entdeckung der auf Antitoxinen basierenden Immunität gegen Diphtherie und Tetanus durch Behring und Kitasato 1890 wurde das Antitoxin der erste große Erfolg der modernen therapeutischen Immunologie.
In Europa wurde die Induktion einer aktiven Immunität eingeführt, um die Pocken einzudämmen . Impfungen gibt es in verschiedenen Formen seit mindestens tausend Jahren, ohne die Terminologie. Die früheste Anwendung der Immunisierung ist unbekannt, aber um 1000 n. Chr. begannen die Chinesen , eine Form der Immunisierung zu praktizieren, indem sie Pulver aus den Krusten von Pockenläsionen trockneten und inhalierten. Um das 15. Jahrhundert herum war in Indien , dem Osmanischen Reich und Ostafrika die Praxis der Impfung (Stichen der Haut mit pulverisiertem Material aus Pockenkrusten) weit verbreitet. Diese Praxis wurde erstmals 1721 von Lady Mary Wortley Montagu im Westen eingeführt . Im Jahr 1798 führte Edward Jenner die weitaus sicherere Methode der absichtlichen Infektion mit dem Kuhpockenvirus ( Pockenimpfstoff ) ein, der eine leichte Infektion verursachte, die auch eine Immunität gegen Pocken hervorrief. Um 1800 wurde das Verfahren als Impfung bezeichnet . Um Verwechslungen zu vermeiden, wurde die Pockenimpfung zunehmend als Variolation bezeichnet , und es wurde gängige Praxis, diesen Begriff ohne Rücksicht auf die Chronologie zu verwenden. Der Erfolg und die allgemeine Akzeptanz von Jenners Verfahren würden später die allgemeine Natur der Impfung bestimmen, die von Pasteur und anderen gegen Ende des 19. Jahrhunderts entwickelt wurde. Im Jahr 1891 erweiterte Pasteur die Definition des Impfstoffs zu Ehren von Jenner, und es wurde dann unerlässlich, den Begriff zu qualifizieren, indem er sich auf Polio-Impfstoff , Masern-Impfstoff usw.
Passive Immunität
Passive Immunität ist die Immunität, die durch die Übertragung von gebrauchsfertigen Antikörpern von einem Individuum auf ein anderes erworben wird. Passive Immunität kann auf natürliche Weise auftreten, beispielsweise wenn mütterliche Antikörper über die Plazenta auf den Fötus übertragen werden, und kann auch künstlich induziert werden, wenn hohe Konzentrationen von menschlichen (oder Pferde- ) Antikörpern, die spezifisch für ein Pathogen oder Toxin sind, auf nicht- immune Personen übertragen werden . Die passive Immunisierung wird eingesetzt, wenn ein hohes Infektionsrisiko besteht und der Körper nicht genügend Zeit hat, um eine eigene Immunantwort zu entwickeln oder die Symptome von bestehenden oder immunsuppressiven Erkrankungen zu lindern . Passive Immunität bietet sofortigen Schutz, aber der Körper entwickelt kein Gedächtnis, daher besteht die Gefahr, dass der Patient später mit demselben Erreger infiziert wird.
Natürlich erworbene passive Immunität
Ein Fötus erwirbt während der Schwangerschaft auf natürliche Weise eine passive Immunität von seiner Mutter. Die mütterliche passive Immunität ist eine Antikörper- vermittelte Immunität. Die Antikörper der Mutter (MatAb) werden durch einen FcRn- Rezeptor auf Plazentazellen durch die Plazenta an den Fötus weitergegeben. Dies geschieht etwa im dritten Schwangerschaftsmonat . IgG ist der einzige Antikörper- Isotyp , der die Plazenta passieren kann.
Passive Immunität wird auch durch die Übertragung von IgA- Antikörpern aus der Muttermilch bereitgestellt , die in den Darm eines gestillten Säuglings übertragen werden, um vor bakteriellen Infektionen zu schützen, bis das Neugeborene seine Antikörper synthetisieren kann. Kolostrum in der Muttermilch ist ein Beispiel für passive Immunität.
