Makrophage

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 3. November 2016
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Makrophagen (Fresszellen) sind weiße Blutkörperchen, die zum entwicklungsgeschichtlich ältesten angeborenen zellulären Immunsystem gehören. Makrophagen können aus der Blutbahn austreten und im Körpergewebe als Gewebsmakrophagen mehrere Monate als eine Art Polizei auf Wachstation überdauern.

Eine ihrer Hauptaufgaben besteht darin, infektiöse Bakterien, entartete körpereigene Zellen oder Toxine amöbenartig zu umfließen und zu phagozytieren, also zu „fressen“ oder anderweitig unschädlich zu machen und abzutransportieren.

Inhaltsverzeichnis

Was ist die Makrophage?

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, gehören zu den Phagozyten und damit zum angeborenen zellulären Teil der Immunantwort. Sie entwickeln sich bei Bedarf aus Monozyten, die sich im Knochenmark aus Stammzellen bilden und in die Blutbahn eintreten.

Bei Vorliegen einer virösen oder bakteriellen Infektion, die vom Immunsystem erkannt worden ist, bewegen sich die Monozyten in die Nähe des Infektionsherdes, verlassen die Blutbahn und differenzieren sich zu voll funktionsfähigen Makrophagen aus. Am Infektionsherd können sie die infektiösen Keime phagozytieren, indem sie die Partikel vollständig umschließen und mittels bestimmter Enzyme biochemisch-katalytisch zerlegen. Die entsprechenden Enzyme führen die Makrophagen in Lysosomen, winzigen Zellorganellen, mit.

Die Makrophagen sind Teil des angeborenen, also des genetisch fixierten Immunsystems. Über die Funktion der Antigenpräsentation der Makrophagen, die besonders bei viralen Infekten ausgelöst wird, besteht eine Verbindung zum erworbenen Immunsystem. Die präsentierten Antigene werden von den T-Helferzellen erkannt, die daraufhin die Produktion spezifischer Antikörper anregen. Makrophagen können über die Sekretierung von Zytokinen Entzündungsprozesse im Gewebe maßgeblich steuern.

Anatomie & Aufbau

Vorläuferzellen der Makrophagen sind Monozyten, die sich aus Stammzellen im Knochenmark bilden. Erst unter dem Einfluss von Zytokinen differenzieren Monozyten aus zu verschiedenen Arten von Makrophagen. Bei ortsgebundenen Gewebsmakrophagen, die in das Gewebe migriert sind, hängt die Morphologie stark ab von dem umgebenden Gewebe.

Anatomisch entspricht eine Makrophage praktisch einem Einzeller mit Zellkern, Cytoplasma, Zytoskelett und einer Vielzahl von Organellen. Eine Makrophage erreicht etwa eine Größe von 25 bis 50 µm. Die Größe der Fresszelle reicht aus, um etwa ein 5 µm langes Bakterium einzufangen und in eines ihrer Phagosomen einzuschließen. Zur Wahrnehmung ihrer Hauptfunktion, der Phagozytose von Krankheitserregern oder dem Abbau eines körperschädlichen Stoffes, stehen der Makrophage Lysosomen zu Verfügung.

Das sind kleine Organellen, in denen sich eine Reihe von Abbauenzymen befindet, die nach Einfangen des Erregers in das Phagosom entleert werden, um die eigentliche Phagozytose einzuleiten und zu bewerkstelligen. Makrophagen haben darüber hinaus die Fähigkeit, Lysozym zu synthetisieren, das glycosidische Bindungen aufspalten kann. Direkter Kontakt mit Lysozym führt bei Bakterien zur Auflösung ihrer Zellwände.

