Immunpathologie und Ernährung

1. Ernährung und Immunfunktion• Nahrungsfaktoren und ImmunfunktionNahrungsfaktoren und Immunfunktion

2. Entzündung und Stoffwechsel• Mechanismen der Entzündung• Mechanismen der Entzündung• Überernährung und Entzündung• Mangelernährung und Entzündung• Mangelernährung und Entzündung• Postaggressionsstoffwechsel und Immundefizienz

3 Darm und Entzündung3. Darm und Entzündung• Darm-assoziiertes Immunsystem: Immunität und Toleranz

G t i t ti l I f kti• Gastrointestinale Infektionen• Chronisch entzündliche Darmerkrankungen

Gl t iti E t thi• Glutensensitive Enteropathie• Lebensmittelallergie

Entzündung

AutoimmunitätInfektion AllergieAutoimmunitäte t o g

EntzündungEntzündung

M t b li h StMetabolischer Stress

Übernährung und Mangelernährung

Überernährungg

Stoffwechsel- Infektion undStoffwechselimbalanz

Infektion undEntzündung

MangelernährungMangelernährung

ChronischeAkuteEntzündungEntzündung

Immunität ER

Infektionen ErnährungInfektionen Ernährung

MetabolismusMitochondria

Verlust derEnergiehomöostase

SubklinischeEntzündung

Wechselwirkung zwischen Immunsystem und Stoffwechsel

AsthmaAllergieChronisch entzündliche DarmerkrankungenN d ti K kh itNeurodegenerative KrankheitenOsteoarthritisPankreatitisType 1 Diabetes

ung Entzündung

Type 1 Diabetes

ktiv

ieru

Dickdarmkrebs

Umwelt

mun

ak Fettleber-assoziierte KrankheitenArterioskleroseBluthochdruckH h l t i ä i

Imm

Metabolischer Stress

HypercholesterinämieInsulinresistenzType 2 Diabetes

StoffwechselverschiebungGene

Beispiele für Krankheiten mit entzündlicher Pathogenese

Krankheitsbild

Entzündung

Primär Sekundär

Diabetes mellitusTyp I + -Typ II +

Krankheitsbild Primär Sekundär

Typ II - +Koronare Herzkrankheit, Arteriosklerose + -Dyslipidämien und Adipositas - +Herzinsuffizienz und Hypertonie -/- -/-Gastrointestinale Erkrankungen

Malassimilation oder Proteinverlustsyndrom -/+ -/+Akut und chronische Entzündung +/+ +/+Kolorektales Karzinom + -Kolorektales Karzinom + -

NahrungsmittelunverträglichkeitPharmakologisch, Toxisch, Psychisch - -Allergie + +

Leberzirrhose + +Cholelithiasis und Pankreatitis -/+ +Gelenk- und Nierenerkrankungen

Arthrose und Rheumatische Arthritis -/+ -Arthrose und Rheumatische Arthritis -/+ -Hyperurikämie (Gicht) - -Niereninsuffizienz, Harnsteine und nephrotisches Syndrom -/+ -

Muskel- und Knochenschwund (Sarkopenie, Osteoporose/malazie) -/+ -Protein-Energie-Mangelernährung -/+ +Esstörungen (Anorexia nervosa und Bulimia nervosa) - -/+

Mechanismen zur Entzündungsentstehung

Infektionionserreger AutoimmunitätUmweltfaktoren

Exogene Antigene Endogene Antigene

EntzündungGenetische Prädisposition

Akut Chronisch

Lokal Systemisch

Zell- und Organschädigung

Mechanismen zur Entzündungsentstehung

Infektion und Immunantwort

1. Klärung (clearance) der Infektionserrergerg ( ) g2. Resolution der Entzündung und Gewebeheilung3. Entwicklung einer Immunantwort mit Gedächtnis

antw

ort

rien

im B

lut

Imm

una

Bak

ter

Zeit

Akute Lethalität oder

Zeit Zeit

Schock Immunderegulation Elimination der InfektionAkute Lethalität oderchronische Entzündung

