Monozyten

Zellen der unspezifischen Immunabwehr

Monozyten sind Zellen des Blutes und gehören zum Zelltyp der weißen Blutkörperchen (Leukozyten). als Leukozyten sind die Monozyten an der Immunabwehr beteiligt und nehmen eine Schlüsselstellung zwischen angeborenem und erworbenen Immunsystem ein. Sie sind als Teil der unspezifischen Immunabwehr für die Beseitigung körperfremden Materials in Form von Krankheitserregern oder Fremdkörpern zuständig und aktivieren zusätzlich durch ihre Fähigkeit der Antigenpräsentation auch die Zellen des adaptiven Immunsystems.

Weiterhin sind sie in der Lage, vom Blut in angrenzende Gewebeschichten einzuwandern und sich dort in andere Zellen zu differenzieren.

Was sind Monozyten?

Die Monozyten sind zur Zellgruppe der Leukozyten gehörig. Leukozyten, auch weiße Blutkörperchen genannt, sind neben mechanischen und biochemischen Barrieren, die zellulären Anteile der körperlichen Immunabwehr. Die Leukozyten gehören zu den drei Zellreihen des menschlichen Blutes, zu denen neben den Leukozyten auch die Erythrozyten, die Roten Blutkörperchen und die Thrombozyten, die Blutplättchen, zählen. Die Leukozyten binden dabei im Gegensatz zu den zwei anderen Zellreihen, kein Hämoglobin, den eisenhaltigen roten Blutfarbstoff, und werden deshalb auch weiße Blutkörperchen genannt.

Die Monozyten zirkulieren frei mit dem Blut durch den Körper und können von dort aus auch in das angrenzende Gewebe diffundieren. Im Gewebe durchlaufen sie eine Transformation zu Makrophagen, den Fresszellen. Die wichtigste Aufgabe der Monozyten während ihres Aufenthaltes in der Blutbahn und als Makrophagen in den Gewebeschichten besteht in der Aufnahme von Fremdkörpern und Krankheitserregern durch einen Vorgang, der sich Phagozytose nennt.

Die Phagozytose ist ein Prozess der Einverleibung eines zellfremden Partikels in den Zellkörper, durch eine an der Zelloberfläche entstehende Einstülpung. Dadurch entsteht eine Höhle in der Zellwand, die sich um das Partikel herum schließt und es in das Zellinnere aufnimmt. Hier wird das Fremdmaterial dann durch den Einsatz spezieller Verdauungsenzyme zersetzt.

Die Monozyten wandern nur einen zwischen 12 Stunden und drei Tagen dauernden Zeitrum frei im Blut herum. Anschließend diffundieren sie in an den Blutkreislauf angrenzende Gewebeschichten um sich dort zu Riesenfresszellen, fachsprachlich Makrophagen genannt, zu entwickeln. Im Gewebe angelangt, erfüllen die Makrophagen zahlreiche „Reinigungsaufgaben“, die von der Beseitigung abgestorbener Zellreste, mutierter Tumorzellen oder Erregern, bis zur Aufnahme körperfremder Stoffe reichen. Hinzu kommt eine unterstützende Wirkung bei der Wundheilung.

Funktionen & Aufgaben

Durch ihre Eigenschaft, Fremdmaterial durch Phagozytose aufnehmen und verarbeiten zu können, gehören Monozyten dem angeborenen Immunsystem des Körpers an. Das Immunsystem des menschlichen Körpers umfasst dabei drei Bereiche. Neben dem zellulären Immunsystem existieren noch mechanische und chemische Barrieren gegen infektiöse Erreger. Diese sind beispielsweise die Haut, die bereits als physische Barriere darstellt oder die verdünnte Salzsäure des Magens, die beinahe alle organischen Substanzen zersetzten kann.

Das zelluläre Immunsystem des Menschen umfasst im Weiteren das adaptiere und das innate (angeborene, unspezifische) Immunsystem. Die unspezifische zelluläre Immunabwehr ist in der Lage, Erreger und Fremdstoffe auf zellulärer Ebene zu bekämpfen. Die Aufnahme von Erregern und Giftstoffen durch die Monozyten und Makrophagen ist fest in die Erbinformation programmiert und lebenslang wirksam.

