Angeborene Immunität - Speziesvergleich und Ontogenese

Das angeborene Immunsystem

Die Abwehr pathogener Mikroorganismen erfolgt bei Vertebraten durch das angeborene und das adaptive Immunsystem [1] [2]. Zu den Hauptkomponenten des angeborenen Immunsystems gehört neben der Schutzfunktion des Epithels [3] [4] die Mobilisierung und Aktivierung von Leukozyten und die Freisetzung und Aktivierung löslicher Effektoren, die direkt zur Abwehr von Pathogenen beitragen [5] oder das adaptive Immunsystem stimulieren [8].

Das angeborene Immunsystem umfasst neben der Barrierefunktion des Epithels und zellulärer Bestandteile eine Vielzahl löslicher antimikrobieller Faktoren, die entweder chemischer Natur (z. B. Wasserstoff-Peroxid oder Stickoxid) oder als antimikrobielle Proteine genetisch kodiert sind [9]. Das Epithel hat bei der Abwehr pathogener und allergener Substanzen eine aktive und eine passive Funktion. Zu der passiven Funktion gehört die Aufrechterhaltung einer physikalischen Barriere, die es durch den geschlossenen Zellverband und eine apikale Schutzschicht bildet. Mithilfe spezialisierter Epithelzellen und einem Film aus Flüssigkeit und Schleim wird für den Abtransport eingedrungener Pathogene gesorgt. Der aktive Schutz besteht in der Abgabe antimikrobieller Proteine in das Lumen der Atemwege und in der Sekretion proinflammatorischer Zytokine in den submukosalen Bereich [10].