Künstlich erworbene passive Immunität
Künstlich erworbene passive Immunität ist eine durch die Übertragung von Antikörpern induzierte Kurzzeitimmunisierung, die in verschiedenen Formen verabreicht werden kann; als menschliches oder tierisches Blutplasma, als gepooltes menschliches Immunglobulin zur intravenösen ( IVIG ) oder intramuskulären (IG) Anwendung und in Form von monoklonalen Antikörpern (MAb). Der passive Transfer wird prophylaktisch bei Immunschwäche- Erkrankungen wie Hypogammaglobulinämie eingesetzt . Es wird auch zur Behandlung verschiedener Arten von akuten Infektionen und zur Behandlung von Vergiftungen verwendet . Die durch passive Immunisierung hervorgerufene Immunität hält nur für einen kurzen Zeitraum an, und es besteht auch ein potenzielles Risiko für Überempfindlichkeitsreaktionen und Serumkrankheit , insbesondere durch Gammaglobulin nicht-humanen Ursprungs.
Die künstliche Induktion einer passiven Immunität wird seit über einem Jahrhundert zur Behandlung von Infektionskrankheiten eingesetzt und war vor dem Aufkommen von Antibiotika oft die einzige spezifische Behandlung für bestimmte Infektionen. Die Immunglobulintherapie war bis in die 1930er Jahre eine Therapie der ersten Wahl bei der Behandlung schwerer Atemwegserkrankungen , selbst nach der Einführung von Sulfonamid- Chargen-Antibiotika.
Übertragung aktivierter T-Zellen
Passive oder „ adaptive Übertragung “ der zellvermittelten Immunität wird durch die Übertragung „sensibilisierter“ oder aktivierter T-Zellen von einem Individuum auf ein anderes verliehen. Es wird beim Menschen selten verwendet, da es histokompatible (gematchte) Spender benötigt, die oft schwer zu finden sind. Bei nicht übereinstimmenden Spendern birgt diese Art des Transfers ein erhebliches Risiko einer Graft-versus-Host-Krankheit . Es wurde jedoch verwendet, um bestimmte Krankheiten zu behandeln, darunter einige Arten von Krebs und Immunschwäche . Diese Art der Übertragung unterscheidet sich von einer Knochenmarktransplantation , bei der (undifferenzierte) hämatopoetische Stammzellen übertragen werden.
Aktive Immunität
Wenn B-Zellen und T-Zellen von einem Pathogen aktiviert werden, entwickeln sich Gedächtnis-B- und T-Zellen, und die primäre Immunantwort resultiert. Während der gesamten Lebenszeit eines Tieres „erinnern“ sich diese Gedächtniszellen an jedes spezifische angetroffene Pathogen und können eine starke sekundäre Reaktion auslösen, wenn das Pathogen erneut entdeckt wird. Die primären und sekundären Reaktionen wurden erstmals 1921 vom englischen Immunologen Alexander Glenny beschrieben, obwohl der beteiligte Mechanismus erst später entdeckt wurde. Diese Art der Immunität ist sowohl aktiv als auch adaptiv, da sich das körpereigene Immunsystem auf zukünftige Herausforderungen vorbereitet. Aktive Immunität umfasst oft sowohl die zellvermittelten und humoralen Aspekte der Immunität als auch Inputs des angeborenen Immunsystems .
Natürlich erworben
Eine natürlich erworbene aktive Immunität tritt auf, wenn eine Person einem lebenden Krankheitserreger ausgesetzt ist und eine primäre Immunantwort entwickelt , die zu einem immunologischen Gedächtnis führt. Diese Art von Immunität ist "natürlich", da sie nicht durch absichtliche Exposition induziert wird. Viele Störungen der Funktion des Immunsystems können die Bildung einer aktiven Immunität beeinträchtigen, wie z. B. Immunschwäche (sowohl erworbene als auch angeborene Formen) und Immunsuppression .
