Metabolismus und Immunologie

Präsentation zum Thema: "Metabolismus und Immunologie"—  Präsentation transkript:

1 Metabolismus und Immunologie
KV 10/11 Prof. Dr. Beda M. Stadler Einige der Folien werden als Illustration verwendet und sind nicht Lernstoff. Sie sind so wie hier entweder orange unterlegt oder umrandet

2 Metabolismus & Immunologie Lernziele und Inhalt
Immun-Metabolismus auf Zell-Ebene Die Organe des "Immun-Metabolismus" Reaktionen des IS auf die Nahrungsaufnahme hinsehen: Immunantwort wegsehen: Toleranz nicht vertragen: Fieber, Intoleranz, Immunmodulation überreagieren: Allergie verwechseln: Autoimmunität unvermögen: Immundefizienz/Gendefekte stärken: ??? Metabolismus & Immunologie

3 Metabolismus oder Immunität?
Strukturen Zellen Organe Verdauung oder Erkennung? Metabolismus & Immunologie

4 Spezifische Erkennung
Immunologisch Nichtimmunologisch Metabolismus & Immunologie

5 Metabolismus & Immunologie
Anabolismus vs Antigenerkennung Aufnahme/Erkennung Stoffklassen/Epitope Katabolismus vs Antigenabbau Verdauung/Phagozytose Reziklierung/Prozessierung Metabolismus & Immunologie

6 Metabolismus & Immunologie
Anabolismus innen innen Erkennung Metabolismus & Immunologie

7 Metabolismus & Immunologie
“Immun-Anabolismus” Rezeptor Repertoir T & B Zell Genrearrangement selektive Expression von Korezeptoren Struktur der Lymphorgane Metabolismus & Immunologie

8 Struktur der Lymphorgane
(Animation) Einbahnstrassen Metabolismus & Immunologie

9 Metabolismus & Immunologie
Katabolismus Metabolismus & Immunologie

10 Metabolismus & Immunologie
Pepsin Metabolismus & Immunologie

11 Katabolismus auf Zellebene: Phagozytose
Ernährung oder Prozessierung? Metabolismus & Immunologie

12 Wiederhohlung: MHC I & II
Studieren Sie die Animationen unter diesem Link: Animationen sind oft mehr als tausend Worte! Metabolismus & Immunologie

13 Metabolismus & Immunologie
Zelluläre Verdauung Phagozyten: NADPH Oxidase Metabolismus & Immunologie

14 Grapefruit Juice Increases Felodipine
Grapefruit Juice Increases Felodipine* Oral Availability in Humans by Decreasing Intestinal CYP3A Protein Expression The consumption of grapefruit juice can result in a down-regulation of CYP3A4 in the small intestine - one of the major Cytochrome P-450 family of enzymes involved in drug, xenobiotic, and dietary – derived nutrient metabolism. *Plendil (felodipine) is a calcium antagonist (calcium channel blocker Lown et al., J. Clin. Invest. 1997

15 Metabolismus & Immunologie
Nahrungsaufnahme Immunsystem Analogie Antigendrainage (dendritische Zellen) Chemotaxis, Homing Phagozytose, Opsonisation Antigen-Prozessierung, Präsentation Neutralisation (Ak), Zytotoxizität (Zellen & Komplement) movement: propels food through the digestive system secretion: release of digestive juices in response to a specific stimulus digestion: breakdown of food into molecular components small enough to cross the plasma membrane absorption: passage of the molecules into the body's interior and their passage throughout the body elimination: removal of undigested food and wastes Metabolismus & Immunologie

16 Metabolismus & Immunologie Lernziele und Inhalt
Immun-Metabolismus auf Zell-Ebene Die Organe des "Immun-Metabolismus" Reaktionen des IS auf die Nahrungsaufnahme hinsehen: Immunantwort wegsehen: Toleranz nicht vertragen: Fieber, Intoleranz, Immunmodulation überreagieren: Allergie verwechseln: Autoimmunität unvermögen: Immundefizienz/Gendefekte stärken: ??? Metabolismus & Immunologie

