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PD Dr. med. Thomas J. Strasmannwww.everything-virtual.org

Das ImmunsystemAufbau, Funktion, Störungen

Strasmann´s Anatomie und Physiologie, mit ausgewählten Kapiteln PathologieStrasmann´s Anatomie und Physiologie, mit ausgewählten Kapiteln Pathologie

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Das Immunsystem – Organe, Zellen, Stoffe

Organe des Immunsystems:a) Lymphe und Lymphgefässeb) Knochenmarkc) Thymusd) Lymphknotene) Milzf) mucosa associated lymphatic tissue MALT:

z.B. Mandelng) gut associated lymphatic tissue GALT: z.B.

Peyer´schen Plaques und Wurmfortsatz

Zellen des Immunsystems:(1) neutrophile Granulozyten(2) Makrophagen(3) dendritische Zellen(4) natürliche Killerzellen(5) M-Zellen im Darm(6) Langerhanszellen der

Oberhaut(7) B-Lymphozyten

(1) Plasmazellen(2) Gedächtniszellen

(8) T-Lymphozyten(1) T-Helferzellen(2) T-Regulatorzellen(3) T-Killerzellen(4) T-Gedächtsniszellen

Stoffe des Immunsystems:I. Antikörper II. Komplementsystem III. MHCIV. Zytokine

I. InterleukineII. InterferoneIII. TNF und andere

Das Immunsystem ist auch gegenwärtig ein stürmisch erforschtes Gebiet. Heute werden erste echte „Immuntherapeutika“ gegen Volkskrankheiten eingesetzt. Durch Hygiene und Impfen steigt unsere Lebenserwartung. Das Immunsystem mit seinen Organen, Zellen und Stoffen gibt es zudem noch in alter und neuer Auflage.

angeborenes Immunsystem

%erworbenes

Immunsystem

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Organe des Immunsystems: a) Lymphe und Lymphgefässe

Lymphe wird quasi aus dem Blut filtriert und umspült als interstitielle Flüssigkeit die Zellen unseres Körpers. Wandernde Immunzellen durchstreifen den Interzellular-Raum. Die Lymphe tritt mit ihren wenigen Zellen in die Lymphkapillaren ein, worin sie mit nur 5-30μm/sec oder max. 30cm/Stunde langsam Richtung Herz abfliesst.

1: Fibrozyt; 2: Makrophage; 3: Plasmazelle; 4: Monozyt; 5: Lymphozyt; 6: Granulozyt; 7: Mastzelle; 8: Endothelzelle; 9: Perizyt; kollagene Fasern; 11: einzelne kollagene Fibrille; 12: elastische Fasernetze; 13: argyrophile Retikuläre Mikrofibrille; 14: kleiner Nerv

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Lymphkapillaren vereinigen sich zu dünnwandigen Lymphgefässen, die nur schwer zu finden sind. Ductus thoracicus und Cisterna chyli wurden aber schon im 17. Jhdt entdeckt. Fast die gesamte Lymphe des Körpers tritt im linken Venenwinkel zurück ins Blut, nur der rechte Arm und die rechte Kopfseite drainieren nach rechts.

Organe des Immunsystems: a) Lymphe und Lymphgefässe

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Organe des Immunsystems: d) Lymphknoten

Wie Filter sind Lymphknoten im Lymphstrom verteilt. Ihr Grundgerüst besteht aus fibroblastischen Retikulumzellen. Antigen-präsentierende Zellen (Makrophagen und dendritische / interdigitierende Zellen) siedeln sich an. Über die HEV betreten Lymphozyten den Lk, vermehren sich und bilden Lymphfollikel mit B- und T-Zonen.

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Primäre, lebenswichtige lymphatische Organe Knochenmark

- Bildungsort aller Blut- und Immunzellen- Reifungsort der B-Lymphozyten

Thymus- Reifungsort der T-Lymphozyten

Organe des Immunsystems: b) Knochenmark

Wir unterscheiden lebenswichtige, primäre Immunorgane von denen, die wie Filter-stationen in Ströme eingelassen sind. Das Knochenmark bildet alle Zellen des Blutes und auch alle Zellen des Immunsystems. Da hier auch die B-Lymphozyten reifen, ist das Knochenmark vom übrigen Körper immunologisch abgeschieden.

