Immunsystem und Immunität beim Schwein: Haut

Es handelt sich um ein koordiniertes System, bei dem die einzelnen Elemente der physikalischen Barriere, nämlich Epithel, residente Immunzellen, lokale Mikroumwelt und Mikrobiom, zusammenarbeiten, um die Homöostase des Körpers aufrechtzuerhalten.

Die Haut besteht aus drei Hauptschichten sowie aus Anhangsorganen wie z.B. Haarfollikeln, Talgdrüsen und Schweißdrüsen (Abbildung 1).

1. Die Epidermis (20-26 μm dick) ist die erste äußere Schutzbarriere, und die kontinuierliche Abschilferung der Keratozyten sowie Feuchtigkeitsabgabe, niedriger pH-Wert, Sebum, Fettsäuren und kommensale Bakterien (bis zu 10¹² Mikroorganismen/m²) garantieren die Integrität der Haut und erschweren das Eindringen von Krankheitserregern.
2. Die Dermis (Corium) setzt sich aus einigen wenigen Fibroblasten sowie Kollagen- und Elastinfasern zusammen, enthält Blut- und Lymphgefäße und Zellen der angeborenen und erworbenen Immunität.
3. Die Subcutis besteht aus einer subepidermalen Fettschicht mit einigen Blut- und Lymphgefäßen.

Diese drei Schichten sind eng miteinander verbunden und bilden eine Barriere, die je nach Körperstelle 50 bis 120 μm dick ist: So ist die Haut in der Leiste und in den Achselhöhlen dünner als an anderen Stellen des Körpers.

Immunologische Komponenten der Epidermis

Die Keratinozyten stellen die ersten Verteidigungszellen dar und exprimieren eine breite Palette an PRRs (Pathogen Recognition Receptors) wie TLR (TLR-1, TLR-2, TLR-4, TLR-5 und TLR-6) sowie C-Typ-Lektin-Rezeptoren; sie sezernieren auch eine Vielfalt an proinflammatorischen Zytokinen und antimikrobiellen Peptiden (AMPs). Tatsächlich sind die Keratinozyten in der Lage, PAMPs (Pathogen Molecular Pattern) mithilfe der PPRs zu erkennen und durch Sekretion von Interleukinen (IL-1), IFNs. Zytokinen, Wachstumsfaktoren, Chemokinen und Defensinen eine Entzündung zu triggern. Sie sind auch zur MHC-Klasse-II-Expression und Antigenpräsentation fähig.

Das an der Oberfläche abgefangene Antigen wird von den Langerhans-Zellen (LC) aufgenommen und phagozytiert. Diese Zellen sind eine spezielle Untergruppe der epidermalen dendritischen Zellen und befinden sich zwischen den Keratinozyten des Stratum basale und Stratum spinosum. Langerhans-Zellen verarbeiten das Antigen und präsentieren es den nahe liegenden T-Helferzellen. In der porzinen Epidermis weisen die Langerhans-Zellen die typische Morphologie dendritischer Zellen auf und exprimieren MHC-Klasse-II-Moleküle sowie Oberflächenmoleküle wie CD1, CD172 und CD207.

Epidermale Langerhans-Zellen werden auch für die Aufrechterhaltung einer effizienten Zytotoxin-Antwort sowie für die Th17-Differenzierung, die durch die Sekretion von IL-6, IL-1β und IL-23 ausgelöst wird, benötigt. Beim Schwein sind 50-70 % der kutanen dendritischen Zellen Langerhans-Zellen.

Die porzine Epidermis enthält auch eine geringe Anzahl an γδT-Zellen, von denen die meisten residente Zellen der Haut und langfristige zytotoxische T-Gedächtniszellen sind. Bei Aktivierung können manche dieser Zellen infizierte Keratinozyten direkt abtöten und andere Zellen rekrutieren.

Immunglobuline können die Haut durch Transsudation durchqueren, und IgG1, IgG2 und IgA können auch lokal synthetisiert werden.

Video 1. Kutane Immunantwort.

Immunologische Komponenten der Dermis

CD1+-dendritische Zellen stellen die vorherrschenden und wichtigsten Immunzellen der Dermis dar. Eine Untergruppe dieser Zellen (dermale dendritische Zellen) kann Antigene präsentieren und eine primäre T-Zell-Antwort in den Lymphknoten induzieren, während eine andere Untergruppe (plasmozytoide dendritische Zellen) auf die Produktion großer Mengen an Typ-I-Interferon spezialisiert ist, die als Reaktion auf erkannte virale Nukleinsäuren erfolgt.

Die Dermis enthält eine große Anzahl an Lymphozyten; Schätzungen zufolge soll deren Zahl sogar höher sein als die Anzahl an Lymphozyten im Blutkreislauf. Das kutane Leukozyten-Antigen (CLA) lässt T-Zellen zur Dermis migrieren. Die wichtigsten Untergruppen von T-Zellen sind CD4+, Th1, Th2 und Th17.

Eine Untergruppe zirkulierender T-Zellen, die sich in der Haut befinden und IL-22 produzieren, konnte identifiziert werden; diese Zellen sind in der Lage, die Barrierefunktion an exponierten Körperoberflächen aufrechtzuerhalten.

Makrophagen (CD14+) finden sich selten in der Dermis; hingegen werden Monozyten, die rasch zu Makrophagen differenzieren, nach Verletzungen oder Entzündung effizient rekrutiert.

In der Dermis gibt es auch Natürliche Killerzellen (NK); Sie eliminieren mit Viren infizierte Zellen mittels nicht MHC-restriktiver Zytotoxizität. NK-Zellen werden durch Interferone oder andere von Makrophagen oder Keratinozyten freigesetzte Zytokine aktiviert. NK-Zellen exprimieren inhibierende Rezeptoren (KIR), die MHC-Klasse-I erkennen und dadurch unerwünschte Attacken auf gesunde Zellen des Organismus verhindern. Zielzellen werden über den Perforin–Granzym-Weg abgetötet.

Mastzellen sind ebenfalls wichtige immunologische Komponenten, da sie am Entzündungsgeschehen als Reaktion auf Pathogene beteiligt sind. Sie dienen als Wächterzellen und sind in der Lage, Gefahrensignale über TLRs zu erkennen und in der Folge rasch Entzündungsmediatoren wie Histamin, Leukotriene, Prostaglandin, proinflammatorische und immunmodulierende Zytokine (IL-1, IL-3 , Il-5, IL-6, GM-CSF, IL-4, IL-10, IL-13) und viele Chemokine freizusetzen. Diese Funktion kann durch verschiedene, sowohl IgE- als auch nicht IgE-abhängige Entzündungsstimuli induziert werden. Mastzellen können auch die MHC-Klasse-II-restriktive Antigenpräsentation ausüben und exprimieren spezifische Moleküle (B7-1, B7-2, CD40) für die Aktivierung der T-Lymphozyten.

Parasitäre und bakterielle Produkte werden von Mastzellen aufgenommen und verarbeitet und dann den T-Lymphozyten präsentiert.

Bei Hypersensibilitätsreaktionen vom Typ I (Allergie) sind die Mastzellen an der Entzündungsreaktion beteiligt und setzen Mediatoren frei, wenn allergenspezifisches IgE, das an ihrer Zelloberfläche an hoch-affine Immunglobulin-E-Rezeptoren (FcεRI) gebunden ist, bei einer zweiten Exposition gegenüber demselben Allergen reagiert.