17 Lymphozyten Rezirkulation
Interstitium Mukosa Gewebe Zirkulation Metabolismus & Immunologie

18 Metabolismus & Immunologie
Mukosale Immunität Mucosa-associated lymphoid tissue (MALT) Metabolismus & Immunologie

19 Mucosa-associated lymphoid tissue (MALT)
Beispiele - Nasal-associated lymphoid tissue (NALT) - tonsils, adenoids. - Gut-associated lymphoid tissue (GALT) - Peyer’s patches. - Bronchus-associated lymphoid tissue (BALT) Metabolismus & Immunologie

20 Peyer’s Patches und Appendix
Legende: d - dichter LK L - Lumen p - primärer LK GALT Legende: d - dichter LK L - Lumen p - primärer LK s - sekundärer LK c - Lieberkuhn Krypte Metabolismus & Immunologie

21 Metabolismus & Immunologie
MALT Eigenschaften Metabolismus & Immunologie

22 M Zellen erleichtern Antigenaufnahme
Metabolismus & Immunologie

23 Mucosale Immunantwort
Metabolismus & Immunologie

24 Mucosale Immunantwort: Lymphozyten
Zelltyp TCR ab TCR gd CD4 CD8 Lamina propria Lymphozyten >95% <5% 70% 30% interepitheliale Lymphozyten 60-90% 10-40% <10% Metabolismus & Immunologie

25 Metabolismus & Immunologie
IgA Struktur Serum - Monomer Sekretion (sIgA) Dimer (11S) J chain Sekretorische Komponente Eine B Zelle sekretiert entweder monomeres or dimeres IgA. Metabolismus & Immunologie

26 Metabolismus & Immunologie
IgA Sekretion innen aussen Metabolismus & Immunologie

27 Metabolismus & Immunologie
IgA Eigenschaften 2. höchst im Serum häufigstes Ig im Körper bindet kein Komplement (ausser aggregiert) Metabolismus & Immunologie

28 Metabolismus & Immunologie
IgA & virale Abwehr Metabolismus & Immunologie

29 IgA & bakterielle Abwehr
IgA2 ist stärker Protease resistent als IgA1. Metabolismus & Immunologie

30 Opsonisation beginnt draussen!
IgA Metabolismus & Immunologie

31 Metabolismus & Immunologie Lernziele und Inhalt
Immun-Metabolismus auf Zell-Ebene Die Organe des "Immun-Metabolismus" Reaktionen des IS auf die Nahrungsaufnahme hinsehen: Immunantwort wegsehen: Toleranz nicht vertragen: Fieber, Intoleranz, Immunmodulation überreagieren: Allergie verwechseln: Autoimmunität unvermögen: Immundefizienz/Gendefekte stärken: ??? Metabolismus & Immunologie

32 Der gastrische Simulationstest
b-lactoglob. tryps. inh. Bt-toxin OVA CP4 pH 1.2 Pepsin (min) Falls verdaut, keine Immunerkennung möglich! Metabolismus & Immunologie

33 Metabolismus & Immunologie
Pflanzliche Eiweisse Protein % Total Protein Stabilität Pflanzliche Proteine Rubisco LSU (Spinat) <15 sec Rubisco SSU (Spinat) <15 sec Lipoxygenase (Soyabohne) < 1 <15 sec Glycolate reductase (Spinat) < 1 <15 sec PEP carboxylase (Maiskorn) < 1 <15 sec Acid phosphatase (Kartoffel) < 1 <15 sec Sucrose Synthetase (Weizenkorn) < 1 <15 sec ß-amylase (Haferkorn) < 1 <15 sec Transgene Proteine B.t.t < .01 < 30 sec B.t.k. HD-73 < sec B.t.k. HD-1 < sec CP4 EPSPS < < 15 sec GOX < .01 < 15 sec ACCd < < 15 sec GUS < 15 sec NPTII < .01 < 10 sec Metabolismus & Immunologie

34 Normale Immunreaktion und Haptenisierung
+ Hapten z.B. Medikament eigen Protein nicht immunogen Neues Epitop Immunogenes Protein Metabolismus & Immunologie