Sekundäre, eher verzichtbare, lymphatische Organe im Lymphstrom: die Lymphknoten im Blutstrom: die Milz im Luftstrom: die Mandeln (Mukosa assoziiert…) im Nahrungsstrom: Gut associated lymphatic

tissue Galt, z.B. die Peyer´schen Plaques und der Wurmfortsatz

Knochenmark

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Nicht alle Blutzellen sind auch Immunzellen, und manche Immunzelle tritt nicht im Blut auf. Dendritischen Zellen sind genau solche: Sie besiedeln die primären und sekundären lymphatischen Organe, sie kommunizieren mit Makrophagen und Lymphozyten und dirigieren die Granulozyten an den Ort der Kampfgeschehens…

Knoc

henm

ark

Blut

Dendritische Zellen aus dem Knochenmark

Die Zellen des Immunsystems: (3) dendritische Zellen

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Organe des Immunsystems : f) mucosa associated lymphatic tissue MALT

In den Mandeln hat das Immunsystem die Gelegenheit, die fremden Bestandteile der Atemluft kennen zu lernen. In den tiefen Falten der Schleimhaut („Krypten“) bleiben diese im Schleim fixiert liegen, und Immunzellen „erkunden“ die fremde Welt. Bei einer eitrigen Mandelentzündung schlagen die neutrophilen Granulo‘s zu.

Rachenmandelund zwei Seitensträngezwei GaumenmandelnZungengrundmandelalle = Waldeyer´scher

oder lymphatischer Rachenring

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Zellen des Immunsystems: (1) neutrophile Granulozyten

Neutrophile Granulozyten erkennen körperfremde Oberflächen („Pamps“: pathogen associated molecular patterns, mit Toll- und Nod-like receptors). Sie können mit Enzymen fast alles töten, was sie phagozytieren. Sterben sie, entsteht Eiter. Sie gehören zum angeborenen Immunsystem, das wir von den Ahnen geerbt haben.

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Traditionelle Einteilung:

angeborenes und erworbenes Immunsystem angeborenes (oder unspezifisches) Immunsystem

- phylogenetisch sehr alt- erkennt „konservative“ Oberflächen von Pathogenen

(„pathogen-associated molecular patterns“, PAMPs) - Reaktion immer gleich aber sehr schnell

erworbenes (oder spezifisches) Immunsystem- phylogenetisch neuer- „erfindet“ und erkennt körperfremde Oberflächen- Reaktion langsam, aber nimmt mit Antigenexposition zu - es ist „adaptiv“, es „lernt“

angeborenes Immunsystem % erworbenes Immunsystem

Das Konzept „angeborenes vs. erworbenes Immunsystem“ ist in der Wirklichkeit oft unscharf. Im Laufe der Evolution überlebten die, die zufällig einen Schutz hatten (klonale Selektion). Das adaptive System aber selektiert nur Zell-Klone, es lernt lebenslang, und so sind wir nicht mehr Opfer, sondern bauen neuen Schutz auf.

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Organe des Immunsystems: e) MilzZellen des Immunsystems : (7,1) Plasmazelle

Die Milz, wie ein Filter im Blutstrom, lässt etwa 10% ihres ungerinnbar gemachten Blutes langsam durch den Interzellularraum sickern. Dendritische Zellen und die T-und B-Lymphozyten „beobachten“ die Antigenität des Blutes. B-Lympho‘s werden zu Plasmazellen und produzieren Antikörper, wenn ihre Antigene vorhanden sind.

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Das Immunsystem – Organe, Zellen, Stoffe

Organe des Immunsystems:a) Lymphe und Lymphgefässeb) Knochenmarkc) Thymusd) Lymphknotene) Milzf) mucosa associated lymphatic tissue MALT:

z.B. Mandelng) gut associated lymphatic tissue GALT: z.B.