Funktion & Aufgaben

Eine der Hauptfunktionen und –aufgaben der Makrophagen besteht in der Phagozytose eingedrungener Keime oder anderweitiger schädlicher Stoffe. Dazu gehören auch körpereigene entartete Zellen (Krebszellen), die als solche vom Immunsystem erkannt wurden sowie bereits abgestorbene körpereigene Zellen. Die Makrophagen sind in der Lage, die Pathogene in eine ihrer Phagosomen einzuschließen und in unschädliche Einzelkomponenten zu zerlegen. Eine weitere Hauptaufgabe besteht in der Antigenpräsentation.

Meist handelt es sich um Peptidreste, also Bestandteile bestimmter Proteine phagozytierter Keime, die die Fresszelle nach außen über einen komplexen Mechanismus „präsentiert“. Bestimmte T-Helferzellen erkennen die präsentierten Fragmente und veranlassen die Synthese spezifischer Antikörper. Im Zusammenspiel mit anderen Komponenten des Immunsystems wie B- und T-Lymphozyten sowie natürlichen Killerzellen und Fibroblasten sind Makrophagen in der Lage, eine Vielzahl von Zytokinen zu produzieren. Zytokine sind Peptide und Proteine, mit denen das Immunsystem die sehr komplexe Immunantwort steuert.

Mit Interleukinen, Interferonen, Tumornekrosefaktoren und anderen Stoffen, die den Zytokinen zugeordnet werden, steuert das Immunsystem die Aktivierung und Deaktivierung der Immunkomponenten sowie die Aggressivität, die Stärke der jeweiligen Immunantwort einschließlich evtl. Fieberschübe. Spezialisierte CD-169-positive Makrophagen in der Milz übernehmen bei einer Virusinfektion die Aufgabe, Viruspartikel zu vermehren, um eine entsprechende Immunantwort zu beschleunigen.

Um zu verhindern, dass dabei Viren oder Virenteile, die aus den Makrophagen austreten könnten, weitere Infektionen verursachen, sind die CD-169-positiven Makrophagen dicht von anderen Makrophagen umgeben, die in einem solchen Fall die ausgetretenen Viren oder Virenteile unmittelbar zerstören können. Das Immunsystem verfügt auch über nicht-phagozytierende Makrophagen, die bei der Regeneration von Muskelfasern eine wichtige Funktion übernehmen. Sie produzieren Steuerproteine, die die Verfrachtung von Muskelzellen und ihre Ausdifferenzierung ermöglichen.

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Krankheiten

Krankheiten und Beschwerden, die in direktem Zusammenhang mit Fehlfunktionen der Makrophagen in Verbindung stehen, sind äußerst selten. Häufiger sind Erkrankungen und Symptome, die zwar auf Überreaktionen von Makrophagen beruhen, aber durch eine andere Erkrankung ausgelöst werden. Das bedeutet, dass die Symptome auf eine natürliche Reaktion der Fresszellen zurückgeführt werden können.

Eine seltene Erkrankung, die obigen Kausalzusammenhang repräsentiert, ist das Hämophagozytose-Syndrom (HLH). Die Makrophagen sind bei Vorliegen dieser Krankheit so überaktiviert, dass sie nicht nur alte, zu entsorgende rote Blutkörperchen phagozytieren, sondern auch gesunde Zellen angreifen in einer Art überbordender Immunantwort. Die häufig schwer verlaufende Erkrankung kann ererbt sein, also auf bestimmten Gendefekten beruhen, kann aber auch erworben sein. Auslöser können Medikamente oder Infektionen sein.

Eine Stoffwechselerkrankung, bei der es zu einem unvollständigen Abbau des Zwischenproduktes Glukozerebrosid, reichert sich dieser Stoff in den Lysosomen der Makrophagen an, die sich dadurch aufblähen. Derartig veränderte Makrophagen werden als Gaucher-Zellen bezeichnet, ein Begriff, der sich von der Bezeichnung der Krankheit Gaucher-Syndrom herleitet. Die Anreicherung der Gaucher-Zellen in Leber, Milz und Knochenmark sowie im Nervensystem und in weiteren Organen, führt unbehandelt in weiterem Verlauf der Krankheit zu Organversagen.

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