Langerhans-Zellen sind Zellen, die eine Schlüsselrolle bei den Immunmechanismen der Haut spielen. Langerhans-Zellen besiedeln unsere Epidermis und erkennen die darin enthaltenen Antigene. Trotz langjähriger Forschung gelten Langerhans-Zellen in der wissenschaftlichen Welt immer noch als etwas mysteriös - viele Fragen zu ihrer Herkunft und den genauen Wirkmechanismen sind noch unklar. Finden Sie heraus, was Langerhans-Zellen sind, wie sie im Immunsystem funktionieren und welche Bedingungen mit der Funktionsstörung von Langerhans-Zellen zusammenhängen können.
Langerhans-Zellen sind Zellen, die eine Schlüsselrolle bei den Immunmechanismen der Haut spielen. Langerhans-Zellen besiedeln unsere Epidermis und erkennen die darin enthaltenen Antigene. Neben der Haut befinden sich Langerhans-Zellen auch im Epithel des Mundes, der Atemwege und des Urogenitalsystems.
Die Hauptaufgabe von Langerhans-Zellen besteht darin, Krankheitserreger zu erkennen, die über natürliche Barrieren in unseren Körper gelangen. In solchen Situationen wird dank Langerhans-Zellen das Immunsystem sofort stimuliert. Langerhans-Zellen spielen auch eine wichtige Rolle bei den Mechanismen der Immuntoleranz.
Inhaltsverzeichnis:
- Langerhans-Zellen - was sind sie und wo kommen sie vor?
- Struktur von Langerhans-Zellen
- Langerhans-Zellen - Funktionen im Körper
- Langerhans-Zellen und die SALT- und MALT-Systeme
- Die Rolle von Langerhans-Zellen bei der Pathogenese von Krankheiten
- Langerhans-Zellen - klinische Anwendung
Langerhans-Zellen - was sind sie und wo kommen sie vor?
Langerhans-Zellen gehören zur Population der weißen Blutkörperchen, die eine Immunfunktion erfüllen. Der Ort ihrer Bildung ist das Knochenmark. Von dort gelangen Langerhans-Zellen ins Blut, das sie zu den entsprechenden Geweben transportiert.
Langerhans-Zellen bewohnen sowohl unsere Haut als auch das Epithel der Schleimhäute in der Mundhöhle, im Nasopharynx, in den Atemwegen, im Verdauungstrakt und im Urogenitaltrakt.
Langerhans-Zellen gehören zur Familie der dendritischen Zellen. Ihr Name stammt von den charakteristischen Projektionen, die Dendriten von Nervenzellen ähneln (dies sind Projektionen, die sich in die Form einer Baumkrone verzweigen).
Langerhans-Zellen setzen sich permanent an Orten ab, an denen das Gewebe unseres Körpers ständig mit der äußeren Umgebung in Kontakt steht. Ihr Standort ist kein Zufall - es handelt sich um Zellen, die auf die Wahrnehmung von Immunfunktionen spezialisiert sind.
Bei Kontakt mit einer fremden Substanz oder einem Krankheitserreger "treffen" Langerhans-Zellen "eine Entscheidung", ob es in einer bestimmten Situation notwendig ist, das Immunsystem zu stimulieren.
Wenn ja, beginnt der Prozess der Immunantwort und Neutralisierung des "Eindringlings". Wenn nicht, die sogenannten Immuntoleranz - Das Immunsystem reagiert nicht auf das betreffende Antigen.
Struktur von Langerhans-Zellen
Nach dem Verlassen des Knochenmarks nehmen Langerhans-Zellen eine kleine, runde Form an. Ihre Form ändert sich nur drastisch, wenn die Zielgewebe besiedelt sind. Dann werden sie deutlich vergrößert und erzeugen charakteristische Vorsprünge.
Seit vielen Jahren werden Langerhans-Zellen aufgrund ihrer Ähnlichkeit mit Nervenzellen als Teile von Nervenenden in der Haut angesehen. Erst in den 1970er Jahren wurden die Verbindungen zwischen Langerhans-Zellen und dem Immunsystem entdeckt, was die bisherigen Ansichten über sie revolutionierte.
Langerhans-Zellen befinden sich höchstwahrscheinlich in der Dornschicht der Epidermis.
