Das menschliche Auge .

Das okuläre Immunsystem schützt das Auge vor Infektionen und reguliert Heilungsprozesse nach Verletzungen. Das Innere des Auges ist zwar stark durchblutet, enthält aber keine Lymphgefäße . Zahlreiche Immunzellen , vorwiegend Makrophagen , dendritische Zellen und Mastzellen , befinden sich in der Uvea . [ 1 ] Diese Zellen bekämpfen Infektionen im Augeninneren, und Entzündungen im Augeninneren können sich als Uveitis (einschließlich Iritis ) oder Retinitis manifestieren . Die Hornhaut des Auges ist immunologisch ein besonderes Gewebe. Durch den ständigen Kontakt mit der Außenwelt ist sie anfällig für eine Vielzahl von Mikroorganismen, und ihre feuchte Schleimhautoberfläche macht sie besonders angriffsgefährdet. Gleichzeitig erschwert das Fehlen von Blutgefäßen und die relative immunologische Trennung vom Rest des Körpers die Immunabwehr. Schließlich ist die Hornhaut ein multifunktionales Gewebe. Sie trägt maßgeblich zur Brechkraft des Auges bei und muss daher eine bemerkenswerte Transparenz aufweisen. Gleichzeitig dient sie als Barriere, um das Eindringen von Krankheitserregern in das übrige Auge zu verhindern, ähnlich wie Dermis und Epidermis die darunterliegenden Gewebe schützen. Immunreaktionen in der Hornhaut gehen sowohl von umliegenden, vaskularisierten Geweben als auch von angeborenen Immunzellen aus, die sich in der Hornhaut befinden.

Immunologische Schwierigkeiten der Hornhaut

Die wichtigste Funktion der Hornhaut besteht darin, Licht zu übertragen und zu brechen, um scharfe (hochauflösende) Bilder auf der Netzhautrückseite zu erzeugen. Hierfür ist das Kollagen in der Hornhaut hochgradig geordnet: Die Kollagenfasern haben einen Durchmesser von 30 Nanometern und sind in einem Abstand von 60 Nanometern angeordnet, um die Lichtstreuung zu minimieren. [ 2 ] Darüber hinaus ist das Gewebe nicht vaskularisiert und enthält – abgesehen von einigen dendritischen Zellen (DC) – keine Lymphozyten oder andere Abwehrmechanismen. [ 3 ] Beide Faktoren bedingen die geringe Zellzahl in der Hornhaut. Dies erfordert jedoch, dass Immunzellen in relativer Entfernung gehalten werden, wodurch eine Zeitverzögerung zwischen dem Kontakt mit einem Krankheitserreger und dem Auslösen einer Immunantwort entsteht. [ 4 ] Daher stammen viele Immun- und Schutzreaktionen in der Hornhaut, wie z. B. die Befeuchtung und Nährstoffversorgung, aus nicht-lokalen Quellen, wie der Bindehaut.

Immunreaktionen der Hornhaut

Angeborene Immunreaktionen schützen unspezifisch vor Krankheitserregern und Toxinen. Sie bilden eine natürliche Barriere gegen Hornhautinfektionen und dienen gleichzeitig als primärer, von Geburt an vorhandener Abwehrmechanismus. So können beispielsweise die Augenhöhle und das Augenlid sowohl vor traumatischen Ereignissen [ 4 ] als auch vor Fremdkörpern, die Mikroorganismen enthalten können, schützen. Weitere Bestandteile des angeborenen Immunsystems des Auges sind Tränenflüssigkeit, Epithelzellen, Keratozyten , Hornhautnerven, das Komplementsystem und Interferone.