Künstlich erworben
Künstlich erworbene aktive Immunität kann durch einen Impfstoff induziert werden , eine Substanz, die Antigene enthält. Ein Impfstoff stimuliert eine primäre Reaktion gegen das Antigen, ohne Symptome der Krankheit zu verursachen. Der Begriff Impfung wurde von Richard Dunning, einem Kollegen von Edward Jenner , geprägt und von Louis Pasteur für seine Pionierarbeit auf dem Gebiet der Impfung angepasst . Die von Pasteur verwendete Methode beinhaltete die Behandlung der Infektionserreger für diese Krankheiten, so dass sie die Fähigkeit verloren, schwere Krankheiten zu verursachen. Pasteur nahm den Namen Impfstoff als Oberbegriff zu Ehren von Jenners Entdeckung an, auf der Pasteurs Arbeit aufbaute.
Bayern war die erste Gruppe, die 1807 verlangte, dass ihre Militärrekruten gegen Pocken geimpft werden, da die Ausbreitung der Pocken mit Kampfhandlungen verbunden war. In der Folge würde die Impfpraxis mit der Ausbreitung des Krieges zunehmen.
Es gibt vier Arten von traditionellen Impfstoffen :
- Inaktivierte Impfstoffe bestehen aus Mikroorganismen, die durch Chemikalien und/oder Hitze abgetötet wurden und nicht mehr infektiös sind. Beispiele sind Impfstoffe gegen Grippe , Cholera , Pest und Hepatitis - A . Für die meisten Impfstoffe dieser Art sind wahrscheinlich Auffrischungsspritzen erforderlich.
- Live, abgeschwächt werden Impfstoffe , bestehend aus Mikroorganismen , die unter Bedingungen kultiviert wurden , die ihre Fähigkeit zu deaktivieren Krankheit zu induzieren. Diese Reaktionen sind dauerhafter, erfordern jedoch möglicherweise Booster-Schüsse. Beispiele sind Gelbfieber , Masern , Röteln und Mumps .
- Toxoide sind inaktivierte toxische Verbindungen von Mikroorganismen in Fällen, in denen diese (und nicht der Mikroorganismus selbst) Krankheiten verursachen, die vor der Begegnung mit dem Toxin des Mikroorganismus verwendet werden. Beispiele für Impfstoffe auf Toxoidbasis sind Tetanus und Diphtherie .
- Untereinheiten- , rekombinante , Polysaccharid- und Konjugatimpfstoffe bestehen aus kleinen Fragmenten oder Stücken eines pathogenen (krankheitserregenden) Organismus. Ein charakteristisches Beispiel ist der Subunit-Impfstoff gegen das Hepatitis-B-Virus .
Zwei zukünftige Impfungen:
- DNA-Impfstoffe: DNA-Impfstoffe bestehen aus DNA, die Proteinantigene des Erregers kodiert. Diese Impfstoffe sind kostengünstig, relativ einfach herzustellen und erzeugen eine starke, langfristige Immunität.
- Rekombinante Vektor-Impfstoffe ( Plattform-basierte Impfstoffe ): Bei diesen Impfstoffen handelt es sich um harmlose Lebendviren, die ein/oder wenige Antigene eines pathogenen Organismus kodieren. Sie werden häufig in der Veterinärmedizin verwendet.
Die meisten Impfstoffe werden durch subkutane oder intramuskuläre Injektion verabreicht, da sie nicht zuverlässig durch den Darm aufgenommen werden. Attenuierte Lebendimpfstoffe gegen Polio und einige Typhus- und Cholera- Impfstoffe werden oral verabreicht , um im Darm eine Immunität zu erzeugen .
Hybridimmunität
Hybridimmunität ist die Kombination aus natürlicher Immunität und künstlicher Immunität. Studien an hybridimmunen Menschen ergaben, dass ihr Blut Beta und andere Varianten von SARS-CoV-2 besser neutralisieren konnte als nie infizierte, geimpfte Menschen.