Schock, Immunderegulationund Organversagen

Elimination der InfektionResolution der Entzündung

Immunität

immunitas = Freiheit von Infektionenimmunitas = Freiheit von … Infektionen

Zellen der Immunabwehr

Immun-aktivität

Infektion Gedächtnis

Zeit

UnspezifischeImmunabwehr

SpezifischeImmunabwehr

Phagozyten„Fresszellen“

T-Zellen

Antigen-präsentierende

ZellenB ZellenB-Zellen

Zeitliche Verlauf der Immunabwehr

tivitä

tA

kt

Zeitlicher VerlaufAngeborene/unspezifische Immunität

Adaptive/spezifische Immunität

Zeitlicher Verlauf

Schnelle Reaktion Verzögerte Reaktion

Kontrolle der Pathogeneund Aktivierung derE t ü d

Lymphozytenaktivierung und Entwicklung eines G dä ht iEntzündung Gedächtnisses

Verlauf der Immunantwort

1. Unspezifische Immunabwehr (0 - 4 Stunden nach der Infektion)

InfektionErkennung des infektiösen Materials

durch unspezifische Effektor-mechanismen

2. Frühe Immunantwort (4 - 96 Stunden nach der Infektion)

Rekrutierung vonEffektorzellen

Erkennung der Antigene,Aktivierung der EffektorzellenInfektion

3. Adaptive Immunantwort (> 96 Stunden nach der Infektion)

Infektion Transport von Antigenzu Lymphorganen

Aktivierung naïverB- und T-Zellen

Clonale Expansion undDifferenzieung der Zellen

Protektive Immunität

SekundäreImmunantwort

Primäreivitä

t

ä eImmunantwort

Akt

i

Zeitlicher VerlaufZeitlicher Verlauf

Erkennung der Antigene durch schon präformierte

4. Protektive Immunität nach wiederholtem Kontakt

g g pAntikörper und voraktivierte EffektorzellenRe-Infektion

Aktivierung spezifischer T- und B-Gedächtniszellen

Clonale Expansion der GedächtniszellenRe-Infektion

Zelluläre Zusammensetzung der Leukozyten

Unspezifische ImmunsystemSpezifische Immunsystem Unspezifische ImmunsystemSpezifische Immunsystem

L h id Z ll M l id Z llLymphoide Zellen Myeloide Zellen

Humorale Zelluläre Immunantwort

Lymphozytendifferenzierung nach Antigenkontakt

CD8+ TE TCIFN-gIL-2 C

TEIL-2 TH1IFN-gIL-2

TGF-bTH17

CD4+ TH2 BIL-4IL-6

H BIL-10

TGF-b

TR

TGF b

TH3 IgGR

PH g

IgEIgA

TGF-bIL-10

Immunabwehr … der Weg ist das Ziel

InfektionInfektion

Entzündungndund

Immunabwehr

HeilungTod

Kardinalsymptome der Entzündung

Physiologisch

• Wärme/Fieber - Calor

Physiologisch

• Rötung - Rubor

• Schwellung - Turgorg g

• Schmerz – Dolor

F kti l t

Pathologisch

• Funktionsverlust

Physiologischer Ablauf der Entzündungsreaktion

Effektor und ResponderSignaleSignale

Gewebereaktion Immunaktivierung

Signale der Regulationund Hemmungund Hemmung

Entzündungsmechanismen

Entzündungsursache (Noxe)

Z ll hädiZellschädigung

FreisetzenFreisetzenvon Mediatoren

Lokale Wirkung Systemische Wirkung

Wärme / FieberSchmerzSchwellung Rötung Wärme / FieberSchmerzSchwellung Rötung

Funktionsverlust oder Heilung

Entzündung – ein Multiorganprozess

CRPSAA

TNFIL-1

IFNγIL-4

TGFβIL-10

GlGln

Aktivierung des Immunsystems nach Infektionen

Physiologischer Ablauf der Entzündungsreaktion

Entzündliche Noxe

LokaleEntzündungsreaktion

SystemischeEntzündungsreaktionMediatorenEntzündungsreaktion Entzündungsreaktion

• Zelluläre ReaktionG fäß kti

• ZNSK h k

im Blut

• Gefäßreaktion• Bindegewebsreaktion

• Knochenmark• Stoffwechsel

1. Abgrenzung des Entzündungsherdesbg e u g des ü du gs e des2. Beseitigung der Noxe3. Abräumung geschädigten Materials4. Reparatur5. Heilung

Entzündungsreaktion im Gewebe

AutoimmunitätInfektion Allergie

Gewebe

Endothel

Entzündungsreaktion im Gewebe

Wächterzellen (Mastzellen) aktivieren das Endothel

Entzündung

Epithel

gim Gewebe

EndothelMastzelle

EndothelEndothel

Mediatoren aktivierter Mastzellen

Mediatoren aktivierter Mastzellen

Mediatoren der lokalen Entzündungskaskade

Die Entzündungskaskade und seine Mediatoren

Immunaktivierung

Zelluläre ImmunreaktionZelluläre Immunreaktion

1. Aktivierung von gewebständigen Mastzelleng g g

2. Infiltration von Granulozyten und Makrophagen

3. Bildung von ROS und zellulärer Mediatoren

Knochenmark

1. Leukopoese und Leukozytose

Physiologischer Ablauf der Entzündungsreaktion

Entzündliche Noxe

LokaleEntzündungsreaktion

SystemischeEntzündungsreaktionMediatorenEntzündungsreaktion Entzündungsreaktion

• Zelluläre Reaktion G fäß kti

• ZNSK h k

im Blut

• Gefäßreaktion• Bindegewebsreaktion

• Knochenmark• Stoffwechsel

1. Abgrenzung des Entzündungsherdesbg e u g des ü du gs e des2. Beseitigung der Noxe3. Abräumung geschädigten Materials4. Reparatur5. Heilung