Peyer´schen Plaques und Wurmfortsatz

Zellen des Immunsystems:(1) neutrophile Granulozyten(2) Makrophagen(3) dendritische Zellen(4) natürliche Killerzellen(5) M-Zellen im Darm(6) Langerhanszellen der

Oberhaut(7) B-Lymphozyten

(1) Plasmazellen(2) Gedächtniszellen

(8) T-Lymphozyten(1) T-Helferzellen(2) T-Regulatorzellen(3) T-Killerzellen(4) T-Gedächtsniszellen

Stoffe des Immunsystems:I. Antikörper II. Komplementsystem III. MHCIV. Zytokine

I. InterleukineII. InterferoneIII. TNF und andere

Antigene sind alles, was eine spezifische Immunantwort hervorruft. Antigen muss nicht pathogen (Krankheits-erzeugend) sein. Das Präsentieren des Antigens ist eine wesentliche Aufgabe der "Antigen-presenting cells" APCs, zu denen ausser Makrophagen, dentritischen und M-Zellen auch die Langerhannszellen zählen.

angeborenes Immunsystem

%erworbenes

Immunsystem pathogen = krankheitserzeugend: Viren, Bakterien, Pilze,

Würmer, weitere Parasiten … antigen = Alles, was den Körper zur spezifischen

Abwehrreaktion veranlasst (erworbenes Immunsystem)

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B-Lymphozyten vermitteln die „humorale Immunantwort“

Unser Körper bildet Antikörper. B-Lymphozyten "erfinden" solche Antibodies, die gegen körperfremde Oberflächen gerichtet sind. Man findet sie auch im Blut. Sie vermitteln die humorale Immunität. Das sehr variable Fa/b-Fragment ist gegen das Antigen gerichtet, das sich der B-Lymphozyt im Knochenmark "ausgedacht" hat.

Stoffe des Immunsystems: I. Antikörper

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Stoffe des Immunsystem: II. Komplement

http://www.savevid.com/video/immuno-complement-easy-tutorial-mnemonic-animation-immunology-membrane-attack-complex-mac.html

Eine Art Vorstufe zu den hochspezifischen Antikörpern hat das angeborene Immun-system: Das Komplement-System. Diese Stoffe, die als Enzyme sich gegenseitig aktivieren, werden von der Leber gebildet. 3 Wege führen zur Abwehr von Bakteri-en. Die eingeleitete Entzündungsreaktion ist bei vielen Krankheiten von Bedeutung.

aus Kaufmann 2014

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Zellen des Immunsystem : (4) natürliche Killerzellen,und (2) Makrophagen

Während das Komplementsystem auf Bausteine von Bakterien-Wänden anspringt, erkennt die Natürliche Killerzelle besonders Virus-befallene Zellen. Sie tötet diese Zellen mit Perforinen, die ein nichtschliessbares Loch bilden. Makrophagen und andere Fresszellen fressen und töten, was ihnen fremd oder falsch erscheint.

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Organe des Immunsystems: g) gut associated lymphatic tissue GALTZellen des Immunsystems: (5) M-Zellen des Darmes

High endithelial venule

Eine besondere Rolle spielt das Immunsystem des Darmrohres: An der "Flora" reift unser Immunsystem. In der Schleimhaut besonders von Dünn- und Dickdarm sind zahlreiche Lymphfollikel. Spezialisierte Epithelzellen nehmen Bakterien und andere Antigene auf und präsenteren sie den Makrophagen und Lymphozyten im Follikel.

Appendix vermiformis, Querschnitt

Lymphfollikel in der Dünndarm,-Schleimhaut

Peyer´sche Plaques im terminalen Ileum

aus Rink et al.

aus Kuby et al.

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MHC sind Zell-Erkennungs-Moleküle, deren Gene so variabel sind, dass weltweit etwa nur 7 MHC-identische Menschen leben. Lymphozyten, besonders T-Lympho´s können MHC-Moleküle und die von Zellen darauf präsentierten Partikel lesen: MHC I auf allen Körperzellen, MHC II besonders auf Antigen-präsentierenden Zellen.

