mini|Eine dendritische Zelle Dendritische Zellen (gr. dendrítēs = „von den Bäumen abstammend/verzweigt“) sind Zellen des Immunsystems, die sich je nach Typ entweder aus Monozyten oder aus Vorläufern der B- und T-Zellen entwickeln. Es handelt sich also um teilweise nur entfernt verwandte Zelltypen, die aufgrund ihrer Funktionen unter dem Namen ‚dendritische Zellen‘ zusammengefasst werden. Sie gehören zu den Phagozyten (Fresszellen).
Ihre Funktion ist die Antigenerkennung und Antigenpräsentation vorher als fremdartig erkannter und intrazellulär aufgenommener Strukturen wie z. B. Mikroorganismen und deren Bestandteile. Dendritische Zellen sind als einzige Zellen in der Lage, so eine primäre Immunantwort zu induzieren, indem sie naive T-Lymphozyten aktivieren. Alle anderen APCs (antigenpräsentierende Zellen) sind lediglich imstande, Antigene aufzunehmen, zu vervielfältigen und zu präsentieren.
Durch Ausschüttung entsprechender Cytokine und Expression bestimmter Zelloberflächen-Rezeptoren beeinflussen dendritische Zellen T-Zellen und verstärken so die spezifische zelluläre Immunabwehr. Der Bezeichnung dendritische Zellen entsprechend haben die 1973 erstmals von Ralph M. Steinman beschriebenen Zellen typische bäumchenartige Cytoplasma-Ausläufer, die ihnen ihre typische sternförmige Gestalt verleihen.R. M. Steinman, Z. A. Cohn: Identification of a novel cell type in peripheral lymphoid organs of mice. I. Morphology, quantitation, tissue distribution. In: The Journal of experimental medicine. Band 137, Nummer 5, Mai 1973, S. 1142–1162, . PMID 4573839. . Mithilfe dieser Ausläufer können sie größere Flächen effektiv nach Fremd-Antigenen absuchen. Im Jahr 2011 wurde Steinman für diese Entdeckung der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin zugesprochen.
Schon 1868 berichtete Paul Langerhans von einer neuen, von ihm entdeckten Zellart, der später nach ihm benannten Langerhans-Zelle. Er nahm allerdings fälschlicherweise an, dass es sich bei diesem epidermalen Zelltyp um eine Nervenzelle der Haut handelt.P. Langerhans: Über die Nerven der menschlichen Haut. In: Virchows Archiv. Band 44, Berlin 1868, S. 325–337.
Dendritische Zellen gehören zusammen mit den Monozyten, Makrophagen und B-Lymphozyten zu den so genannten „professionellen“ antigenpräsentierenden Zellen des Immunsystems.
Neue Forschungen zeigen, dass dendritische Zellen in den lymphatischen Geweben nicht nur mit den T-Zellen interagieren, sondern auch mit den beiden anderen Hauptklassen der Lymphozyten, den B-Zellen und den natürlichen Killerzellen.M. Lucas, W. Schachterle, K. Oberle, P. Aichele, A. Diefenbach: Dendritic cells prime natural killer cells by trans-presenting interleukin 15. In: Immunity. Band 26, Nummer 4, April 2007, , S. 503–517, doi:10.1016/j.immuni.2007.03.006. PMID 17398124, .
Lokalisation im Körper Dendritische Zellen finden sich in großer Zahl in Oberflächengeweben des Körpers, wie z. B. Haut, Pharynx (Rachen), oberer Anteil des Oesophagus (Speiseröhre), Vagina, äußere Cervix uteri (Gebärmutterhals) und Anus. Weiterhin sind sie sehr zahlreich in den inneren Schleimhäuten, z. B. des respiratorischen und gastrointestinalen Systems vertreten.G. J. Randolph, V. Angeli, M. A. Swartz: Dendritic-cell trafficking to lymph nodes through lymphatic vessels. In: Nature reviews. Immunology. Band 5, Nummer 8, August 2005, , S. 617–628, doi:10.1038/nri1670. PMID 16056255 Dendritische Zellen strecken dort ihre bäumchenartigen Ausläufer durch die sogenannten Tight Junctions der die inneren und äußeren Oberflächen bedeckenden Epithelien, ohne dabei die Funktion der Deckgewebe als Diffusionsbarriere zu beeinträchtigen.M. Rescigno, M. Urbano, B. Valzasina, M. Francolini, G. Rotta, R. Bonasio, F. Granucci, J. P. Kraehenbuhl, P. Ricciardi-Castagnoli: Dendritic cells express tight junction proteins and penetrate gut epithelial monolayers to sample bacteria. In: Nature Immunology. Band 2, Nummer 4, April 2001, , S. 361–367, doi:10.1038/86373. PMID 11276208. Dies erweitert die Möglichkeiten der dendritischen Zellen zur Aufnahme z. B. bakterieller Antigene über ihre direkte Umgebung hinaus, auch wenn momentan keine offene Infektion oder Entzündung vorliegt. Es wird angenommen, dass die dendritischen Zellen so eine Dämmung der Reaktion des Immunsystems gegenüber harmlosen Umgebungsantigenen bewirken und auf diese Weise eine überschießende Immunantwort verhindert wird (siehe Abschnitt: Funktion).