35 Enstehung neuer Antigene durch Denaturierung
zB Prionen Metabolismus & Immunologie

36 Metabolismus & Immunologie Lernziele und Inhalt
Immun-Metabolismus auf Zell-Ebene Die Organe des "Immun-Metabolismus" Reaktionen des IS auf die Nahrungsaufnahme hinsehen: Immunantwort wegsehen: Toleranz nicht vertragen: Fieber, Intoleranz, Immunmodulation überreagieren: Allergie verwechseln: Autoimmunität unvermögen: Immundefizienz/Gendefekte stärken: ??? Metabolismus & Immunologie

37 Metabolismus & Immunologie
T Zelltoleranz Vorläufer T Zellen Eigen-selektierte T Zellen Vorläufer aus dem Knochenmark Zentrale (Thymus) Toleranz Periphere Toleranz (Anergie/Deletion suppression) (Deletion) Metabolismus & Immunologie

38 Periphere B-Zell Anergie
Anergie gilt für T und B Zellen!

39 Immunantwort des Gastrointestinaltrakts
Oral tolerance Inactivation or deletion of TH1 cells (IFN) Stimulation of TH2 cytokines Oral tolerance IgA  IgE 

40 Metabolismus & Immunologie
Ständige Bedrohung Metabolismus & Immunologie

41 Metabolismus & Immunologie
“mukosale” Zytokine Metabolismus & Immunologie

42 Metabolismus & Immunologie Lernziele und Inhalt
Immun-Metabolismus auf Zell-Ebene Die Organe des "Immun-Metabolismus" Reaktionen des IS auf die Nahrungsaufnahme hinsehen: Immunantwort wegsehen: Toleranz nicht vertragen: Fieber, Intoleranz, Immunmodulation überreagieren: Allergie verwechseln: Autoimmunität unvermögen: Immundefizienz/Gendefekte stärken: ??? Metabolismus & Immunologie

43 Lipopolysaccharide (LPS)
Kontamination von Nahrungsmitteln Metabolismus & Immunologie

44 Glucocorticoide & Metabolismus
Most common glucocorticoid is cortisol Metabolism: Proteins: increases protein breakdown, releasing amino acids into blood Lipids: mobilizes fatty acids from adipose tissue Carbohydrates: increases blood glucose levels and gluconeogenesis Large amounts of cortisol decreases inflammation, depresses immune system, slows healing Metabolismus & Immunologie

45 Metabolismus & Immunologie
Laktose Intoleranz Milchzuckerunverträglichkeit: Fehlen bzw. unzureichende Produktion des Verdauungsenzyms Laktase. ca. 90%der Weltbevölkerung kann Milchzucker nach dem Säuglingsalter nicht mehr vollständig verwerten. In Mitteleuropa leiden ca % der Durchschnittsbevölkerung an einer Laktoseintoleranz. Metabolismus & Immunologie

46 Metabolismus & Immunologie
Zöliakie oder Sprue Zöliakie (bei Erwachsenen Sprue genannt) ist Überempfindlichkeit gegen das in den meisten Getreiden enthaltene Klebereiweiß "Gluten". Bei Zufuhr von Gluten wird die Schleimhaut im Dünndarm geschädigt, wodurch es in Folge, zur Rückbildung des Darmes kommt. Gluten in: Weizen Roggen Gerste Hafer Dinkel Grünkern Einkorn Emmer Kamut Metabolismus & Immunologie

47 Metabolismus & Immunologie Lernziele und Inhalt
Immun-Metabolismus auf Zell-Ebene Die Organe des "Immun-Metabolismus" Reaktionen des IS auf die Nahrungsaufnahme hinsehen: Immunantwort wegsehen: Toleranz nicht vertragen: Fieber, Intoleranz, Immunmodulation überreagieren: Allergie verwechseln: Autoimmunität unvermögen: Immundefizienz/Gendefekte stärken: ??? Metabolismus & Immunologie