Stoffe des Immunsystems: III. MHC

MHC-I = „das habe ich selbst hergestellt“MHC-II = „das habe ich aufgenommen“

MHC = major histocompatibility complex. Dazu gehört auch das HLA-System (HLA = humanes leukocyte-antigen), wie z.B. "HLA B27", ein häufig bei Morbus Bechterew zu findender Marker.

aus: Kaufmann "Basiswissen Immunologie" Springer 2014

CD = Cluster of differentiation: Eine grosse Gruppe verschiedener Marker bzw. Rezeptoren, die zur Unterscheidung von Lymphozten dienen. z.B. sind CD4-Lymphozyten die T-Helferzellen, CD8-Lympho´s dagegen sind die T-Killerzellen.

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T-Lymphozyten differenzieren sich zu T-Helferzellen, T-Regulatorzellen, T-Killerzellen, T-Gedächtniszellen

Organe des Immunsystems: c) ThymusZellen des Immunsystems: (8) T-Lymphozyten

Im Thymus findet die klonale Selektion der T-Lymphozyten statt: Immunkompetente T-Lymphozyten erkennen körperfremde Partikel auf MHC-Molekülen. Sollten sie auch körpereigene Partikel erkennen, beginnt damit eine Autoimmunkrankheit. Die T-Lymphozyten wandern von Zelle zu Zelle und vermitteln die "zelluläre Immunität".

aus: Rink et al. "Immunologie für Einsteiger" Spektrum 2012

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Beispiel: Hepatitis A-Infektion

Muscheln sind ein Virus-Reservoir

Hepatitis A -Viren sind kleine RNS-Viren

Skleren-Ikterus

Ein Makrophagen entdeckt, dass Leberzellen auf MHC1 Molekülen merkwürdige Viruspartikel zeigen. Er alarmiert die zufällig vorbei kommende T-Helferzelle (CD4). Diese erkennt die Gefahr, teilt und differenziert sich, auch zu T-Killerzellen (CD8), die nun die infizierten Leberzellen töten: Eine vollständige Heilung ist die Regel!

wash it,peel it,cook it,- or forget it

T-Lymphozyten differenzieren sich zu T-Helferzellen, T-Regulatorzellen, T-Killerzellen, T-Gedächtniszellen

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B-Lymphozyten vermitteln die „humorale Immunantwort“T-Lymphozyten stossen die Immunantwort an

Antikörper entstehen auch …

Die "humorale Immunantwort" wird von den T-Helferzellen ebenso angestossen wie die zytotoxische Aktion der T-Killerzellen, welche die "zelluläre Immunantwort" darstellt. Je mehr Gedächtnszellen gebildet werden, desto besser kann beim nächsten Mal abgewehrt werden: Deshalb impfen wir mehrmals, wir "boostern".

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Bevor der Hepatitis-A-Infizierte sich krank fühlt oder eine Gelbsucht zeigt, erschei-nen die Viren im Stuhl. Bei der HB ist das Blut mit Krankheitsbeginn hoch infektiös, aber nur 60% sind ikterisch. Im Gegensatz zur HA hat die HB gefährliche Folge-Krankheiten (Zirrhose, Leberzellkrebs) und eine HB-Impfung ist sehr zu empfehlen.

Antikörper bei Hepatitis A und B Hepatitis-B-Virus Antigene :HBs-AG (Surface oder Hüllen-AG)HBe-AG (Abbau von HBs-AG)HBc-AG (Core)das ganze Virus heisstauch „Dane-Partikel“

Hepatitis Büber Blut und Blutprodukte

Hepatitis Aüber Stuhl

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Der moderne rekombinante Hepatitis-B-Impfstoff (von Hefe hergestellte Virushülle) wird sehr gut vertragen. Kleinere Antigene werden mit Adjuvantien kombiniert, so werden sie vom Immunsystem besser erkannt. Bei der Passivimpfung werden nur Antikörper gegeben, bei der Aktivimpfung aber ist unser Immunsystem selbst aktiv.