Unsere Epidermis besteht aus fünf Zellschichten. Dies sind wiederum (von innen) die basale, stachelige, körnige, leichte und geile Schicht.
Langerhans-Zellen bewohnen daher relativ tiefe Schichten der Epidermis. Trotzdem können sie die gesamte Dicke präzise steuern. Wie?
Dies ist aufgrund der oben genannten Vorsprünge möglich, die sich bis zur äußersten Schicht - der Hornschicht - erstrecken. Diese Vorsprünge bilden ein umfangreiches Netzwerk, mit dem Sie eine effiziente Immunbarriere schaffen können.
Wenn wir Langerhans-Zellen in einem Elektronenmikroskop betrachten, können wir sehr charakteristische Strukturen in Form von Tennisschlägern erkennen. Dies sind die sogenannten Birbeck-Granulat, das ein spezifischer Marker für Langerhans-Zellen ist.
Diese "Schläger" sind wahrscheinlich für die Antigenverarbeitungsprozesse verantwortlich, auf die sich Langerhans-Zellen spezialisiert haben. Diese Zellen verfügen über eine Vielzahl von Mechanismen, die es ihnen ermöglichen, Antigene zu absorbieren, zu analysieren und eine Immunantwort zu induzieren oder zu unterdrücken.
Lesen Sie auch: Haut - Struktur und Funktionen der Haut
Langerhans-Zellen - Funktionen im Körper
Langerhans-Zellen bilden eine äußerst interessante Immunbarriere in unserer Haut und unseren Schleimhäuten. Schauen wir uns ihre Funktionen genauer an. Langerhans-Zellen sind für folgende Prozesse verantwortlich:
- Langerhans-Zellen - Antigenpräsentation
Die wichtigste Aufgabe von Langerhans-Zellen ist die sogenannte Antigenpräsentation. Worum geht es in diesem Phänomen? Es ist der Prozess der Aufnahme, Verarbeitung und Demonstration von Antigenen für andere Zellen des Immunsystems. Dank dessen ist es möglich, sie zu einer koordinierten Immunantwort zu stimulieren.
Antigene sind spezifische "Markierungen" von Molekülen und Zellen, die von Zellen erkannt werden, die die Umgebung des Gewebes überwachen. Antigene ermöglichen es, ein bestimmtes Objekt zu erkennen und zu entscheiden, ob dieses Element pathogen ist oder nicht.
Es sei daran erinnert, dass Antigene nicht nur auf der Oberfläche von "Eindringlingen" vorhanden sind. Jede Zelle in unserem Körper hat ihre eigenen Antigene, die vom Immunsystem so erkannt werden, dass keine Entzündungsreaktion gegen sie ausgelöst wird.
Die Antigenpräsentation ist entscheidend für eine wirksame Abwehr gegen Krankheitserreger. Wie läuft dieser Prozess in Langerhans-Zellen ab?
Der erste Schritt besteht darin, das Fremdelement zu erkennen. Langerhans-Zellen sind mit vielen Werkzeugen ausgestattet, mit denen sie potenziell gefährliche Partikel und Mikroben aus der Umwelt "auffangen" können.
Eines dieser Werkzeuge sind die sogenannten Pathogenerkennungsrezeptoren (PRR). Dank ihnen "wissen" Langerhans-Zellen, dass es sich um eine Fremdzelle mit pathogenen Eigenschaften handelt.
Wenn Langerhans-Zellen einen Erreger erkennen, möchten sie andere Immunzellen sofort darauf aufmerksam machen. Dazu müssen sie zuerst das Objekt verschlingen.
Langerhans-Zellen sind mit einer Reihe von Mechanismen ausgestattet, die eine Endozytose ermöglichen, d. H. Die Aufnahme von Substanzen aus der äußeren Umgebung. Abhängig von ihren Bedürfnissen verwenden sie:
- Phagozytose ("fressende" feste Partikel)
- Pinozytose (Aufnahme flüssiger Substanzen)
- Endozytose unter Beteiligung spezieller Rezeptoren
Im Verlauf dieser Prozesse haben Langerhans-Zellen die Möglichkeit, den "Eindringling" gründlich zu analysieren und kennenzulernen. Dann werden die Antigene des fraglichen Mikroorganismus der Oberfläche der Langerhans-Zelle ausgesetzt. Die Präsentation des Antigens beginnt.