Ebenso gehören Funktionen wie das Produzieren von Zytokinen und Chemokinen zur Immunantwort der Monozyten. Zytokine dienen dabei als Kommunikationsmittel zwischen Zellen, um Reaktionen bei ihnen auszulösen. Monozyten können auf diese Weise Entzündungsreaktionen des Gewebes provozieren. Chemokine stellen chemische Lockstoffe für Zellen dar, mit deren Hilfe Monozyten weitere Abwehrzellen an eine betroffene Stelle locken können.

Neben diesen unspezifischen Immunfunktionen nehmen die Monozyten aber auch für die adaptive Immunabwehr eine wichtige Stellung ein. Sie haben damit die bereits angedeutete Zwischenstellung zwischen beiden, sich einander ergänzenden Systemen, inne. Das adaptive Immunsystem ist unterstützend zur angeborenen Immunabwehr tägig und zur Anpassung an neue Erreger befähigt.

Eine wichtige Aufgabe für die Adaption der Immunabwehr nehmen die Monozyten über ihre Fähigkeit zur sogenannten Antigen-Präsentation wahr. Monozyten verfügen über die Eigenschaft, Teile der von ihnen phagozystierten Mikroorganismen, also aufgenommenen und verarbeiteten (verdauten) Materials, an ihrer Oberfläche abzubilden.

Sie lagern in diesem Vorgang Materialteile der organischen Fremdpartikel an ihrer Zellwand ab. Andere Immunzellen, die Lymphozyten, erkennen nun diese präsentierten, Antigene genannten Teile, und produzieren entsprechende Antikörper, durch welche die Erreger schneller zu bekämpfen sind.

Unter dem Begriff Antigen wird eine heterogene Gruppe körperfremder, organischer Stoffe zusammengefasst, die meist Proteine, aber auch andere Stoffe wie Kohlenhydrate oder Lipide umfasst. Charakteristisch für Antigene ist die Reaktion des Immunsystems auf sie, die entweder durch Antikörper oder Lymphozyten direkt erfolgt.

Lymphozyten gehören zum adaptiven Immunsystem, also zur spezifischen Abwehr. Die adaptiere Immunabwehr ist in der Lage sich an neue oder veränderte Krankheitserreger anzupassen, indem sie die spezifischen Strukturen der Krankheitserreger zu erkennen lernt. Diese Strukturen werden als Antigene bezeichnet und wirken auf die Abwehrzellen wie eine Signatur. Die Lymphozyten markieren mit den von ihnen produzierten Antikörpern schädliche Viren oder Bakterien als fremd oder zerstören infizierte Zellen.

Eine zelluläre Müllabfuhr

Auf die Differenzierungsfähigkeit der Monozyten wurde bereits kurz eingegangen. Sie können in das Gewebe einwandern und differenzieren sich dabei zu Makrophagen aus. Diese Riesenfresszellen können Fremdproteine im Gewebe erkennen, diese aufnehmen und zerkleinern. Dabei setzten sie Lockstoffe frei, um andere Abwehrzellen anzulocken. Auch setzen Zytokine frei, um im infizierten oder beschädigten Gewebeabschnitten Entzündungsreaktionen hervorzurufen.

Die Makrophagen beseitigen aber nicht nur körperfremde Material, sondern auch körpereigenes in Form abgestorbener oder beschädigter Zellen. Körperfremdes Material meint dabei nicht nur organische Stoffe, sondern auch anorganische Partikel wie z. B. durch Tabakrauchen in die Lunge gelangte Teerpartikel. Die Fresszellen wandern in das Lungengewebe ein, vergrößern sich dort zu Riesenfresszellen und nehmen die Schmutzpartikel in sich auf, die allerdings nicht verdaut werden können.

Nach erfolgreich bekämpfter Infektion sind sie ebenso der Heilung beteiligt, indem sie durch den Ausstoß von Signalsubstanzen Bildung von Narbengewebe und Blutgefäßen fördern.

Diese unspezifische Immunabwehr entwickelte sich schon sehr früh in der Evolutionsgeschichte des Lebens.

Die Monozyten sind somit zuständig für:

  • Zersetzung von Krankheitserregern,
  • Entsorgung von Zellresten und Fremdstoffen,
  • Antigenpräsentation zur Adaption des Immunsystems,
  • als Makrophagen zum Gewebeschutz vor Erregern,
  • zur Signalübermittlung für die Auslösung zellulärer Prozesse wie Entzündungsreaktionen oder der Wundheilung verschiedener Gewebearten.