Impfung

http://www.bag.admin.ch/ekif/04423/04428/

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Risikoabwägung am Beispiel der Masern-Impfung

http://www.3sat.de/mediathek/?mode=play&obj=41218

Sind ausreichend Menschen geimpft, sind auch jene geschützt, die nicht geimpft werden können (Kranke, Schwangere). Nach einer Impfung kann die Immunreak-tion oft als anstrengend erlebt werden. So wie die Muskeln trainieren, um Stürzen vorzubeugen, so trainiert das Immunsystem den Ernstfall - mit Hilfe der Impfung.

http://www.stopmasern.ch/de-ch/so-schuetzt-die-impfung/so-schuetzt-die-impfung.html

Masern

Erreger Morbilli-Virus

Infektionsweg Tröpfchen-Infektion von Mensch zu Mensch

typische klinische Zeichen

kleinfleckiges Exanthem

Komplikationen Komplikationen allgemein:Kleinkinder 1 : 2‘000Jugendliche u. Erwachsene 1 : 500Akut:Leukopenie, Verminderte Interferon-Produktion, Mittelohr-Entzündung, Pneumonie, EnzephalitisSpätfolge (1 : 10´000 ):Subakute-sklerotisierende Pan-Enzephalitis SSPE (immer tödlich!)

SSPE

aus: Heininger Handbuch Kinderimpfung

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Das Immunsystem – Organe, Zellen, Stoffe

Organe des Immunsystems:a) Lymphe und Lymphgefässeb) Knochenmarkc) Thymusd) Lymphknotene) Milzf) mucosa associated lymphatic tissue MALT:

z.B. Mandelng) gut associated lymphatic tissue GALT: z.B.

Peyer´schen Plaques und Wurmfortsatz

Zellen des Immunsystems:(1) neutrophile Granulozyten(2) Makrophagen(3) dendritische Zellen(4) natürliche Killerzellen(5) M-Zellen im Darm(6) Langerhanszellen der

Oberhaut(7) B-Lymphozyten

(1) Plasmazellen(2) Gedächtniszellen

(8) T-Lymphozyten(1) T-Helferzellen

Th1, Th2, Th17(2) T-Regulatorzellen(3) T-Killerzellen(4) T-Gedächtsniszellen

Stoffe des Immunsystems:I. Antikörper II. Komplementsystem III. MHCIV. Zytokine

I. Interleukinez.B. IL-17

II. Interferonez.B. IFN-γ

III. TNF und andere

Die T-Helferzellen sind über die Stoffe, die sie abgeben, weiter differenzierbar. Auch interagieren T-Helferzellen mit anderen Immunzellen und auch mit Körper-zellen. So sind die T-Helferzellen und ihre Subgruppen heute von zentraler Bedeu-tung für das Verständnis von Krankheiten und Störungen des Immunsystems.

angeborenes Immunsystem

%erworbenes

Immunsystem

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Pathologie: HIV und AIDSZellen des Immunsystems: (8, 1) Helferzellen

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Das HI-Virus befällt zunächst T-Helferzellen, die infolge der Virusproduktion ihre eigentlichen Aufgaben nicht mehr erfüllen. Dadurch "fährt" das Immunsystem nicht richtig "hoch" und die zelluläre und humorale Immunität ist nur schwach. Tumore und Infektionen entstehen leicht und bringen letztlich den Tod. Kondome schützen.

aus: Pezzutto "Taschenatlas der Immunologie" Thieme

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Pathologie: Hautpilz-Infektion mit TrichophytonZellen des Immunsystems: (6) Langerhanszelle

einige Dendritische Zellen: Makrophagen und Antigen-Presenting-Cells

Langerhanszelle erster Wächter in der Epidermis der Haut

von-Kupffer´sche Sternzelle im Bindegewebsraum der Leber

Mikroglia im ZNS wichtige Fresszellen zwischen den Neuronen

Osteoklasten des Knochens fressen auch gebrochenes Knochenmaterial

Bei einer Hautpilzinfektion erkennen die Langerhanszellen die Gefahr und leiten die zelluläre Abwehr ein, indem sie T-Helferzellen aktivieren. Diese wiederum geben INF-γ ab, welches die Phagozytose und Gewebereparatur fördert. Trichophyton rubrum aber wehrt sich leider… Interferone allgemein fördern die Tumorabwehr.