Wir haben das Stadium erreicht, in dem die Langerhans-Zelle den Erreger verschlang und seine Antigene seiner Oberfläche aussetzte.Es ist also Zeit, sie anderen Zellen des Immunsystems zu präsentieren. Wo können Sie solche Zellen finden?
Es gibt relativ wenige von ihnen in der Haut. Hier kommen wir zu einer weiteren außergewöhnlichen Fähigkeit von Langerhans-Zellen.
Nun, um das Antigen zu präsentieren, können sie die Haut verlassen und an Orte reisen, an denen Zellen des Immunsystems schwärmen. Solche Orte sind die Lymphknoten.
Langerhans-Zellen wandern über die Lymphwege von der Haut zu den Lymphknoten, wobei geeignete Signale verwendet werden. Dort begegnen sie einer Vielzahl von Lymphozyten - Zellen, die auf die Zerstörung von Mikroben spezialisiert sind.
Langerhans-Zellen präsentieren Lymphozyten Antigene, die auf diese Weise lernen, einen bestimmten Erreger zu erkennen und eine Immunantwort dagegen vorzubereiten.
Neben der Stimulierung der sogenannten Durch zytotoxische Lymphozyten, die Mikroorganismen inaktivieren können, entstehen durch diesen Prozess auch Immungedächtniszellen. Dank ihnen löst der nächste Kontakt mit demselben Erreger eine schnellere und besser angepasste Immunantwort aus.
- Langerhans-Zellen - tolerogene Eigenschaften
Der vorige Absatz konzentrierte sich auf die immunogenen Eigenschaften von Langerhans-Zellen. Ihre Essenz bestand darin, das Immunsystem zur Bekämpfung von Krankheitserregern anzuregen. Vor relativ kurzer Zeit wurde entdeckt, dass Langerhans-Zellen auch radikal unterschiedliche Funktionen ausführen können.
Unter genau definierten Bedingungen erwerben sie tolerogene Eigenschaften. Ihre Essenz besteht darin, die Immunantwort des Organismus zu unterdrücken und Toleranz gegenüber bestimmten Antigenen zu schaffen.
Es stellte sich heraus, dass Langerhans-Zellen Elemente ihres eigenen Körpers (Proteine, Fragmente toter Zellen) ebenso oft absorbieren wie pathogene Elemente. Dann reisen sie mit ihnen zu den Lymphknoten und präsentieren sie den Lymphozyten.
Interessanterweise führt dieses Verhalten nicht zur Entwicklung einer Autoimmunität (Zerstörung der körpereigenen Zellen durch das Immunsystem). Im Gegenteil - das sogenannte regulatorische Lymphozyten, deren Aufgabe es ist, die Immunantwort zu unterdrücken. So lernt unser Immunsystem, seine eigenen Antigene zu erkennen.
Gleiches gilt für andere Fremdkörper, die nicht pathogen sind. Im Alltag kommt unsere Haut mit einer Vielzahl von Substanzen (Kosmetika, Kleidung, Schmuck) in Kontakt, die keine Entzündungsreaktion auslösen sollen. Dank Langerhans-Zellen ist es möglich, eine Toleranz gegenüber dieser Art von Antigenen zu entwickeln.
Wie zu sehen ist, gleichen Langerhans-Zellen ständig zwischen immunogenen und tolerogenen Aktivitäten aus.
Die Aufrechterhaltung des Immungleichgewichts in der Haut ist äußerst wichtig. Richtig funktionierende Langerhans-Zellen lösen eine Entzündungsreaktion aus, wenn sie wirklich benötigt werden.
Andererseits kann durch das Löschen einer übermäßigen oder unnötigen Immunantwort Überempfindlichkeitsreaktionen verhindert werden.
- Langerhans-Zellen - Wundheilung
Jede Schädigung der Hautkontinuität ist mit der Möglichkeit eines leichteren Eindringens von Mikroorganismen in den Körper verbunden. Die Wundheilung zielt nicht nur darauf ab, die normale Struktur des Gewebes wiederherzustellen, sondern auch die Kontinuität der Immunbarriere wiederherzustellen.