Nach der endozytotischen Aufnahme von mikrobiellen, aber auch Umgebungs- und Selbstantigenen, verlassen die dendritischen Zellen die peripheren Gewebe in Richtung der drainierenden sekundären lymphatischen Organe. Pathogene, die periphere Stellen befallen haben, werden von den dendritischen Zellen zum nächsten (Lymph-)stromabwärts gelegenen Lymphknoten transportiert; Antigene die ins Blut gelangt sind, werden dagegen in der Milz abgefangen, und solche, die Schleimhäute infiziert haben, werden in den Tonsillen (Mandeln) oder den Peyerschen Plaques gesammelt. Dieser als Zellmigration (Wanderung) bezeichnete Vorgang wird durch regulative Signalproteine (Chemokine) geleitetJ. G. Cyster: Chemokines and the homing of dendritic cells to the T cell areas of lymphoid organs. In: The Journal of experimental medicine. Band 189, Nummer 3, Februar 1999, , S. 447–450. PMID 9927506, . und kann durch Impfung verstärkt werden. In den lymphatischen Organen, den Orten, wo Immunität und Selbsttoleranz initiiert werden, erzeugen dendritische Zellen durch kontinuierliche Bildungs- und Rückbauprozesse ein Labyrinth-artig verschlungenes System. Dort, genauer im Parakortex der Lymphknoten (ihrer T-Zell-Region), präsentieren die dendritischen Zellen ihre Antigene den Zellen des Immunsystems und schütten darüber hinaus stimulierende Faktoren aus. Beides ist notwendig, um eine angemessene Immunantwort durch die adäquaten, d. h. Antigen-spezifischen T-Lymphozyten auszulösen.P. Bousso, E. Robey: Dynamics of CD8+ T cell priming by dendritic cells in intact lymph nodes. In: Nature Immunology. Band 4, Nummer 6, Juni 2003, , S. 579–585, doi:10.1038/ni928. PMID 12730692.G. Shakhar, R. L. Lindquist, D. Skokos, D. Dudziak, J. H. Huang, M. C. Nussenzweig, M. L. Dustin: Stable T cell-dendritic cell interactions precede the development of both tolerance and immunity in vivo. In: Nature Immunology. Band 6, Nummer 7, Juli 2005, , S. 707–714, doi:10.1038/ni1210. PMID 15924144, .E.-J. Speckmann u. a.: Physiologie. 5. Auflage. Verlag Urban & Fischer, Elsevier, München 2008, ISBN 978-3-437-41318-6, S. 382.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass in der Peripherie des Körpers lokalisierte dendritische Zellen Pathogene bzw. Antigene aufnehmen und verarbeiten. Anschließend wandern sie unter Abgabe Lymphozyten-stimulierender Moleküle in die entsprechenden lymphatischen Organe. Dort präsentieren sie die zu Peptiden verarbeiteten Antigene mittels ihres Haupthistokompatibilitätskomplexes (MHC-Klasse-II-Komplex), so dass diese von spezifischen T-Lymphozyten erkannt werden können. Durch die gleichzeitige Ausschüttung bestimmter Zytokine, aktivieren die dendritischen Zellen die Lymphozyten und lösen so schließlich eine spezifische zelluläre Immunantwort aus bzw. verstärken eine solche.
