Was sind dendritische Zellen? (Dendritic cells)

Was sind dendritische Zellen?

Definition von dendritischen Zellen

Dendritische Zellen sind wichtige Antigen-präsentierende Zellen des Immunsystems, die andere Effektor-Immunzellen über den Kampf gegen invasive Krankheitserreger informieren.

  • Diese werden auch als professionelle Antigen-präsentierende Zellen bezeichnet, da diese Antigene oder Teile des Antigens den Rezeptoren auf verschiedenen Immunzellen präsentieren, um eine Immunantwort gegen sie auszulösen.
  • Dendritische Zellen stellen eine bestimmte Art von weißen Blutkörperchen dar, die das Immunsystem auf das Vorhandensein von Infektionen aufmerksam machen und die angeborene und adaptive Immunantwort aktivieren können.
  • Der Begriff “dendritische Zelle” wurde aufgrund des baumartigen oder dendritischen Aussehens der Zelle gegeben. Diese werden auch als Wächter des Immunsystems angesehen, da diese eine wesentliche Rolle bei der Initiierung sowohl angeborener als auch adaptiver Immunantworten spielen.
  • Als Teil der Antigenpräsentation verarbeiten dendritische Zellen auch Antigene, um die Assoziation zwischen ihnen und den wichtigsten Molekülen des Histokompatibilitätskomplexes sicherzustellen.
  • Dendritische Zellen können ihre Funktion erst nach einem vollständigen Reifungsprozess erfüllen, der durch direkte Exposition gegenüber Toll-like-Rezeptorliganden ausgelöst wird.
  • Dendritische Zellen sind leicht zu modifizieren, und die Modifikation der Zellen wird durch Signale bestimmt, die wiederum von der lokalen Mikroumgebung abhängen.
  • Neben der Antigenpräsentation arbeiten dendritische Zellen auch daran, die Immuntoleranz aufrechtzuerhalten, indem sichergestellt wird, dass Effektor-T-Zellen unter normalen Bedingungen nicht gegen normale oder Selbstantigene produziert werden.
  • Dendritische Zellen existieren in zwei verschiedenen Formen; unreife und reife dendritische Zellen.
  • Unreife dendritische Zellen sind in peripheren Geweben vorhanden, wo sie nach Krankheitserregern und Antigenen suchen . Unreife dendritische Zellen sind durch ihre Ineffizienz definiert, MHC-Rezeptoren Antigene zu präsentieren, aber sie sezernieren nur wenige Zytokine und exprimieren einige Liganden.
  • Der Auslöser für die Aktivierung dendritischer Zellen ist die Begegnung von von Krankheitserregern abgeleiteten TLR-Liganden, intrazellulären Sensoren oder proinflammatorischen Molekülen.
  • Die Reifung dendritischer Zellen beinhaltet die Aktivierung von Lysosomen und Antigen-verarbeitenden Maschinen, was die Effizienz der Peptid-MHC-Produktion erhöht.

Struktur dendritischer Zellen

  • Dendritische Zellen sind größere Antigen-präsentierende Zellen mit großen zytoplasmatischen Projektionen, deren Struktur den Dendriten von Nervenzellen ähnlich ist.
  • Die Zellen haben eine unregelmäßige Form mit phasendichten Körnchen, einem unregelmäßigen Kern und einem kleinen Nukleolus.
  • Die Projektionen von der Zelle erstrecken sich in viele Richtungen vom Zellkörper, die an der Überwachung auf eindringende Krankheitserreger beteiligt sind.
  • Die charakteristische Dendritenbildung durch dendritische Zellen ist ein wichtiges Merkmal für die morphologische Identifizierung von DC in einer Blutprobe.
  • Das Zytoplasma dendritischer Zellen hat keine Filamente, aber Zellorganellen wie Mitochondrien und Golgi-Komplex können beobachtet werden.
  • In ähnlicher Weise weisen dendritische Zellen als unterschiedliche Reifungsstadien unterschiedliche Arten von Granulaten auf. Die Größe und das Vorkommen von Granulaten in dendritischen Zellen sind unterschiedlich, aber die häufigsten in dendritischen Zellen vorkommenden Granulate sind Melaninkörnchen.

Wie wirken dendritische Zellen gegen Krankheitserreger? (Immunität)

Dendritische Zellen kommen in fast allen Gewebetypen des menschlichen Körpers vor und fungieren dort als Bindeglied zwischen dem angeborenen und dem adaptiven Immunsystem. Die dendritischen Zellen in diesen Geweben können entweder als reife Zellen oder als unreife Zellen existieren. Die unreifen dendritischen Zellen reifen in Gegenwart von entweder Antigenen oder Zytokinen oder pathogenassoziierten molekularen Mustern (PAMPs). Die Reifung solcher Zellen aktiviert die metabolische, zelluläre und Gentranskription der Zellen, wodurch die Zellen von peripheren Geweben in T-abhängige Bereiche in lymphoiden Organen wandern. Der Reifungsprozess führt zum Verlust von Adhäsionsstrukturen, zur Reorganisation des Zytoskeletts und zur Erhöhung der Motilität. Es führt auch zu einer Abnahme ihrer endozytischen Aktivität und einer erhöhten Expression von MHC-II und kostimulatorischen Molekülen.