Langerhanszellen

100 µm

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Zelluläre Abwehrprozesse werden gefördert durch TH1-Helferzellen. Humorale mit Antikörperbildung verbundene Abwehrprozesse werden von den TH2-Helferzellen gefördert. Bei Wurmerkrankungen sind eosinophile Granulozyten im Blut vermehrt, bei Allergie sind Mastzellen beteiligt, die wohl aus basophilen Granulo´s entstehen.

Pathologie : Mastzell-Aktivierung bei AllergieZellen des Immunsystems: (8, 1) T-Helferzelle

aus: Kaufmann 2014

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Pathologie: Formen der Überempfindlichkeit

Zum Typ I Allergie (Sofortallergie) gehören Asthma, Heuschnupfen, Nesselsucht, Nahrungsmittel- und Arzneimittelallergien. Typ II findet sich bei Autoimmunerkrank-ungen wie Hashimoto-Thyreoiditis oder Myasthenia gravis. Typ III bei Fremdserum-Unverträglichkeit und Typ IV bei Zöliakie, Morbus Crohn und der Colitis ulcerosa.

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Pathologie: Haut-Infektion mit dem Hefepilz Candida albicansStoffe des Immunsystems: IV. I. Interleukine

aus: Kaufmann 2014

IL-17

IL-17

Bei einer Candida-Infektion der Haut (als Folge schwacher Abwehrlage etwa beim Diabetes mellitus) treten besondere TH17-Helferzellen mit Granulozyten über IL17 in Kontakt und stossen so Gewebszerstörung und Entzündung an. Auf sich gestellt gewinnt ein solch schwaches Immunsystem nicht: eine chronische Infektion ist da.

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Pathologie: chronische Entzündung, Psoriasis, MSZellen des Immunsystems: (8, 2) T-Regulatorzelle

MS: Multiple SkleroseDie Th17-Helferzelle spielt wohl auch eine wesentliche Rolle bei chronischen Ent-zündungen im Alter, bei MS und Psoriasis. Kortison bremst die T-Helferzell-Bildung, therapeutisch werden auch Interleukine und Interferone eingesetzt. Gegenspieler der Th17-Helferzelle ist die T-Regulatorzelle, wichtig für die Toleranzentwicklung.

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Pathologie: Kreuzreaktion z.B. nach Streptokokken-Infektion

β-hämolysierende Streptokokken erzeugen zu 3% eine gefährliche Nachkrankheit, wenn die Antibiotika zu früh abgesetzt werden. Das lernende Immunsystem braucht Zeit - und je länger irgendwo im Körper Bakterien leben, desto eher entwickelt sich eine immunologische Entgleisung, die lebensgefährlich, auch tödlich enden kann.

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Sinkt im Alter der Östrogenspiegel im Blut, so wird (auch beim Mann) unter Beteili-gung des Immunsystems die Reifung der Knochen-Fresszellen gefördert. Heute sind monoklonale Antikörper Teil der Therapie. Auch die PCP wird heute mehr und mehr als eine Art Autoimmunerkrankung verstanden und ansatzweise therapiert.

Pathologie: Osteoporose und chronische Polyarthritis

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Hygiene und viel Bewegung (Ausdauer und Kraft) sind wohl die stärksten Einflüsse auf unsere Abwehrlage, die wir selbst leicht steuern können. Ausreichend Schlaf und eine rationale, eher zurückhaltende Ernährung ist sicher auch gut fürs Immun-system. Alkohol und besonders das Rauchen schwächen die Abwehr nachweisbar.

Einflüsse auf die Abwehrlage

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Literaturempfehlung

"Mensch Körper Krankheit"Anatomie,Physiologie, KrankheitsbilderLehrbuch und Atlas für die GesundheitsberufeUrban & Fischerletzte Auflage

Rink, Kruse, Haase"Immunologie für Einsteiger"Spektrum, Heidelberg 2012

Kaufmann"Basiswissen Immunologie"Springer, Berlin 2014