Morphologie und Reifung Nur unreife dendritische Zellen der peripheren Gewebe haben die typische sternförmige Gestalt, die ihnen durch die langen (> 10 µm) Cytoplasma-Fortsätze (Dendriten) gegeben ist, die ausgehend vom Zellkörper in alle Raumrichtungen ausstrahlen können. Bei lebenden Zellen sind diese Ausläufer in ständiger Bewegung, sie krümmen sich, werden zurückgezogen und an anderer Stelle wieder ausgefahren. Hierdurch sind die dendritischen Zellen optimal darauf eingestellt, eindringende Pathogene und Antigene abzufangen, weshalb sie auch als „Wachposten des Immunsystems“ (engl.: sentinel cells) bezeichnet werden.J. Banchereau, R. M. Steinman: Dendritic cells and the control of immunity. In: Nature. Band 392, Nummer 6673, März 1998, , S. 245–252, doi:10.1038/32588. PMID 9521319. In diesem unreifen Stadium verfügen die Zellen darüber hinaus über eine große Zahl endozytotischer Vesikel, die reich an anfärbbaren lysosomalen Proteinen sind. Dieser unreife Phänotyp ist charakterisiert durch nur geringe Mengen an MHC-Proteinen und das vollständige Fehlen von kostimulatorischen B7-Molekülen.
Während der Migration in Richtung der sekundären lymphatischen Organe, z. B. nach Antigenaufnahme im Rahmen einer Infektion, ändert sich die Morphologie der dendritischen Zellen: Die Dendriten weichen nun zahlreichen schleierartigen Membranfalten und -ausstülpungen, weshalb die Zellen ursprünglich auch „Schleierzellen“ (engl.: veil(ed) cells) genannt wurden.S. C. Knight, B. M. Balfour, J. O’Brien, L. Buttifant, T. Sumerska, J. Clarke: Role of veiled cells in lymphocyte activation. In: European Journal of Immunology. Band 12, Nummer 12, Dezember 1982, , S. 1057–1060, doi:10.1002/eji.1830121214. PMID 7160425.S. C. Knight: Veiled cells–"dendritic cells" of the peripheral lymph. In: Immunobiology. Band 168, Nummer 3–5, Dezember 1984, , S. 349–361, doi:10.1016/S0171-2985(84)80122-9. PMID 6241604 Gleichzeitig verlieren die Zellen die Fähigkeit zur Phagozytose und zur Verarbeitung von Antigenen.
In den Lymphknoten oder den anderen lymphatischen Zielorganen liegen sie schließlich als reife dendritische Zellen vor. Als solche exprimieren sie große Mengen von mit Peptiden beladenen MHC-Klasse-II-Komplexen, ebenso wie unterschiedliche ko-stimulierende Moleküle, insbesondere B7. Beides ist notwendig, um eine Erkennung der verarbeiteten Antigene durch die T-Zellen und deren Aktivierung zu ermöglichen: Während die Peptid-MHC-Komplexe mit dem T-Zell-Rezeptor interagieren, sorgen B7-Moleküle für das notwendige zweite Signal, indem sie an CD28-Antigene auf den T-Zellen binden. Die reifen dendritischen Zellen sind so in der Lage, naive CD4+ und CD8+ T-Zellen mit großer Effizienz zu stimulieren.K. Balakrishnan, L. E. Adams: The role of the lymphocyte in an immune response. In: Immunological investigations. Band 24, Nummer 1–2, Jan-Feb 1995, , S. 233–244. PMID 7713585.Charles A. Janeway Jr. u. a.: Immunobiology : the immune system in health and disease, Daraus insbesondere: 8-6: Dendritic cells specialize in taking up antigen and activating naive T cells & Figure 8.2: Immature dendritic cells take up antigen in the tissues, 5. Auflage. Garland Publishing, New York 2001, ISBN 0-8153-3642-X.
Für die Aktivierung antigenspezifischer, naiver CD8+ T-Zellen, genügt der Kontakt zu antigenpräsentierenden, reifen dendritischen Zellen. Um die Bildung von GedächtniszellenC. M. Smith: Cognate CD4(+) T cell licensing of dendritic cells in CD8(+) T cell immunity. In: Nat Immunol. 5(11), Nov 2004, S. 1143–1148. Epub 2004 Oct 10. sowie eine sekundäre Expansion der CD8+ T-Zellen zu ermöglichen, müssen die dendritischen Zellen jedoch von CD4+ T-Helferzellen aktiviert worden sein. Hierfür scheint eine gleichzeitige Interaktion aller drei Zelltypen (dendritische Zellen, CD4+ T-Helferzellen und CD8+ T-Zellen) zwingend notwendig zu sein um alle kostimulatorischen Signale zu übermitteln.S. Hoyer u. a.: Concurrent interaction of DCs with CD4(+) and CD8(+) T cells improves secondary CTL expansion: It takes three to tango. In: Eur J Immunol. 44(12), Dez 2014, S. 3543–3559. doi:10.1002/eji.201444477. Epub 2014 Oct 27.
Funktion
Vermittler von Immunität