Leukozyten: Herkunft, Phagozyten und Entzündung
Wie Granulozyten, Monozyten und Lymphozyten aus der Stammzelle hervorgehen, wie Neutrophile und Makrophagen Erreger fressen und wodurch eine Entzündung gesteuert wird.
Das Wichtigste in Kürze
- Leukozyten sind die kernhaltigen Abwehrzellen des Blutes: Granulozyten, Monozyten und Lymphozyten, alle aus der pluripotenten hämatopoetischen Stammzelle.
- Granulozyten und Monozyten entstehen in der myeloischen Reihe aus einer gemeinsamen Vorstufe, Granulozyten gehen nicht aus Monozyten hervor; B-, T- und NK-Zellen stammen aus der lymphatischen Reihe.
- Neutrophile Granulozyten sind Phagozyten, wandern ins Gewebe aus und töten Bakterien im Phagolysosom durch den oxidativen Burst mit \(\ce{O2^-}\), \(\ce{H2O2}\) und \(\ce{HOCl}\) (Myeloperoxidase).
- Monozyten differenzieren im Gewebe zu Makrophagen, die zusammen das mononukleäre Phagozytensystem bilden, etwa Kupffer-Zellen, Alveolarmakrophagen und Mikroglia.
- Entzündungen werden über lokale Mediatoren wie Histamin, Prostaglandine und Zytokine gesteuert, nicht überwiegend über vagale Efferenzen.
Worum es geht
Leukozyten sind die Abwehrzellen des Blutes. Sie arbeiten meist nicht im Blut, sondern im Gewebe, wo sie Erreger aufnehmen und eine Entzündung in Gang setzen. Wer versteht, wie Phagozyten arbeiten und Entzündungen gesteuert werden, kann später einordnen, wo Arzneistoffe wie NSAR oder Glucocorticoide eingreifen.
Einteilung und Herkunft
Leukozyten sind die kernhaltigen weißen Blutzellen. Man teilt sie in drei Gruppen ein. Granulozyten tragen im Zytoplasma viele anfärbbare Granula. Nach ihrem Färbeverhalten unterscheidet man neutrophile, eosinophile und basophile Granulozyten. Monozyten sind große Zellen mit nierenförmigem Kern. Sie sind die Vorläufer der Makrophagen. Lymphozyten tragen die spezifische Abwehr und werden in Lymphozyten, dendritische Zellen und Plasmazellen behandelt.
| Zelltyp | Reihe | Anteil an den Leukozyten | Hauptaufgabe |
|---|---|---|---|
| Neutrophile Granulozyten | myeloisch | 50–70 % | Phagozytose von Bakterien |
| Eosinophile Granulozyten | myeloisch | 2–4 % | Abwehr von Parasiten, Allergie |
| Basophile Granulozyten | myeloisch | unter 1 % | Freisetzung von Histamin |
| Monozyten | myeloisch | 2–8 % | Vorläufer der Makrophagen |
| Lymphozyten | lymphatisch | 20–40 % | spezifische Abwehr |
Alle Leukozyten gehen auf die pluripotente hämatopoetische Stammzelle im Knochenmark zurück. Sie spaltet sich früh in zwei Linien auf. Aus der myeloischen Reihe entstehen Granulozyten und Monozyten. Beide durchlaufen eine gemeinsame granulozytär-monozytäre Vorstufe. Die lymphatische Reihe liefert B-Zellen, T-Zellen und NK-Zellen. Nur ein Teil der Leukozyten stammt also von lymphatischen Vorläufern ab.
Granulozyten und Monozyten sind Geschwister, nicht Mutter und Tochter. Beide entstehen aus derselben myeloischen Vorstufe, ein Granulozyt geht nie aus einem Monozyten hervor.
Neutrophile Granulozyten
Die neutrophilen Granulozyten sind die häufigsten Leukozyten. Sie kreisen nur wenige Stunden im Blut. Dann wandern sie ins Gewebe aus und sind dort als Erste am Ort einer bakteriellen Infektion. Ihre Hauptwaffe ist die Phagozytose.
Ein Phagozyt ist eine Fresszelle, die Partikel wie Bakterien oder Zelltrümmer umschließt, in einem Vesikel aufnimmt und dort abbaut. Die wichtigsten Phagozyten sind neutrophile Granulozyten und Makrophagen.
Die Phagozytose läuft in festen Schritten ab:
- Erkennen: Der Neutrophile bindet das Bakterium, besonders gut, wenn es mit Opsoninen wie IgG oder dem Komplementfaktor C3b beladen ist.
- Aufnahme: Die Zellmembran umfließt den Erreger und schnürt ein Phagosom ab.
- Verschmelzung: Granula und Lysosomen fusionieren mit dem Phagosom zum Phagolysosom.
- Abtötung: Reaktive Sauerstoffspezies und Granulaenzyme töten und verdauen das Bakterium.
Die Abtötung beruht vor allem auf dem oxidativen Burst. Die membranständige NADPH-Oxidase überträgt Elektronen auf Sauerstoff und bildet Superoxid:
\[\ce{NADPH + 2 O2 -> NADP+ + H+ + 2 O2^-}\]
Superoxid dismutiert zu Wasserstoffperoxid:
\[\ce{2 O2^- + 2 H+ -> H2O2 + O2}\]
Die Myeloperoxidase aus den Granula macht daraus mit Chlorid die stark bakterizide hypochlorige Säure:
\[\ce{H2O2 + Cl- -> HOCl + OH-}\]
Dazu kommen Granulaproteine wie Lysozym, Defensine und Elastase. Neutrophile gehen nach getaner Arbeit selbst zugrunde. Abgestorbene Neutrophile, Erreger und Gewebetrümmer bilden den Eiter. Weitere Zellen und Rezeptoren der angeborenen Abwehr findest du unter Angeborene Abwehr.