Langerhans-Zellen spielen dabei eine wichtige Rolle. Eine Schädigung der Epidermiszellen führt zu einer entzündlichen Umgebung, die den lokalen Zustrom von Zellen des Immunsystems ermöglicht. Dieser Prozess wird unter anderem von koordiniert Für Langerhans-Zellen ist dies die erste Stufe der Wundheilung.
An dieser Stelle sei auf eine wissenschaftliche Studie verwiesen, deren Ziel es war, die Beziehung zwischen der Anzahl der Langerhans-Zellen und der Effizienz des Heilungsprozesses zu untersuchen.
Die Forscher führten eine 4-wöchige Beobachtung des Wundheilungsprozesses bei Patienten durch, die wegen eines diabetischen Fußes behandelt wurden. Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass mehr Langerhans-Zellen in der Nähe der Wunde mit besseren Heilungsergebnissen korrelierten.
Weitere Forschungen in diese Richtung sind erforderlich, um die genauen Mechanismen zu verstehen, mit denen Langerhans-Zellen in Bereichen mit Hautschäden arbeiten. Vielleicht wird es dank ihnen möglich sein, Wege zu finden, Langerhans-Zellen zu verwenden, zum Beispiel bei der Behandlung schwer heilbarer Wunden.
Langerhans-Zellen und die SALT- und MALT-Systeme
Menschliche Haut und Schleimhäute bilden eine mechanische Barriere gegen das Eindringen von Mikroorganismen in den Körper. Ihre Funktion besteht jedoch nicht nur darin, eine passive Hülle zu erzeugen. Diese Gewebe besitzen eine Reihe hochentwickelter Immunmechanismen, die es ihnen ermöglichen, Immunfunktionen auszuführen.
Die Rolle der Haut und der Schleimhäute bei der Abwehr von Krankheitserregern durch den Körper wird durch die Tatsache unterstrichen, dass sie in der modernen Immunologie "eigene" Untereinheiten bei der Organisation des Immunsystems haben.
Diese Untereinheiten werden als SALZ und MALZ abgekürzt. Dies sind das hautassoziierte Immunsystem (Skin Associated Lymphoid Tissue) und das Mucosa Associated Lymphoid Tissue.
Wie Sie leicht erraten können, sind Langerhans-Zellen ein wichtiges Bindeglied in beiden oben genannten Bereichen. Systeme.
Der Betrieb der SALT- und MALT-Systeme basiert auf der Zusammenarbeit von Epithelzellen, Antigen-präsentierenden Zellen (einschließlich Langerhans-Zellen) und Zellen, die Krankheitserreger (hauptsächlich Lymphozyten) neutralisieren können. Ihre gemeinsame Wirkung ermöglicht die Erkennung und Verarbeitung von Antigenen direkt am Eintrittspunkt in den Körper.
Eine solche wirksame immunologische Überwachung verhindert das Eindringen von Mikroorganismen aus der äußeren Umgebung in tiefere Gewebe und Organe.
Die Rolle von Langerhans-Zellen bei der Pathogenese von Krankheiten
Richtig funktionierende Langerhans-Zellen ermöglichen das Gleichgewicht zwischen der Entzündungsreaktion und der Toleranz ausgewählter Antigene in Haut und Schleimhäuten.
Langerhans-Zelldysfunktion kann einigen dermatologischen, Immun- und sogar Krebserkrankungen zugrunde liegen. Hier sind ihre Beispiele:
- Langerhans-Zell-Histiozytose
Die Langerhans-Zell-Histiozytose ist eine onkologische Erkrankung, die mit der übermäßigen Vermehrung von Langerhans-Zellen zusammenhängt. Diese Zellen können sich in verschiedenen Organen ansammeln - Haut, Knochen, Lymphknoten und inneren Organen.
Langerhans-Zell-Histiozytose wird normalerweise bei Kindern diagnostiziert, obwohl sie auch bei Erwachsenen auftritt.
Langerhans-Zellen können sich an einem bestimmten Ort vermehren (dann handelt es sich um eine lokalisierte Form) oder zahlreiche Orte einnehmen (dies ist die sogenannte multifokale Form).