Erworbene Immunantworten sind deutlich spezifischer gegen bestimmte Krankheitserreger als angeborene. Diese Prozesse sind zellvermittelt und werden unter anderem von Langerhans-Zellen in der Hornhaut gesteuert. Diese Langerhans-Zellen sind Antigen-präsentierende Zellen, die Bestandteile eindringender Krankheitserreger aufnehmen und damit eine Immunantwort auslösen. Zellvermittelte Immunantworten wirken zwar deutlich langsamer, sind aber effizienter. Sie können jedoch umliegendes Gewebe schädigen und dadurch das Sehvermögen beeinträchtigen.

Schleimhautassoziiertes lymphatisches Gewebe

Sowohl angeborene als auch erworbene Immunantworten spielen eine wichtige Rolle in der Augenabwehr. Ein zentraler Mechanismus, in den beide integriert sind, ist das Netzwerk lymphatischer Zellen, das das mukosaassoziierte lymphatische Gewebe (MALT) bildet. MALT ist ein Hauptbestandteil aller Schleimhautorgane, einschließlich der Atemwege, des Genitaltrakts, des Verdauungstrakts und der Augen. Es ist bekannt, dass regulierte Migrationen von Immunzellen zwischen diesen Schleimhautorganen stattfinden. Die Rolle von MALT in der menschlichen Augenabwehr ist jedoch noch nicht vollständig geklärt. Es ist bekannt, dass die Tränendrüsen und die Bindehaut durch die Sekretion von Immunglobulinen und lymphatischem Gewebe zur Augenabwehr beitragen. Letzteres ist in Ansammlungen von Lymphfollikeln sowie in diffusem lymphatischem Gewebe organisiert. [ 5 ] In der follikulären Form des MALT werden Antigene von den Follikeln aufgenommen und von antigenpräsentierenden Zellen den Lymphozyten präsentiert. Dies führt zur Aktivierung von B- und T-Zellen, die die Immunreaktion auslösen. Diffuses lymphatisches Gewebe besteht hingegen hauptsächlich aus eingestreuten Effektorzellen. [ 6 ] Im Allgemeinen führen beide Wege zur Aktivierung und Migration von Immunzellen innerhalb der Schleimhautgewebe, einschließlich der Bindehaut.

Konjunktivale Immunantwort

Die Bindehaut bedeckt die Sklera (das Weiße des Auges) sowie die Innenseiten der Augenlider und versorgt das darunterliegende und umliegende Gewebe mit Nährstoffen. Sie ist zudem eines der am nächsten zur Hornhaut vaskularisierten Gewebe und stellt daher eine wichtige Quelle für Immunzellen der Hornhaut dar . Die Bindehaut produziert nicht nur IgA , ähnlich wie die Tränendrüsen , sondern enthält auch Makrophagen, neutrophile Granulozyten, Mastzellen, Lymphozyten und weitere Bestandteile des allgemeinen mukosalen Immunsystems. [ 6 ] Wie der übrige MALT-Pfad besitzt auch die Bindehaut Lymphfollikel, die sich in der Pubertät entwickeln und im Alter zurückgehen, sowie diffuses lymphatisches Gewebe. Die in der Bindehaut vorkommenden Makrophagen spielen eine Rolle bei der Modulation der T-Zell-Immunantwort und der Vermittlung sowohl der angeborenen als auch der erworbenen Immunantwort.

Immunantwort der Tränendrüse

Biologische Prozesse, die in der Tränenflüssigkeit aktiv sein könnten, basierend auf Daten der Gen-Ontologie . Nach de Souza et al., 2006. [ 7 ]

