Phagozytose, Antigenprozessierung und -präsentation

Phagozytose ist die rezeptorvermittelte Aufnahme von Mikroben und Zelltrümmern durch spezialisierte Zellen wie Neutrophile, Makrophagen und dendritische Zellen. Sie ist sowohl ein primärer mikrobizider Mechanismus der angeborenen Immunität als auch der Ausgangspunkt für die Verarbeitung des aufgenommenen Materials zu Peptiden, die Lymphozyten präsentiert werden, wodurch die angeborene Aufnahme mit der adaptiven Erkennung verknüpft wird.

Definition

Phagozytose ist die aktive, rezeptorgesteuerte Internalisierung von partikulärem Material, das größer als etwa 0,5 Mikrometer ist, in ein membranumschlossenes Phagosom, das zu einem abbauenden Kompartiment reift, in dem aufgenommenes Material abgetötet, abgebaut und in antigenpräsentierenden Zellen für die Präsentation an T-Lymphozyten prozessiert wird.

Scope

Dieses Thema behandelt die Erkennung und Aufnahme von Partikeln, die Reifung des Phagosoms und dessen Fusion mit abbauenden Kompartimenten, den mikrobiziden Apparat professioneller Phagozyten sowie die Prozessierung von Antigenen zur Präsentation auf MHC-Molekülen. Es handelt sich um Referenzmaterial zu Mechanismen, nicht um klinische Leitlinien.

Core questions

• Welche Rezeptoren erkennen Partikel direkt oder über Opsonine, um die Aufnahme auszulösen?
• Wie reift das Phagosom und erwirbt mikrobizide Kapazität?
• Wie wird aufgenommenes Antigen prozessiert und auf MHC-Klasse-I- und MHC-Klasse-II-Moleküle geladen?
• Wie koppelt die phagozytische Aufnahme durch dendritische Zellen die angeborene Erkennung an die T-Zell-Priming?

Key concepts

• Phagozytische Rezeptoren (Fc, Komplement, Scavenger-Rezeptoren)
• Opsonisierung
• Phagosomenreifung und Phagolysosombildung
• Respiratorischer (oxidativer) Burst
• MHC-Klasse-I- und MHC-Klasse-II-Wege
• Kreuzpräsentation
• Professionelle antigenpräsentierende Zellen
• Efferocytose apoptotischer Zellen

Mechanisms

Phagozyten erkennen Ziele direkt über Rezeptoren für konservierte Oberflächenstrukturen oder indirekt über Opsonine wie Antikörper und Komplementfragmente, die an das Partikel gebunden sind. Die Rezeptorclusterung treibt die Aktin-abhängige Membranextension an, die das Partikel in ein Phagosom einschließt. Das Phagosom reift durch sequentielle Fusion mit endosomalen und lysosomalen Kompartimenten, säuert an und erwirbt Hydrolasen sowie, in Neutrophilen und Makrophagen, reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies aus dem respiratorischen Burst. In antigenpräsentierenden Zellen wird abgebautes Antigen auf MHC-Klasse-II-Moleküle geladen zur Präsentation an CD4-T-Zellen, während einige Wege die Kreuzpräsentation von internalisiertem Antigen auf MHC-Klasse-I-Molekülen an CD8-T-Zellen ermöglichen, wodurch eine molekulare Brücke von der angeborenen Aufnahme zur adaptiven Priming geschaffen wird.

Clinical relevance

Die Phagozytenbiologie trägt zum Verständnis von Erkrankungen wie der chronischen Granulomatose und Neutropenie, der Anfälligkeit für pyogene Infektionen und der Rolle dendritischer Zellen bei der Initiierung von Immunität und Toleranz bei. Dieser Eintrag beschreibt Mechanismen zu Referenzzwecken und ist keine Grundlage für Diagnose oder Behandlung.

Evidence & guidelines

Der Inhalt spiegelt etablierte Übersichten über die Phagozytenfunktion und Antigenprozessierung wider und nicht klinische Praxisleitlinien.

History

Ilya Mechnikovs Beobachtung der zellulären Aufnahme im späten neunzehnten Jahrhundert etablierte die Phagozytose als Abwehrmechanismus und trug ihm einen Anteil am Nobelpreis von 1908 ein. Die Arbeiten des zwanzigsten Jahrhunderts definierten die Rezeptoren und mikrobiziden Systeme von Phagozyten, die MHC-restriktiven Wege der Antigenprozessierung und Ralph Steinmans Entdeckung dendritischer Zellen als die wichtigsten Initiatoren adaptiver Reaktionen.

Key figures

• Ilya Mechnikov
• Ralph Steinman
• Peter Cresswell
• Alan Aderem

Seminal works

• aderem-1999
• blum-2013

Frequently asked questions

Wie verbindet die Phagozytose die angeborene und adaptive Immunität?

Wenn professionelle antigenpräsentierende Zellen, insbesondere dendritische Zellen, Mikroben aufnehmen, bauen sie das Material ab und präsentieren die daraus abgeleiteten Peptide auf MHC-Molekülen an T-Lymphozyten. Dies verwandelt einen angeborenen mikrobiziden Akt in den Antigenpräsentationsschritt, der die adaptive Reaktion einleitet.

Was ist Opsonisierung?

Opsonisierung ist die Beschichtung eines Partikels mit Wirtsmolekülen wie Antikörpern oder Komplementfragmenten, die von Phagozytenrezeptoren erkannt werden, wodurch die Effizienz der Aufnahme erheblich gesteigert wird.