Anatomie & Aufbau

Monozyten werden als Teil der Hämatopoese, der Blutbildung, im Knochenmark gebildet. Sie gehören mit einem Durchmesser von 5 – 24 µm (Mikrometer, ein Millionstel Meter oder ein tausendstel Millimeter) zu den größten Vertretern der Leukozyten. Sie besitzen einen charakteristischen bohnenförmigen, großen Kern. Sie stellen allerdings keine homogene Zellpopulation dar, sondern unterteilen sich in verschiedene Unterpopulationen, die nach sogenannten Oberflächenmarkern unterschieden werden.

Diese Oberflächenmarker, auch Zelltypmarker genannt, sind für unterschiedliche Typen von Zellen charakteristische Moleküle an den Oberflächen der Zellwände. Durch diese Marker können diese Typen auch in Laboruntersuchungen voneinander unterschieden werden, ohne sie beispielsweise Mikroskopieren zu müssen. Durch Marker können Zellen auch gezählt, also ihre Konzentration im Blut nachgewiesen werden.

Die Oberflächenmarker werden wissenschaftlich systematisch katalogisiert. Die meisten Monozyten tragen den Oberflächenmarker CD14, einige zusätzlich noch CD16. Dabei handelt es sich um zwei Repräsentanten der Unterscheidungsgruppen (Cluster oft Differentation, CD abgekürzt) des wissenschaftlichen Katalogsystems der Oberflächenmarker.

Letztlich beruht auch die Antigenpräsentation und damit die Adaptionsfähigkeit des Immunsystems auf Oberflächenmarkern. Monozyten lagern Teile der von ihnen phagozystierten Zellen als Marker an ihren Zelloberflächen an.

Allmähliche Differenzierung
Während ihrer Zytogenese (Entstehungsprozess als Zelle) durchlaufen die Monozyten eine Phase der Reifung. Monozyten werden nicht sofort im Knochenmark gebildet, sondern durchleben erst verschiedene Entwicklungsphasen, während der sie sich nach und nach aus Vorformen zu fertigen Fresszellen entwickeln. Ursprünglich entstehen Monozyten aus bipoenten Stammzellen, das heißt aus Zellen, die in der Lage sind, sich in zwei verschiedene Zelltypen zu differenzieren. Über weitere zelluläre Vorstufen, den Hämozytoblasten, Monoblasten und Promonozyten entwickeln sich schließlich die Monozyten.

Nach ihrer Entstehung können Monozyten entweder nur in der Blutbahn zirkulieren oder aber in Organen gespeichert werden. Der wichtigste Speicherort der Monozyten ist hierbei die Milz, von wo aus sie dann bei im Bedarfsfall in die Blutbahn abgegeben werden können.

Krankheiten, Beschwerden & Störungen

Monozyten sind selbst meist nicht direkt der Mittelpunkt einer Krankheit, sondern treten eher als Symptome von Beschwerden in Erscheinung. Man spricht dabei von Monozyten-assoziierten Krankheiten und meint damit Krankheiten, die sich über den Zustand der Monozyten diagnostizieren lassen.

So sind manche Beschwerden mit atypischen Monozytenkonzentrationen im Blut verbunden. Insbesondere bei Krankheiten die das Blut selbst betreffen, sowie entzündlichen oder nekrotischen Schädigungen des Gewebes tritt eine veränderte Monozytenanzahl auf.

Eine verminderte Anzahl von Monozyten im Blut ist die Monozytopenie. Diese tritt häufig im Rahmen einer Leukämie auf, bei der das lymphatische System der Blutbildung erkrankt, wodurch es zur Störung der Genese funktionstüchtiger Blutzellen kommt. Dies betrifft sowohl die weißen als auch die roten Blutzellen. Statt den gesunden Zellentstehungen kommt es zu einer Überproduktion der Vorläuferzellen weißer Blutzellen, die als Leukämiezellen bezeichnet werden und das Knochenmark überfluten.

Ein anormaler Anstieg der Monozytenkonzentration im Blutkreislauf kann ebenfalls vorkommen und wird klinisch als Monozytose beschrieben. Die Monozytose ist eine spezielle Form der Leukozytose, einer Übersteigerten Zahl von Leukozyten im Blut.