Der Tränenfilm besteht aus drei Schichten: der Lipid-, der wässrigen und der Muzinschicht. [ 8 ] Diese tragen zur Bildung einer glatten Oberfläche bei, die die Lichtbrechung erleichtert, die Lidbewegung befeuchtet, Gase wie Sauerstoff und Kohlendioxid passiv transportiert und die Hornhaut schützt. Letztere Funktion wird durch die verschiedenen Funktionen der einzelnen Schichten des Tränenfilms gewährleistet. Tränen umhüllen die Hornhautepithelzellen mit Feuchtigkeit und verhindern so deren Austrocknung und Schwächung. Die flüssige Schicht des Tränenfilms besitzt zudem antimikrobielle Eigenschaften, die auf das Vorhandensein von Lysozymen , Laktoferrinen , Lipocalin und Beta-Lysin zurückzuführen sind . Diese Stoffe unterstützen die Abwehr von Krankheitserregern, beispielsweise durch die Lyse bakterieller Zellwände, die Verhinderung der Anhaftung von Bakterien und Viren, Entzündungsreaktionen und Entgiftung. Darüber hinaus können weiße Blutkörperchen über den Tränenfilm zur Hornhautoberfläche transportiert werden, und sowohl toxische Substanzen als auch Ablagerungen können durch den Tränenfilm verdünnt und weggespült werden. [ 9 ] Der Tränenfilm enthält ebenfalls Immunglobuline , insbesondere IgA , das in deutlich höheren Konzentrationen als im Serum vorkommt. IgA verhindert nachweislich die Bindung von Bakterien. Zusammen mit einem weiteren im Tränenfilm vorhandenen Immunglobulin, IgG , kann IgA zudem Viren neutralisieren und an Bakterien binden, wodurch deren Erkennung über andere Wege erleichtert wird.

Hornhautepithelzellen

Die Epithelzellen der Hornhaut bilden eine physikalische Barriere, die verhindert, dass Mikroorganismen in das Innere der Augenkammer gelangen. Diese ist durch dichte Zellverbindungen effektiv vom restlichen Körper abgetrennt. Gleichzeitig sezernieren die Hornhautepithelzellen Zytokine, um die mikrobielle Abwehr zu aktivieren. [ 10 ] Ein Zytokin, Interleukin (IL)-1α , wird in den Epithelzellen gespeichert und bei einer Ruptur der Zellmembran durch Infektion oder Trauma automatisch freigesetzt. Langfristig kann IL-1α jedoch nicht nur zu einer verstärkten Immuninfiltration der Hornhaut, sondern auch zu Neovaskularisation (Bildung neuer Blutgefäße) führen, was einen Verlust der Hornhauttransparenz zur Folge haben kann. Daher wurde festgestellt, dass die Hornhaut auch einen IL-1α-Antagonisten, IL-1RN , sezerniert. Dieser verringert die Leukozyteninvasion der Hornhaut und hemmt die Neovaskularisation, wodurch das Sehvermögen erhalten bleibt. [ 11 ]

Hornhautkeratozyten

Keratozyten sind abgeflachte Zellen, die im Hornhautstroma verteilt vorkommen. Ihre Hauptaufgabe besteht vermutlich in der Aufrechterhaltung der extrazellulären Matrix aus Kollagenlamellen, die sie umgeben. Keratozyten spielen jedoch auch eine Abwehrrolle bei der Invasion von Krankheitserregern. Sie können durch IL-1α (sezerniert von Hornhautepithelzellen) und Tumornekrosefaktor (TNF)-α zur Produktion von IL-6 und Defensinen angeregt werden . IL-6 wirkt synergistisch mit anderen Interleukinen und verstärkt so die Kostimulation anderer Immunprozesse sowie die Antikörpersekretion. Defensine besitzen ein breites antimikrobielles Wirkungsspektrum gegen Bakterien, Pilze und Viren und beschleunigen die Heilung geschädigter Epithelzellen. [ 12 ] [ 13 ] Es wurde außerdem festgestellt, dass das Vorhandensein sezernierter Defensine durch Hornhautkeratozyten mit Fällen von Hornhauttransplantatabstoßung korreliert, [ 14 ] was darauf hindeutet, dass diese Peptide eine Rolle bei der Gewebeabstoßung spielen könnten. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Keratozyten bei Infektionen mit dem Herpes-simplex-Virus auch IL-8 sezernieren, welches Neutrophile anlockt. [ 15 ]

