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Die zelluläre Immunantwort

Zwei Aufgaben zur zellulären Immunantwort — mit Grippe-Mäusen und einer Krebstherapie.

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Zwei Wege der Abwehr

AFB I–II

Bei einer Grippe findet man nach etwa einer Woche sowohl Antikörper gegen das Hämagglutinin als auch zytotoxische T-Zellen, die infizierte Zellen der Atemwege töten. Mäuse, denen zytotoxische T-Zellen fehlen, bekämpfen die Infektion deutlich langsamer, obwohl sie Antikörper bilden.

  1. Gib die Zellen an, die an der zellulären Immunantwort beteiligt sind.
  2. Erläutere die Antigenpräsentation auf MHC-I in einer infizierten Zelle.
  3. Beschreibe, wie eine zytotoxische T-Zelle die infizierte Zelle tötet.
  4. Erkläre das Ergebnis bei den Mäusen ohne zytotoxische T-Zellen.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Präsentierende Zelle, Helfer, Täter.
Hinweis zu Aufgabe b)
Wo entstehen die Peptide?
Hinweis zu Aufgabe c)
Perforin, Granzyme, Apoptose.
Hinweis zu Aufgabe d)
Wo sitzt das Virus, das Antikörper nicht erreichen?

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Infizierte Körperzelle (präsentiert auf MHC-I), antigenpräsentierende Zelle, T-Helferzelle (Interleukine), zytotoxische T-Zelle (CD8), Fresszellen zum Abräumen.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Virusproteine werden in der Zelle gebildet; ein Teil wird im Cytoplasma zu Peptiden abgebaut, am ER auf MHC-I geladen und über Vesikel an die Zellmembran gebracht. So zeigt die Zelle Virus-Peptide an ihrer Oberfläche.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Sie bindet mit ihrem Rezeptor und CD8 an den MHC-I-Virus-Peptid-Komplex, schüttet Perforin aus, das Poren bildet, und Granzyme, die durch die Poren eindringen und die Apoptose auslösen. Die Zelle zerfällt geordnet in Bläschen, die Fresszellen aufnehmen.

Erwartungshorizont zu Aufgabe d)

Antikörper neutralisieren nur freie Viren; in den Zellen vermehren sich die Viren weiter. Ohne zytotoxische T-Zellen werden infizierte Zellen nicht beseitigt, daher werden ständig neue Viren gebildet und die Infektion dauert länger.

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Tumorzellen und T-Zellen

AFB II–III

Tumorzellen tragen oft veränderte Proteine. Bei einer neuen Krebstherapie werden einem Patienten zytotoxische T-Zellen entnommen, im Labor mit einem Rezeptor gegen ein Tumor-Peptid ausgestattet, vermehrt und zurückgegeben. Bei einem Teil der Patienten bilden sich die Tumoren zurück; bei manchen tragen die verbleibenden Tumorzellen kein MHC-I mehr.

  1. Begründe, warum zytotoxische T-Zellen überhaupt Tumorzellen erkennen können.
  2. Deute die Beobachtung, dass verbleibende Tumorzellen kein MHC-I mehr tragen.
  3. Vergleiche den Tod einer Zelle durch Apoptose mit dem Platzen einer Zelle.
  4. Diskutiere ein Risiko der Therapie, wenn das Tumor-Peptid auch in gesunden Zellen vorkommt.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Veränderte Proteine → veränderte Peptide.
Hinweis zu Aufgabe b)
Selektion unter den Tumorzellen.
Hinweis zu Aufgabe c)
Bläschen oder Zellinhalt frei?
Hinweis zu Aufgabe d)
Selbsttoleranz wird umgangen.

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Tumorzellen präsentieren wie alle kernhaltigen Zellen Peptide ihrer Proteine auf MHC-I; veränderte Proteine liefern veränderte Peptide, die ein passender T-Zell-Rezeptor als fremd erkennt.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Tumorzellen mit MHC-I werden getötet; Zellen, die zufällig kein MHC-I bilden, entgehen den T-Zellen und vermehren sich weiter — eine Auslese (Selektion) resistenter Tumorzellen.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Apoptose: geordneter, programmierter Zelltod, DNA-Abbau, Zerfall in Membranbläschen, Aufnahme durch Fresszellen, keine Entzündung. Platzen (Nekrose): Zellinhalt wird frei, löst Entzündung aus, bei Virusinfektion können fertige Viren frei werden.

Erwartungshorizont zu Aufgabe d)

Kommt das Peptid auch in gesunden Zellen vor, greifen die veränderten T-Zellen auch gesundes Gewebe an — eine künstlich erzeugte Autoimmunreaktion. Vorteil (Tumorabbau) und Risiko (Organschäden) müssen abgewogen werden; ideal sind Peptide, die nur Tumorzellen tragen.