Eine Monzytose tritt häufig als Symptom bei chronischen Entzündungen und Nekrosen, dem Absterben von Gewebeteilen, auf. Ebenfalls von einem Anstieg der Monozytenkonzentration sind Krankheiten mit vermehrter Phagozytose begleitet, dies betrifft von Bakterien oder Pilzen verursachte Infektionskrankheiten, da hier sehr viele infektiöse Erreger in die Blutbahn gelangen und von den Monozyten bekämpft werden müssen. Als Immunantwort schüttet der Organismus stärker Monozyten aus.

Monozyten können allerdings auch selbst direkt von einer Schädigung betroffen sein. Diese und ihre differenzierte Form der Makrophagen benötigen zur Aufrechterhaltung ihrer Funktion das sogenannte Low Density Lipoprotein (Lipoprotein mittlerer Dichte). Das ldl ist funktionell eng mit dem Fettstoffwechsel verbunden.

Lipoproteine sind aus Proteinen (den wichtigsten Substanzen zum Zellaufbau und ihrer Funktionalität) und Lipiden (Fetten) bestehende chemische Komplexe. Kommt es zu einer Oxidation des Proteinanteils im Komplex, kann dieses veränderte ldl von den Monozyten nicht mehr verarbeitet werden und häuft sich in ihrem Zellinnern an.

Es kommt zur sogenannten Schaumzellenbildung. Dieses Phänomen beschreibt von unverarbeiteten durch Oxidation veränderten Lipoprotein aufgeblähte Makrophagen. Diese Störung wird als eine der Hauptursachen von Ateriosklerose, einer Systemerkrankung der Arterien, die zu Substanzablagerungen in den Gefäßen und ihrer Verengung führt, angesehen.

Sonderfälle der Immunabwehr durch Monozyten

Manche Erreger sind durch eine sie umgebende Schutzschicht resistent gegenüber der Phagozytose. Sie können zwar von den Monozyten aufgenommen, nicht aber vernichtet werden. Deshalb besteht bei diesen Erregern auch nicht die natürliche Möglichkeit der Antigenpräsentation.

Dennoch kann sich der Körper auch vor von diesen ausgelösten Infekten schützen. Dazu umschließen Makrophagen die Erreger und mit Hilfe weiterer Monozyten, die sich um die Zelle anlagern, wird der Erreger wie in einem Gefängnis, dessen Bausteine aus Zellen bestehen, umgeben. Die Zellen im Innern des Gefängnisses sterben ab, doch der Erreger vom Organismus ferngehalten.

Doch manche Erreger können auch in diesem zellulären Gefängnis überleben. So bei dem Erreger der Tuberkolose, der aus eingeatmeter Luft in die Lunge gelangt und dort von Makrophagen eingefangen wird. Die Makrophage mit eingeschlossenem Tuberkoloseerreger (das Bakterium Mycobacterium tuberculosis) wird von weiteren, durch Lockstoffe aus dem Blut herbeigeholten Monozyten, die sich zu Epitheloidzellen, „hautähnlichen“ Zellen, entwickeln, umschlossen.

Dieses kompakte Zellgebilde kann so jahrelang aufrechterhalten werden und zerfällt erst, wenn durch eine Immunschwäche die äußere, noch lebendige Zellschicht schwächer wird, wodurch der Erreger entkommen kann und es zu einer akuten Infektion kommen kann.

Typische & häufige Erkrankungen

 

  • Atypische Monozytenkonzentrationen im Blut können auf Monozyten-assoziierte Krankheiten hinweisen.
  • Die Monozytopenie ist die atypisch verminderte Menge von Monozyten im Blut. Dies tritt als Symptom einer Leukämie auf.
  • Die überhöhte Konzentration von Monozyten im Blut ist die Monozytose, die Hinweis auf Entzündungen oder Nekrosen geben kann.
  • Störungen der Funktionstätigkeit der Monozyten kann durch oxidiertes ldl entstehen. Die Makrophagen benötigen ldl und können die veränderte Form zwar aufnehmen, aber nicht verarbeiten.
  • Schützt sich ein Erreger vor der Phagozystierung durch die Monozyten, können diese den Erreger wie in einem zellulären Gefängnis einschließen und ihn so von einer Ausbreitung im Körper abhalten. Die Monozyten verwandeln sich dazu in Epitheloidzellen und lagern sich um den Erreger an.

Fragen & Antworten

Wie wird die Anzahl der Monozyten im Blut bestimmt?