48 Nahrungsmittelallergien
Prävalenz Amerika erstmals 1940 5-8% Kinder 1-2% Erwachsene Europa seit 1990 ähnliche Zahlen Metabolismus & Immunologie

49 Allergieauslösende Nahrungsmittel
USA Europa Milk Eggs Peanuts Tree nuts Soy Wheat Fish Shellfish Milk Eggs Tree nuts Wheat Fish Shellfish Soy Peanuts Metabolismus & Immunologie

50 Inhalations Allergien
Orales Allergie Syndrom Allergie Echte Nahrungsmittelallergie Metabolismus & Immunologie

51 Inhalation- vs Lebensmittelallergene
Kreuzreaktionen Inhalation- vs Lebensmittelallergene Früchte Gemüse Nüsse Metabolismus & Immunologie

52 Kreuzreaktionen: gleiche Familie
Pfirsich Aprikose Pflaume Kirsche Prunoideae >90% der Patienten erkennen ein 13 kd Hauptallergen, Ortolani et al, 1997 Metabolismus & Immunologie

53 Kreuzreaktionen: gleiche Gene
Birke Apfel, Haselnuss, Karrotte, Kartoffel Beifuss Cellerie Ambrosia Melone, Banane Gräser Apfel, Tomate “Latex” Avocado, Banane, Kastanie z.B. Bet V1 (Birke) 60% Homologie mit Mal D1 (Apfel) Metabolismus & Immunologie

54 Wieviele Allergene essen wir?
Weizen Senf Sesam Pfeffer Butter Estragon = ~1.6 mio Genprodukte Zwiebel Salat Tomate Gurke = ~16 Allergene Hickory Dill Speck Käse = 1: 100’000 Bakterien Milch Rind Ketchup Weinessig Zuckerrübe Metabolismus & Immunologie

55 Nahrunsmittelallergene
Protein % Total Protein Stabilität Fragmente Ei- und Milchallergene Ei Ovalbumin (Gal d 2) Milch ß-lactoglobulin Ei Ovomucoid (Gal d 1) Milch Casein Milch BSA Milch a-lactalbumin Ei Conalbumin (Gal d 3) Körner Allergene Soya ß-Conglycinin (b ) Soya Kunitz Trypsin Inhib Erdnuss Ara h Senf Sin a I Senf Bra j IE Soya Lectin Erdnuss Lectin Soya ß-Conglycinin (a) Soya Glycinin Soya Gly m BD 30K Metabolismus & Immunologie

56 Echte Nahrungsmittelallergene
kleine Peptide (10-20 AS) Proteine (Hapten + Carrier) Kreuzvernetzung IgE vermittelt nicht IgE vermittelt T Zelle APZ Sensibilisieren Be IgE Auslösen FceRI Metabolismus & Immunologie

57 Nahrungsmittelallergene
Praktisch alle Allergene sind Eiweisse, aber nicht alle Eiweisse sind Nahrungsmittel allergene Nahrungsmittel enthalten hunderttausende Proteine, von denen nur wenige allergen sind Die meisten Allergene sind verdaungs- und verarbeitungsstabil Hauptallergene sind keine „Spureneiweisse“ Die meisten Nahrungsmittelallergene sind kloniert und molekular charakterisiert                                                        Metabolismus & Immunologie

58 Metabolismus & Immunologie Lernziele und Inhalt
Immun-Metabolismus auf Zell-Ebene Die Organe des "Immun-Metabolismus" Reaktionen des IS auf die Nahrungsaufnahme hinsehen: Immunantwort wegsehen: Toleranz nicht vertragen: Fieber, Intoleranz, Immunmodulation überreagieren: Allergie verwechseln: Autoimmunität unvermögen: Immundefizienz/Gendefekte stärken: ??? Metabolismus & Immunologie

59 Metabolismus & Immunologie
Autoimmunität Immunantwort gegen “eigen” Einteilungen systemisch (z.B. SLE, RA, GVHD) Organ-specifisch (z.B. MS, IDDM, IBD, AITP etc.) Metabolismus & Immunologie