Literatur

• 1 Hoffmann J A, Kafatos F C, Janeway C A. et al . Phylogenetic perspectives in innate immunity.  Science. 1999;  284 1313-1318
• 2 Medzhitov R, Janeway Jr C A. Innate immunity: the virtues of a nonclonal system of recognition.  Cell. 1997;  91 295-298
• 3 Diamond G, Legarda D, Ryan L K. The innate immune response of the respiratory epithelium.  Immunol Rev. 2000;  173 27-38
• 4 Whitsett J A. Intrinsic and innate defenses in the lung: intersection of pathways regulating lung morphogenesis, host defense, and repair.  J Clin Invest. 2002;  109 565-569
• 5 Ganz T, Lehrer R I. Antimicrobial peptides of vertebrates.  Curr Opin Immunol. 1998;  10 41-44
• 6 Lehrer R I, Ganz T. Antimicrobial peptides in mammalian and insect host defence.  Curr Opin Immunol. 1999;  11 23-27
• 7 Bastian A, Schafer H. Human alpha-defensin 1 (HNP-1) inhibits adenoviral infection in vitro.  Regul Pept. 2001;  101 157-161
• 8 Medzhitov R, Janeway Jr C A. Innate immunity: impact on the adaptive immune response.  Curr Opin Immunol. 1997;  9 4-9
• 9 Yang D, Biragyn A, Hoover D M. et al . Multiple roles of antimicrobial defensins, cathelicidins, and eosinophil-derived neurotoxin in host defense.  Annu Rev Immunol. 2004;  22 181-215
• 10 Bals R, Hiemstra P S. Innate immunity in the lung: how epithelial cells fight against respiratory pathogens.  Eur Respir J. 2004;  23 327-333
• 11 Ganz T, Selsted M E, Szklarek D. et al . Defensins. Natural peptide antibiotics of human neutrophils.  J Clin Invest. 1985;  76 1427-1435
• 12 Lehrer R I, Selsted M E, Szklarek D. et al . Antibacterial activity of microbicidal cationic proteins 1 and 2, natural peptide antibiotics of rabbit lung macrophages.  Infect Immun. 1983;  42 10-14
• 13 Schonwetter B S, Stolzenberg E D, Zasloff M A. Epithelial antibiotics induced at sites of inflammation.  Science. 1995;  267 1645-1648
• 14 Bowes D, Clark A E, Corrin B. Ultrastructural localisation of lactoferrin and glycoprotein in human bronchial glands.  Thorax. 1981;  36 108-115
• 15 Dohrman A, Tsuda T, Escudier E. et al . Distribution of lysozyme and mucin (MUC2 and MUC3) mRNA in human bronchus.  Exp Lung Res. 1994;  20 367-380
• 16 Bals R, Wilson J M. Cathelicidins - a family of multifunctional antimicrobial peptides.  Cell Mol Life Sci. 2003;  60 711-720
• 17 Zasloff M. Antimicrobial peptides of multicellular organisms.  Nature. 2002;  415 389-395
• 18 Selsted M E, Harwig S S. Determination of the disulfide array in the human defensin HNP-2. A covalently cyclized peptide.  J Biol Chem. 1989;  264 4003-4007
• 19 Zimmermann G R, Legault P, Selsted M E. et al . Solution structure of bovine neutrophil beta-defensin-12: the peptide fold of the beta-defensins is identical to that of the classical defensins.  Biochemistry. 1995;  34 13 663-13 671
• 20 Tang Y Q, Yuan J, Osapay G. et al . A cyclic antimicrobial peptide produced in primate leukocytes by the ligation of two truncated alpha-defensins.  Science. 1999;  286 498-502
• 21 Hoover D M, Chertov O, Lubkowski J. The structure of human beta-defensin-1: new insights into structural properties of beta-defensins.  J Biol Chem. 2001;  276 39 021-39 026
• 22 Zhang X L, Selsted M E, Pardi A. NMR studies of defensin antimicrobial peptides. 1. Resonance assignment and secondary structure determination of rabbit NP-2 and human HNP-1.  Biochemistry. 1992;  31 11 348-11 356
• 23 Bauer F, Schweimer K, Kluver E. et al . Structure determination of human and murine beta-defensins reveals structural conservation in the absence of significant sequence similarity.  Protein Sci. 2001;  10 2470-2479
• 24 Schibli D J, Hunter H N, Aseyev V. et al . The solution structures of the human beta-defensins lead to a better understanding of the potent bactericidal activity of HBD3 against Staphylococcus aureus.  J Biol Chem. 2002;  277 8279-8289
• 25 Schibli D J, Hunter H N, Aseyev V. et al . The solution structures of the human beta-defensins lead to a better understanding of the potent bactericidal activity of HBD3 against Staphylococcus aureus.  J Biol Chem. 2002;  277 8279-8289
• 26 Sawai M V, Jia H P, Liu L. et al . The NMR structure of human beta-defensin-2 reveals a novel alpha-helical segment.  Biochemistry. 2001;  40 3810-3816
• 27 Sparkes R S, Kronenberg M, Heinzmann C. et al . Assignment of defensin gene(s) to human chromosome 8p23.  Genomics. 1989;  5 240-244
• 28 Liu L, Zhao C, Heng H H. et al . The human beta-defensin-1 and alpha-defensins are encoded by adjacent genes: two peptide families with differing disulfide topology share a common ancestry.  Genomics. 1997;  43 316-320
• 29 Harder J, Siebert R, Zhang Y. et al . Mapping of the gene encoding human beta-defensin-2 (DEFB2) to chromosome region 8p22-p23.1.  Genomics. 1997;  46 472-475
• 30 Langrish C L, Buddle J C, Thrasher A J. et al . Neonatal dendritic cells are intrinsically biased against Th-1 immune responses.  Clin Exp Immunol. 2002;  128 118-123
• 31 Lawton A R. Ontogeny of B cells and pathogenesis of humoral immunodeficiencies.  Clin Immunol Immunopathol. 1986;  40 5-12
• 32 Suen Y, Lee S M, Qian J. et al . Dysregulation of lymphokine production in the neonate and its impact on neonatal cell mediated immunity.  Vaccine. 1998;  16 1369-1377
• 33 Levy O, Martin S, Eichenwald E. et al . Impaired innate immunity in the newborn: newborn neutrophils are deficient in bactericidal/permeability-increasing protein.  Pediatrics. 1999;  104 1327-1333
• 34 Levy O, Martin S, Eichenwald E. et al . Impaired innate immunity in the newborn: newborn neutrophils are deficient in bactericidal/permeability-increasing protein.  Pediatrics. 1999;  104 1327-1333
• 35 Salzman N H, Polin R A, Harris M C. et al . Enteric defensin expression in necrotizing enterocolitis.  Pediatr Res. 1998;  44 20-26
• 36 Mallow E B, Harris A, Salzman N. et al . Human enteric defensins. Gene structure and developmental expression.  J Biol Chem. 1996;  271 4038-4045
• 37 Buhimschi I A, Jabr M, Buhimschi C S. et al . The novel antimicrobial peptide beta3-defensin is produced by the amnion: A possible role of the fetal membranes in innate immunity of the amniotic cavity.  Am J Obstet Gynecol. 2004;  191 1678-1687
• 38 Starner T D, Agerberth B, Gudmundsson G H. et al . Expression and activity of beta-defensins and LL-37 in the developing human lung.  J Immunol. 2005;  174 608-1615
• 39 Schaller-Bals S, Schulze A, Bals R. Increased levels of antimicrobial peptides in tracheal aspirates of newborn infants during infection.  Am J Respir Crit Care Med. 2002;  165 992-995
• 40 Yoshio H, Tollin M, Gudmundsson G H. et al . Antimicrobial polypeptides of human vernix caseosa and amniotic fluid: implications for newborn innate defense.  Pediatr Res. 2003;  53 211-216
• 41 Marchini G, Lindow S, Brismar H. et al . The newborn infant is protected by an innate antimicrobial barrier: peptide antibiotics are present in the skin and vernix caseosa.  Br J Dermatol. 2002;  147 1127-1134
• 42 Murakami M, Dorschner R A, Stern L J. et al . Expression and Secretion of Cathelicidin Antimicrobial Peptides in Murine Mammary Glands and Human Milk.  Pediatr Res. 2005;  57 10-15