Lokale Entzündungsreaktion im Gewebe

Gefäßreaktion

1. Gefäßerweiterung (Vasodilatation)

2 P bilität t i / E d ti2. Permeabilitätssteigerung / Exsudation

3 Aktivierung der Endothelzellen3. Aktivierung der Endothelzellen

4. Expression von Chemokinen und Adhäsinen

Gefäßreaktionen und zelluläre Transmigration

Entzündungssignale

Perivasculäre Basalmembran

ß1/ß2Proteasen

IgS EC Adhäsions-moleküle

PECAM CD99

ß1/ß2Integrine

JAMs

ICAM 1/2

PAFChemokineSelectine/

Integrine ICAM-1/2Integr neß2 IntegrineIntegrine

Firm adhesionβ1 and β2 integrins

ICAM-1/2 and

RollingP-selectin, E-selectin,

L-selectin

TransmigrationPECAM-1

CD99VCAM-1Glycosylated ligands

VLA-4/VCAM-1 ICAM-2JAMs

Physiologischer Ablauf der Entzündungsreaktion

Entzündliche Noxe

LokaleEntzündungsreaktion

SystemischeEntzündungsreaktionMediatorenEntzündungsreaktion Entzündungsreaktion

• Zelluläre Reaktion G fäß kti

• ZNSK h k

im Blut

• Gefäßreaktion• Bindegewebsreaktion

• Knochenmark• Stoffwechsel

1. Abgrenzung des Entzündungsherdesbg e u g des ü du gs e des2. Beseitigung der Noxe3. Abräumung geschädigten Materials4. Reparatur5. Heilung

Lokale Entzündungsreaktion im Gewebe

Bindegewebsreaktion

1. Fibroblastenproliferation

2 P d kti t ll lä M t i2. Produktion extrazellulärer Matrix

3 Angiogenese3. Angiogenese

4. Freisetzung von Wachstumsfaktoreng

Pathophysiologie der lokalen Entzündung

Akute Entzündungg

Bildung vonBildung vonBindegewebe

Bildung vonGranulations-

gewebe

Chronische EntzündungChronische Entzündung

Chronische Entzündung und Granulationsgewebe

Extrazelluläre Matrix Fibroblastenproliferation

Granulationsgewebe

Endothel

Pathophysiologie der Entzündung

Akute Entzündungg

DeregulierteKontrollierteImmunaktivierung

DeregulierteImmunaktivierung

Chronische EntzündungChronische Entzündung

Physiologischer Ablauf der Entzündungsreaktion

Entzündliche Noxe

LokaleEntzündungsreaktion

SystemischeEntzündungsreaktionMediatorenEntzündungsreaktion Entzündungsreaktion

• Zelluläre Reaktion G fäß kti

• ZNSK h k

im Blut

• Gefäßreaktion• Bindegewebsreaktion

• Knochenmark• Stoffwechsel

1. Abgrenzung des Entzündungsherdesbg e u g des ü du gs e des2. Beseitigung der Noxe3. Abräumung geschädigten Materials4. Reparatur5. Heilung

Systemische Entzündungsreaktion

Zentrale Nervensystem (ZNS)

1. Fieber

2. Schmerz

3. Inflammatorischer Reflex

Neuronale Rückkopplung mit Organen unter Entzündung

Regelkreise der Entzündung – Inflammatorischer Reflex

Regelkreise der Entzündung – Inflammatorischer Reflex

Diffuse Diffusion Rezeptor-vermittelte Aktivität

Temperaturregulation und Fieber

Physiologischer Ablauf der Entzündungsreaktion

Entzündliche Noxe

LokaleEntzündungsreaktion

SystemischeEntzündungsreaktionMediatorenEntzündungsreaktion Entzündungsreaktion

• Zelluläre Reaktion G fäß kti

• ZNSK h k

im Blut

• Gefäßreaktion• Bindegewebsreaktion

• Knochenmark• Stoffwechsel

1. Abgrenzung des Entzündungsherdesbg e u g des ü du gs e des2. Beseitigung der Noxe3. Abräumung geschädigten Materials4. Reparatur5. Heilung

Systemische Entzündungsreaktion

Stoffwechsel

1. Katabolismus

2 R l i d H d k i2. Regulation der Hormonproduktion

3 Lebermetabolismus3. Lebermetabolismus

Hypermetabolismus und Immunaktivierung

ZNS(Präoptisches Zentrum im Hypothalamus)

St ff h l t i d hStoffwechselsteigerung durch erhöhte Körpertemperatur• Katecholamine

Gesteigerter Sympathikotonus(N-Adrenalin)

• Glukocorticoide• Cytokine (TNF, IL-1)• Fettsäuren und Ketonkörper

A i ä f i tMetabolische Veränderung

d h C t ki • Aminosäurefreisetzung• Gluconeogenese

durch Cytokine

Immunaktivierung

Hypermetabolismus+