Langerhans-Zelle

Die Langerhans-Zelle gehört wie andere dendritische Zellen auch, zusammen mit den Monozyten, Makrophagen und B-Lymphozyten zu den so genannten „professionellen“ antigenpräsentierenden Zellen des Immunsystems. Sie nimmt eine Schlüsselstellung im angeborenen und adaptiven Immunsystem ein.

Zwischen den Epithelzellen der Haut und der angrenzenden Schleimhäute liegen die etwas helleren Langerhans-Zellen. Sie machen in der Epidermis etwa 4,5 % der Zellpopulation aus. Langerhans-Zellen stammen aus dem Knochenmark und wandern von dort in Epidermis und andere Oberflächenepithelien ein. Obwohl hämatopoetischen Ursprungs fehlen ihnen die typischen Marker anderer Leukozyten wie CD3, CD20, CD14, CD15, CD56. In der Epidermis sind Langerhans-Zellen mit den umgebenden Keratinozyten über E-Cadherin verankert. Vergleichbar sind Langerhans-Zellen den sog. M-Zellen die im Oberflächenepithel der Peyer`schen Plaques lokalisiert und ein Teil des MALT-Systems darstellen. 

Morphologisch sind die Zellen durch einen einen gelappten Kern charakterisiert. Sie besitzen lange, hirschgeweihartig verzweigte (dendritische) Fortsätze ohne Desmosomen. Ihre > 10 µm langen Dendriten breiten sich netzartig entlang der Interzellularräumen durch die sogenannten Tight Junctions der Epithelien aus. In der Epidermis reichen die dendritischen Ausläufer bis unter das Stratum corneum. Diese Ausläufer (Dendriten) sind in ständiger Bewegung. Sie werden zurückgezogen und an anderer Stelle wieder vorgeschoben. Dabei wird die abdichtende Funktion der Deckepithelien der inneren und äußeren Oberflächen (Diffusionsbarriere) nicht beeinträchtigt.  Durch die Mobilität ihrer Dendriten sind die Langerhans-Zellen jedoch befähigt, eindringende Pathogene und Antigene frühzeitig abzufangen (Wachposten des Immunsystems) um sie für eine spezifische immunologische Antwort aufzubereiten. Langerhans-Zellen weisen eine Lebensdauer von bis zu 4 Monaten auf.

Lichtmikroskopisch sind Langerhans-Zellen nur durch spezielle immunologische Färbungen sicher erkennbar. Zu den Antigenen die nur Langerhans-Zellen und nicht Keratinozyten exprimieren gehören: Langerin, CD1a, der niedrigaffine Fc-gamma-Rezeptor II (CD32), der hochaffine Fc-epsilon-Rezeptor I sowie die vom MHC-Gen kodierten Klasse-II-Antigene (HLA-DR, HALA-DQ, HLA-DP). Das Protein S100 färbt Melanozyten und Langerhans-Zellen zugleich, vermittelt jedoch ein gutes Bild über das filigrane Netzwerk beider Zellsysteme.     

Elektronenmikroskopisch  können die für Langerhans-Zellen charakteristischen Tennisschläger-artige, trilammelläre Birbeck-Granula nachgewiesen werden. In diesen Granulae finden sich das C-Typ-Lektin Langerin (CD207). Über Langerin können Langerhans-Zellen Lipidantigene in den CD1-Präsentationsweg einschleusen.  

Langerhans-Zellen phagozytieren zellfremdes Material, verarbeiten dieses und präsentieren dieses nach Komplexierung mit MHC II, MHC I und/oder CD1a auf ihrer Oberfläche den T-Lymphozyten.  Weitere Ko-Faktoren (Zytokine) definieren in diesem Erkennungs-und Präsentationsprozess die Quantität und Qualität der eingeleiteten Immunantwort.  Langerhans-Zellen exprimieren verstärkt Langerin (s.a. CD1a+Langerin+ dendritische Zellen). 

Langerhans-Zellen wandern nach Antigenaufnahme aus den Oberflächenepithelien  (z.B. aus der Epidermis) wieder aus und setzen sich in nahen Lymphknoten fest. Während dieser Migration ändert sich die Morphologie der Langerhans-Zelle: Die langen Dendriten werden nun durch schleierartige Membranfalten ersetzt. Diese jetzt morphologisch komplett veränderten Zellen wurden ursprünglich auch als „Schleierzellen“ (engl.: veil(ed) cells) genannt. Veiled cells wandern über die afferenten Lymphbahnen in die regionären Lymphknoten. Hier präsentieren sie als interdigitierende dendritische Zellen die aufgenommenen Antigene für T-Lymphozyten um diese zu aktivieren.   

Werden die Oberflächenepithelien durch externe Einflüsse strukturell geschädigt, so ändert sich das morphologische Bild der Langernhans-Zelle. Größe und Dendrizität nehmen zu. Die Adhäsion der Langerhans-Zellen an die umgebenden Keratinozyten wird über die Herunter-Regulierung des E-Cadherin-Moleküls durch die Interleukine -1 alpha und -1beta sowie TNF-alpha gelöst. Gleichzeitig verschiebt sich ihr Immunphänotyp vom Antigen-Aufnahmestatus hin zum Immunstimulierungsmodus (Schuler G. et al. 1985).

Bei Zerstörung eines größeren Kontingentes an Langerhans-Zellen (z.B. durch Entzündungen oder mechanisch), erfolgt ihre Repopulationen durch Einwanderung von klassischen Monozyten des peripheren Blutes in das Oberflächenpithel. In einer zweiten Welle erfolgt Ersatz aus myeloiden Präkursoren. Hierdurch wird eine stabile Selbst-Erneuerung des Langerhans-Zell-Netzwerkes gewährleistet (Collin M et al. 2016). Dies ist eine eminent wichtige Voraussetzung für die immunologische Homöostase der Oberflächen und damit der immunologischen Integrität des Gesamtorganismus. 

Offenbar spielt der Verlust von Langerhanszellen der Haut beim angeborenen Zinkmangelsyndrom (s.u. Acrodermatitis enteropathica) eine wesentliche Rolle.

1. Brüggen MC et al. (2016) Antigen – bzw. Allergenpräsentation. In: Allergologie, Biedermann T et al. (Hrsg) Springer-Verlag S 56 -57
2. Collin M et al. (2016) Langerhans cell origin and regulation. Curr Opin Hematol 23: 28-35.
3. Schuler G. et al. (1985) Murine epidermal Langernhans cells matur into potent immunstimulatory dendritic cells in vitro. J Exp Med 161: 526-546