Monozyten und Makrophagen
Monozyten zirkulieren ein bis drei Tage im Blut. Dann treten sie ins Gewebe über und differenzieren dort zu Makrophagen. Der Monozyt ist also die Blutform, der Makrophage die Gewebeform derselben Zelllinie. Makrophagen sind größer, langlebiger und können wiederholt phagozytieren. Anders als Neutrophile gehen sie dabei nicht sofort zugrunde.
Makrophagen leisten mehr als Fressen. Sie präsentieren Bruchstücke aufgenommener Erreger den T-Zellen und schütten Zytokine wie IL-1 und TNF-α aus. Damit verbinden sie die angeborene mit der adaptiven Abwehr.
Monozyten und alle Gewebsmakrophagen bilden zusammen das mononukleäre Phagozytensystem (MPS). Der Name betont den runden, ungelappten Einzelkern, der sie vom gelappten Kern der Granulozyten unterscheidet. Je nach Organ tragen die Makrophagen eigene Namen:
| Organ | Makrophagen |
|---|---|
| Leber | Kupffer-Zellen |
| Lunge | Alveolarmakrophagen |
| Zentralnervensystem | Mikroglia |
| Knochen | Osteoklasten |
| Milz | Milzmakrophagen, bauen gealterte Erythrozyten ab |
Den Abbau der Erythrozyten und den Weg des Eisens beschreibt die Einheit Eisenhaushalt.
Entzündungsreaktion
Eine Entzündung ist die örtliche Antwort des Gewebes auf Infektion oder Schaden. Ihre klassischen Zeichen sind Rötung (rubor), Wärme (calor), Schwellung (tumor), Schmerz (dolor) und gestörte Funktion (functio laesa). Die Gefäße erweitern sich und werden durchlässiger. So gelangen Plasma und Leukozyten an den Ort des Geschehens.
Gesteuert wird das vor allem durch lokale Botenstoffe. Mastzellen setzen Histamin frei. Aus Arachidonsäure entstehen Prostaglandine und Leukotriene. Makrophagen liefern Zytokine wie IL-1, IL-6 und TNF-α. Das Komplement steuert C3a und C5a bei. Genau hier greifen NSAR an, die über die Cyclooxygenase die Prostaglandinbildung hemmen.
Damit Leukozyten ins Gewebe kommen, durchlaufen sie die Leukozytenemigration:
- Rollen: Selektine des aktivierten Endothels bremsen die Leukozyten locker ab.
- Feste Adhäsion: Integrine der Leukozyten binden fest an Adhäsionsmoleküle wie ICAM-1.
- Diapedese: Die Zellen zwängen sich zwischen den Endothelzellen hindurch.
- Chemotaxis: Lockstoffe wie IL-8 und C5a leiten sie zum Entzündungsherd.
Das Nervensystem spielt dabei nur eine Nebenrolle. Zwar können vagale Efferenzen über Acetylcholin die Zytokinfreisetzung aus Makrophagen dämpfen. Gesteuert wird die Entzündung aber nicht überwiegend über vagale Efferenzen, sondern über die lokalen Mediatoren und Zellen. Wie der Vagus sonst wirkt, steht unter Transmitter von Sympathikus und Parasympathikus.
Quiz
Aussage 1
Physiologische Entzündungsprozesse werden überwiegend über efferente Fasern des N. vagus gesteuert.
Vagale Efferenzen können die Zytokinfreisetzung nur dämpfen. Die Steuerung erfolgt überwiegend über lokale Mediatoren wie Histamin, Prostaglandine und Zytokine.
Aussage 2
Die Kupffer-Zellen der Leber gehören zum mononukleären Phagozytensystem.
Kupffer-Zellen sind die Makrophagen der Leber und damit wie Alveolarmakrophagen und Mikroglia Teil des mononukleären Phagozytensystems.
Aussage 3
Die Myeloperoxidase der Neutrophilen bildet aus \(\ce{H2O2}\) und \(\ce{Cl-}\) das Superoxid-Anion.
Die Myeloperoxidase bildet aus \(\ce{H2O2}\) und \(\ce{Cl-}\) hypochlorige Säure (\(\ce{HOCl}\)). Superoxid entsteht durch die NADPH-Oxidase.
Aussage 4
Granulozyten entstehen durch Ausdifferenzierung aus zirkulierenden Monozyten.
Granulozyten und Monozyten gehen beide aus einer gemeinsamen myeloischen Vorstufe hervor. Aus Monozyten werden Makrophagen, keine Granulozyten.
Aussage 5
Neutrophile Granulozyten verlassen das Blut und phagozytieren Bakterien im Gewebe.
Neutrophile kreisen nur Stunden im Blut, wandern dann ins Gewebe aus und nehmen dort Erreger per Phagozytose auf.
Aussage 6
NK-Zellen gehören wie B- und T-Zellen zur lymphatischen Reihe der Blutbildung.
Die lymphatische Vorläuferzelle liefert B-Zellen, T-Zellen und NK-Zellen. Granulozyten und Monozyten stammen dagegen aus der myeloischen Reihe.
Fehler entdeckt oder eine Idee? Wir verbessern die Inhalte laufend. Melde es uns gerne über dieses Formular ❤️
Teile der Inhalte wurden mithilfe von KI-Systemen erstellt und werden fortlaufend redaktionell geprüft. Trotz Sorgfalt können Fehler enthalten sein. Wichtige Informationen bitte anhand offizieller Quellen prüfen. Relaxed ins Stex ist ein unabhängiges Angebot und steht in keiner Kooperation mit dem IMPP. Das Angebot ist weder vom IMPP autorisiert noch mit diesem verbunden.