Die lokalisierte Form ist normalerweise mit einer guten Prognose verbunden und kann in seltenen Fällen sogar selbst heilen.
Die multifokale Form erfordert eine aggressive Behandlung, hauptsächlich mit Chemotherapie. Diese Variante der Krankheit ist auch mit einer schlechteren Prognose verbunden.
- Langerhans-Zellen und Kontaktekzeme
Kontaktekzeme werden dadurch verursacht, dass die Haut überempfindlich gegen bestimmte äußere Faktoren ist. Zu den Substanzen, die am häufigsten Kontaktekzeme verursachen, gehören Nickel, Chrom, einige Farbstoffe und Konservierungsmittel sowie kosmetische Inhaltsstoffe.
Die Partikel dieser Substanzen können aufgrund ihrer geringen Größe die nachfolgenden Schichten der Epidermis durchdringen. Irgendwann "treffen" sie sich mit Langerhans-Zellen.
Langerhans-Zellen absorbieren diese Moleküle (in einer an Proteine gebundenen Form) und präsentieren sie dann auf ihrer Oberfläche. Auf diese Weise "lehren" Lymphozyten, diese Substanzen zu erkennen.
Im Moment des wiederholten Kontakts mit ihnen (z. B. regelmäßiges Tragen eines bestimmten Schmucks) wird eine Immunantwort ausgelöst. Lokale Entzündungen entwickeln sich, die sich in der Bildung von juckenden, geröteten Papeln und Vesikeln äußern.
An dieser Stelle ist hervorzuheben, dass die Symptome eines Kontaktekzems trotz häufigen Kontakts der menschlichen Haut mit den oben beschriebenen Substanzen relativ selten auftreten.
Die Toleranz der oben genannten Antigene bei den meisten Menschen ist wahrscheinlich auf die tolerogenen Eigenschaften von Langerhans-Zellen zurückzuführen.
- Langerhans-Zellen und dermatologische Erkrankungen
Langerhans-Zellen scheinen eine wichtige Rolle bei der Pathogenese bestimmter Hauterkrankungen zu spielen, wie z atopische Dermatitis und Psoriasis. Durch Langerhans-Zellen verursachte Störungen der Immunregulation tragen zur Entwicklung entzündlicher dermatologischer Erkrankungen bei.
Es scheint, dass die Aktivität von Langerhans-Zellen in den oben genannten Krankheiten verlagern sich in Richtung entzündungsfördernder Aktivität; Ihre tolerogene Aktivität ist jedoch geschwächt.
Diese Abhängigkeiten können durch die Tatsache bestätigt werden, dass die Photochemotherapie erfolgreich bei der Behandlung von Psoriasis und atopischer Dermatitis eingesetzt wird. Es handelt sich um eine Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung. Eine solche Bestrahlung lindert Hautveränderungen.
Es wird vermutet, dass einer der Wirkmechanismen der Photochemotherapie die Verringerung der Anzahl und Schwächung der Funktion von Langerhans-Zellen ist, was zur Hemmung der übermäßigen Immunantwort beiträgt.
- Langerhans-Zellen und Transplantat gegen Wirt (GvHD)
Die Transplantat-gegen-Wirt-Krankheit ist eine der möglichen Komplikationen einer Knochenmarktransplantation und einer Bluttransfusion. Sein Wesen liegt in der Abstoßung der Organe des Empfängers durch die in ihn transplantierten Spenderleukozyten.
Eines der am häufigsten abgestoßenen Organe im Verlauf der Krankheit ist die Haut. Die genaue Rolle von Langerhans-Zellen bei der Pathogenese von Transplantaten und Wirten ist noch unbekannt.
Bisherige wissenschaftliche Studien an Tieren zeigen jedoch, dass eine Verringerung der Anzahl von Langerhans-Zellen im Transplantatempfänger das Risiko einer Transplantat-gegen-Wirt-Reaktion verringert.
- Langerhans-Zellen und HIV-Infektion
In der wissenschaftlichen Welt galten Langerhans-Zellen viele Jahre lang als das erste Ziel eines HIV-Angriffs. Es gab auch eine Hypothese, dass HIV-infizierte Langerhans-Zellen es zu den Lymphknoten transportierten und zur Ausbreitung der Infektion auf andere Zellen des Immunsystems beitrugen.