Hornhautnerven

Die Nerven der Hornhaut dienen der Abwehr, indem sie das Vorhandensein von Fremdkörpern auf der Hornhautoberfläche erkennen. Dies führt zu Reflexreaktionen wie verstärkter Tränensekretion, Lidschlag und der Freisetzung von Neuropeptiden, welche die Zytokinaktivierung auslösen können. [ 16 ]

Siehe auch

Referenzen

  1. ^ PG McMenamin, Die Verteilung von Immunzellen in der Uvea des normalen Auges. Eye, 1997. 11(Pt 2): S. 183-93.
  2. ^ Quantock, AJ und RD Young, Entwicklung des Hornhautstromas und die Kollagen-Proteoglykan-Assoziationen, die seine Struktur und Funktion mitbestimmen. Dev Dyn, 2008. 237(10): S. 2607-21.
  3. ^ Hamrah, P., et al., Das Hornhautstroma ist mit einer signifikanten Anzahl residenter dendritischer Zellen ausgestattet. Invest Ophthalmol Vis Sci, 2003. 44(2): S. 581-9.
  4. ^ a b Akpek, EK und JD Gottsch, Immunabwehr an der Augenoberfläche. Eye, 2003. 17(8): S. 949-56.
  5. ^ Hein, WR, Organisation des mukosalen lymphatischen Gewebes. Curr Top Microbiol Immunol, 1999. 236: S. 1-15.
  6. ^ a b Knop, E. und N. Knop, Die Rolle des augenassoziierten lymphatischen Gewebes beim immunologischen Schutz der Hornhaut. J Anat, 2005. 206(3): S. 271-85.
  7. ^ de Souza GA, Godoy LM, Mann M (2006). „Identifizierung von 491 Proteinen im Tränenflüssigkeitsproteom zeigt eine große Anzahl von Proteasen und Proteaseinhibitoren“ . Genome Biol. 7 (8): R72. doi : 10.1186/gb-2006-7-8-R72 . PMC  1779605. PMID  16901338 .
  8. ^ Tiffany, JM, Der normale Tränenfilm. Dev Ophthalmol, 2008. 41: S. 1-20.
  9. ^ Knop, E. und N. Knop, Anatomie und Immunologie der Augenoberfläche. Chem Immunol Allergy, 2007. 92: S. 36-49.
  10. ^ Niederkorn, JY, JS Peeler und J. Mellon, Phagozytose partikulärer Antigene durch Hornhautepithelzellen stimuliert die Interleukin-1-Sekretion und die Migration von Langerhans-Zellen in die zentrale Hornhaut. Reg Immunol, 1989. 2(2): S. 83-90.
  11. ^ Moore, JE, et al., Das mit der konjunktivalisierten Kornea assoziierte Entzündungsmilieu und seine Veränderung durch IL-1 RA-Gentherapie. Invest Ophthalmol Vis Sci, 2002. 43(9): S. 2905-15.
  12. ^ McDermott, AM, Die Rolle antimikrobieller Peptide auf der Augenoberfläche. Ophthalmic Res, 2009. 41(2): S. 60-75.
  13. ^ Sosne, G., et al., Thymosin beta 4 promotes corneal wound healing and decreases inflammation in vivo following alkali injury. Exp Eye Res, 2002. 74(2): p. 293-9.
  14. ^ Gottsch, JD, et al., Defensin-Genexpression in der Hornhaut. Curr Eye Res, 1998. 17(11): S. 1082-6.
  15. ^ Oakes, JE, et al., Die Induktion der Interleukin-8-Genexpression ist mit einer Herpes-simplex-Virus-Infektion menschlicher Hornhautkeratozyten, nicht aber menschlicher Hornhautepithelzellen assoziiert. J Virol, 1993. 67(8): S. 4777-84.
  16. ^ Muller, LJ, L. Pels und GF Vrensen, Ultrastrukturelle Organisation der menschlichen Hornhautnerven. Invest Ophthalmol Vis Sci, 1996. 37(4): S. 476-88.