 Adaptive Immunantwort

  • Die reifen dendritischen Zellen exprimieren einen hohen Anteil des Chemokinrezeptors CCR7 und der Zytokine, die beide für die T-Zell-Aktivierung wichtig sind.
  • Die Wechselwirkung zwischen den dendritischen Zellen und den T-Zellen bildet die Grundlage für Antigen-spezifische Immunantworten. Die Wechselwirkung induziert auch die Differenzierung von T-Zellen in verschiedene T-Helfer-Untergruppen.
  • Dendritische Zellen haben auch eine einzigartige Eigenschaft der Kreuzpräsentation, da diese Reaktionen gegen intrazelluläre Antigene verschiedener Zelltypen auslösen können.
  • Die Aktivierung einer T-Zell-Antwort durch dendritische Zellen wurde einer Kombination von Faktoren wie einem hohen Expressionsgrad von kostimulatorischen Zellmembranproteinen zugeschrieben.
  • Dendritische Zellen spielen auch eine wichtige Rolle bei der Steuerung einer geeigneten Art der Immunantwort gegen die eindringenden Mikroorganismen. 
  • Diese Zellen exprimieren je nach Art der mit der Zelloberfläche verbundenen Rezeptoren unterschiedliche Polarisationssignale.
  • Dendritische Zellen regulieren auch B-Zell-Antworten, da DCs T-unabhängige kurzlebige Cluster mit B-Zellen für ihre Aktivierung bilden können.

Angeborene Immunantwort

  • Obwohl die Aktivierung der adaptiven Immunantwort der Hauptmechanismus dendritischer Zellen ist, haben Studien gezeigt, dass diese Zellen in den frühen Phasen der Immunantwort bei der angeborenen Immunität wichtig sind.
  • Dendritische Zellen aktivieren NK-Zellen in Lymphknoten durch die Sekretion von Zytokinen wie IL-2 und INF-γ, die für die Proliferation von NK-Zellen essentiell sind.
  • Der Mechanismus der DC-vermittelten NK-Zellaktivierung ist ein wichtiger Weg für die Aktivierung von Zellen mit angeborener Immunität.
  • In Gegenwart von Mikroorganismen aktivierte dendritische Zellen können auch die zytotoxische Funktion von NK-Zellen induzieren.

Arten von dendritischen Zellen

Dendritische Zellen sind eine heterogene Gruppe von Zellen, die aus mehreren Gruppen und Teilmengen besteht. Das Folgende sind Untergruppen von dendritischen Zellen, die in Primaten gefunden werden;

1. Plasmacytoid DCs

  • Plasmacytoid-DCs sind dendritische Zellen, die durch die Expression von B220 und PDCA1 gekennzeichnet sind. Diese ähneln Plasmazellen, daher der Name. 
  • Diese Zellen sind wichtige Vermittler einer Immunantwort gegen Viruspartikel infolge der Produktion einer großen Menge von Typ I-Interferonen.

2. Herkömmliche DCs

  • Herkömmliche DCs sind dendritische Zellen, die weiter in Teilmengen unterteilt sind. CD8α + und CD11b +.
  • Diese Zellen können Antigene durch Sekretion von Zytokinen wie IL-2 verarbeiten und T-Zellen präsentieren. Die CD8a + DCs sind am Priming von CD8 + T-Zellen beteiligt, während die CD11b + cDCs die CD4 T-Zellen vorbereiten.

3. Migrations-DCs

  • Migrations-DCs finden sich in lymphoiden Organen wie Leber, Darm, Haut und Aorta, die aus zwei weiteren DC-Sätzen bestehen. CD103 + und CD103-.
  • Diese Zellen werden als wandernde DCs bezeichnet, da diese Zellen vom Gewebe auf lymphoide Organe übertragen werden.

4. Monozyten-DCs

  • Aus Monozyten stammende dendritische Zellen bilden während der Entzündung eine neue Untergruppe dendritischer Zellen. 
  • Monozyten, die sich in dendritische Zellen differenzieren, sind Monozyten, die CCR2 exprimieren und vom Knochenmark zum Entzündungsort wandern .
  • Diese Monozyten-DCs bieten den Zellen des angeborenen Immunsystems während bakterieller Infektionen einen angeborenen Schutz.

Funktionen dendritischer Zellen

Das Folgende sind einige der Funktionen von dendritischen Zellen;

  1. Dendritische Zellen sind professionelle Antigen-präsentierende Zellen, die die wichtigste Funktion erfüllen, Antigene verschiedenen Rezeptoren auf verschiedenen Immunzellen zur Aktivierung zu präsentieren.
  2. Dendritische Zellen sind für die Auslösung einer Immunantwort in T-Zellen verantwortlich und auch an der Differenzierung von T-Helferzellen beteiligt.
  3. Im angeborenen Immunsystem sind dendritische Zellen an der Aktivierung natürlicher Killerzellen durch die Sekretion verschiedener Zytokine beteiligt.
  4. Es wurde auch beobachtet, dass dendritische Zellen an der funktionellen Kontrolle von regulatorischen T-Zellen beteiligt sind.

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