Die neuesten wissenschaftlichen Berichte widerlegen jedoch die obige Theorie. Langerhans-Zellen gelten heute als Immunbarriere: Sie absorbieren zwar HIV-Partikel, blockieren jedoch deren weitere Übertragung.
Es scheint auch, dass virusaktivierte Langerhans-Zellen in der Anfangsphase der Infektion eine günstige Reaktion des Immunsystems induzieren.
- Langerhans-Zellen und Hautkrebs
Langerhans-Zellen üben eine immunologische Überwachung der in unserer Haut vorkommenden Mikroorganismen aus. Darüber hinaus können sie Krebszellen erkennen und eine Immunantwort gegen sie auslösen.
In Studien zu Hautkrebs wurde gezeigt, dass die Anzahl der Langerhans-Zellen in der Nähe des Tumors signifikant reduziert ist. Im Verlauf des neoplastischen Prozesses wird auch die Präsentation von Antigenen durch Langerhans-Zellen beeinträchtigt.
Das Verständnis der Rolle von Langerhans-Zellen bei der Krebsbekämpfung leitete eine Reihe wissenschaftlicher Studien ein, die darauf abzielten, die Verwendung dieser Zellen in der Krebstherapie zu ermitteln.
Langerhans-Zellen - klinische Anwendung
Langerhans-Zellen sind Gegenstand wissenschaftlicher Forschung, die auf ihre Verwendung in der Krebstherapie abzielt.
Ein Beispiel für ein Verfahren, bei dem Langerhans-Zellen verwendet werden, ist die perkutane Immunisierung, d. H. Einfach ausgedrückt ein Impfstoff gegen Krebs.
Die Idee besteht darin, Tumorzellantigene (z. B. für Melanomzellen charakteristische Proteine) subkutan zu verabreichen. Diese Antigene würden von Langerhans-Zellen verarbeitet und dann anderen Zellen des Immunsystems präsentiert. Auf diese Weise würde das Immunsystem zur Bekämpfung von Krebs angeregt.
Die Forschung zur perkutanen Immunisierung in der Krebstherapie ist noch nicht abgeschlossen - hoffentlich werden die mit dieser Methode verbundenen Hoffnungen in klinischen Experimenten bestätigt.
Literaturverzeichnis:
- "Hautkrankheiten und sexuell übertragbare Krankheiten" S. Jabłońska, S.Majewski, PZWL 2013
- "Langerhans-Zellen: Wahrnehmung der Umwelt in Gesundheit und Krankheit" J.Decker et. al. Front Immunol. 2018; 9:93 - Online-Zugang
- "Das Gleichgewicht zwischen Immunität und Toleranz: Die Rolle von Langerhans-Zellen" K. Mutyambizi et. al. Cell Mol Life Sci. 2009 Mar; 66 (5): 831–840. - Online-Zugang
- "Langerhans-Zellen - dendritische Zellen der Epidermis" N.Romani et al. APMIS Journal of Pathology, Microbiology and Immunology, Band 111, Ausgabe 7-8, Juli 2003
- "Die Tumorimmuntherapie durch epikutane Immunisierung erfordert Langerhans-Zellen." P. Stoitzner et al. Journal of Immunology 01 Feb 2008, 180 (3) - Online-Zugang
- "Die Depletion von Langerhans-Wirtszellen vor der Transplantation alloreaktiver Spender-T-Zellen verhindert eine Hauttransplantat-gegen-Wirt-Krankheit." Merad M. et al. Nat Med. 2004 Mai; 10 (5): 510-7 - Online-Zugang
- "Immunologische Funktion von Langerhans-Zellen bei HIV-Infektionen." Matsuzawa T.et. al. J Dermatol Sci. 2017 Aug; 87 (2): 159 & ndash; 167
- "Eine erhöhte Anzahl von Langerhans-Zellen in der Epidermis diabetischer Fußgeschwüre korreliert mit dem Heilungsergebnis" O. Stojadinovic, Immunol Res. 2013 Dez; 57 (0): 222–228 - Online-Zugang
Lesen Sie weitere Artikel dieses Autors