60 Metabolismus & Immunologie
Theorien Molekulares Mimicry Epitop "Spreading" T Helfer 1 / T Helfer 2 Balance Zytokine Milieu. Fehlen von Co-stimulation/Aktivation Beispiele sind noch anekdotisch Metabolismus & Immunologie

61 Verwechslung bei der Immunantwort
Metabolismus & Immunologie

62 Metabolismus & Immunologie Lernziele und Inhalt
Immun-Metabolismus auf Zell-Ebene Die Organe des "Immun-Metabolismus" Reaktionen des IS auf die Nahrungsaufnahme hinsehen: Immunantwort wegsehen: Toleranz nicht vertragen: Fieber, Intoleranz, Immunmodulation überreagieren: Allergie verwechseln: Autoimmunität unvermögen: Immundefizienz/Gendefekte stärken: ??? Metabolismus & Immunologie

63 Metabolismus & Immunologie
IgA Mangel Pathogenesis Failure of class switch mechanism Phenytoin, penicillamine may produce acquired selective IgA deficiency Molecular immunology Many defects possible Autosomal recessive inheritance reported in some families Reported in 18q- syndrome, 21q- syndrome Metabolismus & Immunologie

64 Metabolismus & Immunologie Lernziele und Inhalt
Immun-Metabolismus auf Zell-Ebene Die Organe des "Immun-Metabolismus" Reaktionen des IS auf die Nahrungsaufnahme hinsehen: Immunantwort wegsehen: Toleranz nicht vertragen: Fieber, Intoleranz, Immunmodulation überreagieren: Allergie verwechseln: Autoimmunität unvermögen: Immundefizienz/Gendefekte stärken: ??? Metabolismus & Immunologie

65 Metabolismus & Immunologie
Immunstimulation? Metabolismus & Immunologie

66 Phytochemicals (plant)
Only few of 10,000’s studied associated with decrease CVD & cancer risk decrease infections increase immune function Examples* - flavonoids; carotenoids; isoflavones; plant sterols * soy; tomatoes, garlic, onions, legumes, green tea; cruciferous vegetables, red wine, grapes Metabolismus & Immunologie

67 Metabolismus & Immunologie
Probiotics Probiotic foods are also known as functional foods, which have been in our diets for years. A functional food is a product that is consumed every day and has been shown through clinical studies to maintain human health or to promote human well-being better than similar traditional foods. NOTE: Probiotics and/or Lactobacillus GG are not intended to diagnose, mitigate, treat, cure or prevent any specific disease or class of diseases. Metabolismus & Immunologie

68 Symptoms of Malnutrition in AIDS Patients
Weight loss Loss of muscle tissue and subcutaneous fat Vitamin and mineral deficiencies Reduced immune competence Increased susceptibility to infection Metabolismus & Immunologie

69 The Vicious Cycle The Vicious Cycle of Micronutrient
Deficiencies and HIV Pathogenesis Insufficient dietary intake Malabsorption, diarrhea Altered metabolism and nutrient storage Increased HIV replication Hastened disease progression Increased morbidity Nutritional deficiencies Increased oxidative stress Immune suppression Metabolismus & Immunologie

70 A Joke… Here are some steps for building better immunity.
Start with a multi-vitamin. Research shows that adding a simple over-the-counter multi-vitamin can significantly improve your immune function, even if you eat a generally well-balanced diet. Make sleep a priority. Sleep strengthens the body's ability to fight infections. If you are deprived of sleep, you can suffer a decline in the number and functioning of immune-system cells. Strengthen your social network. A leading researcher of the link between emotions and disease, Dr. David Spiegel, Stanford University, contends that socializing buffers stress and helps fight off other enemies of the immune system. Take a walk. Studies show that moderate exercise diseases your immune response and protects your body from colds and infections. Head for a house of worship. Studies of those who attend religious services on a regular weekly basis had healthier immune systems than those who did not attend. Fight back against stress. People who live under constant stress are more susceptible to colds and respiratory infections. Metabolismus & Immunologie

71 Metabolismus & Immunologie
Die HNA Achse „Die Leute glauben, was sie glauben wollen“ Caesar Metabolismus & Immunologie