Die Anzahl der Monozyten wird im Zuge des sogenannten großen Blutbildes erstellt. In einem medizinischen Blutbild wird die Zusammensetzung der zellulären Bestandteile einer ärztlich entnommenen Blutprobe bestimmt. Das große Blutbild besteht aus dem kleinen Blutbild und dem ergänzenden Differentialblutbild. Im kleinen Blutbild werden lediglich die grundlegenden Zellreihen des Blutes (Leukozyten, Thrombozyten und Eurozyten), der rote Blutfarbstoff Hämoglobin und verschiedene Konzentrationen und Verhältnisse gemessen.

Das Differentialblutbild ergänzt diese Messungen noch um eine differenzierte Leukozytenanalyse. Hier werden also die verschiedenen Unterklassen der weißen Blutkörperchen bestimmt und ihre Konzentrationen gemessen. Dies geschieht über die Nachweise der betreffenden Biomarker in der Blutprobe, durch die einzelne Zellpopulationen eindeutig nachweisbar sind.

Was haben Monozyten mit dem Herzinfarktrisiko zu tun?
Herzrhythmusstörungen und hier speziell das sogenannte Vorhofflimmern können auf ein vermehrtes Schlaganfallrisiko hinweisen. Herzrhythmusstörungen sind durch ungleichmäßige Erregungszustände des Herzmuskels gekennzeichnet. Es kommt zu einem unregelmäßigen Herzschlag.

Ein Schlaganfall als plötzliche Unterversorgung des Gehirns mit Blut wird meist durch ein von einem Blutgerinsel verstopften, wichtigen Gefäß verursacht. Das Vorkammerflimmern ist vor allem dann ein Warnsignal für einen möglichen Schlaganfall, wenn es zusammen mit einem Blutgerinsel im Herzvorhof auftritt. Es ist möglich, diese Kombination von Herzrhythmusstörung und Blutgerinsel anhand von Biomarkern im Blut nachzuweisen.

Hier spielen die Monozyten eine entscheidende Rolle: Zum einen können in der Risikogruppe sogenannte Monozyten-Plättchen-Aggregate (MPA) nachgewiesen werden, die für Blutplättchen- und Monozytenaktivierung verantwortlich sind, aber auch auf eine verminderte Fließgeschwindigkeit des Blutes im Vorhof und damit auf ein Gerinsel hinweisen, zum anderen ist der Gehalt des Biomarkers CD11b an den Monozyten besonders erhöht.

Das CD11b – Antigen weist dabei auf eine Entzündung des Vorhofes hin. Dabei wird von einem engen Zusammenhang zwischen Entzündungsprozessen und Vorhofflimmern mit Blutgerinseln ausgegangen. Es ist somit durch eine Blutuntersuchung möglich, die Risikogruppe für einen Schlaganfall von Patienten mit lediglich der speziellen Herzrhythmusstörung ohne Blutgerinsel zu unterscheiden. Dies hat Auswirkungen auf den jeweiligen Therapieverlauf der beiden Gruppen.

Welche Wechselwirkungen gibt es zwischen Psyche und Monozyten?
Ebenfalls über das Herz verläuft der Einfluss der Psyche auf die Monozytenkonzentration im Blut. Durch anhaltenden, intensiven Stress kommt es zu einer vermehrten Aktivierung des sympathischen Nervensystems, dass unwillkürlich laufende Körperfunktionen, wie auch die Herzarbeit, steuert.

Durch einen neuroimmunologischen Prozess wird durch diese vermehrte Aktivierung des sympathischen Nervensystems die Milz, die Speicherort für die Monozyten ist, zur vermehrten Ausschüttung dieser Immunzellen veranlasst. Dieser Vorgang kann nun für Menschen gefährlich werden, die entweder unter Ateriosklerose, also unter Ablagerungen in den Blutgefäßen, leiden oder einen Herzinfarkt überstanden haben.

Denn die weißen Blutkörperchen attackieren zwar die arteriosklerotischen Ablagerungen in den Arterien, wirken aber gleichzeitig auch Entzündungsfördernd.

Damit droht nun aber ein Abriss der Ablagerungen, die frei in die Blutbahn gelangen. Dadurch steigt, zusammen mit Entzündungen der Gefäße, das Risiko einer Thrombose, einer GefäßErkrankung bei der das Blutgefäß durch ein Blutgerinsel, einen Thrombus, verstopft wird. Dieser Verschluss eines Gefäßes kann im schlimmen Fall in einem Herzinfarkt resultieren.

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