Pathologisches Institut
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Prognostische und therapeutische Aspekte von Thymomen : eine retrospektive Studie von 582 Fällen
(2004)
Thymome sind seltene epitheliale Thymustumoren, die in der überwiegenden Zahl der Fälle die Fähigkeit zur Reifung und zum Export von T-Zellen behalten haben. Diese Fähigkeit ist als Ursache für die häufige Asoziation dieser Tumoren mit Autoimmunphänomenen (z.B Myasthenia gravis)anzunehmen. Die vorgelegte Studie zeigt die prognostische Relevanz der derzeit gültigen histologischen WHO-Klassifizierung von Thymomen. Das biologische Verhalten der einzelnen Thymomtypen korreliert dabei mit dem Ausmaß zytogenetischer Veränderungen. Wenige klinische und histologische Parameter wie der histologische Subtyp, Tumorstadium nach Masaoka sowie der Resektionsstatus reichen aus, um den Verlauf eines bestimmten Thymoms mit genügender Zuverlässigkeit prognostizieren zu können. Dies konnte in Übereinstimmung mit früheren Arbeiten in unserer Studie gezeigt werden. Somit müssen vor allem diese drei Parameter berücksichtigt werden, um eine adäquate Therapie einleiten zu können. Angaben zu Alters- und Geschlechtsverteilung können diese Befunde ergänzen, haben jedoch keine prognostische Signifikanz für die Wahl der Therapie. Die erhobenen Befunde der vorgelegten Follow-up Studie können als Grundlage prospektiver klinischer Therapiestudien dienen. Im Zentrum der Bemühungen sollte hierbei nach unseren Ergebnissen die Therapie von „high-risk“ Thymomen des Typ B und C stehen, bei denen eine primäre vollständige Resektion nicht möglich ist, oder bei denen zum Zeitpunkt der Operation bereits Metastasen bestehen. Therapieoptionen mit multimodalen Therapiestrategien müssen dafür noch weiter modifiziert und über längere Zeiträume erprobt werden. Zudem sollten klinische Studien mit Somatostatin-Analoga als neue Therapiemöglichkeit gefördert werden. Aufgrund der äußerst niedrigen Inzidenz von Thymomen und der niedrigen Frequenz von Patienten mit diesen ungünstigen Thymomverläufen werden diese Versuche nationale oder internationale Bemühungen erfordern.
Interleukin-5 ist ein Th2-Cytokin, das eosinophile Granulozyten aktiviert und B-Zellen zur Produktion von IgE stimuliert. Bei der Entstehung von allergischen (wie z.B. Asthma) und atopischen Reaktionen spielt die erhöhte Ausschüttung von IL-5 eine wichtige Rolle. Der Interleukin-5-Promoter weist unter anderem Bindestellen für NF-AT-Faktoren und GATA-3 auf. NF-ATc ist ein Mitglied der NF-AT („Nuclear Factor of Activated T-cells“)-Transkriptionsfaktoren, die an den verschiedensten immunologischen Funktionen beteiligt sind, vor allem aber an der Steuerung der Cytokingene. GATA-3 ist ein wichtiger Th2-spezifischer Zinkfinger-Transkriptionsfaktor aus der Familie der GATA-Faktoren, die an eine gemeinsame WGATAR-Sequenz der DNA binden. Molkentin et al. zeigten 1998, daß NF-AT3 und GATA-4 in Herzmuskelzellen physikalisch interagieren und daß ihre funktionelle Kooperation bei der Aktivierung verschiedener Promotoren letztendlich zur Entwicklung einer Herzhypertrophie beiträgt. In dieser Arbeit sollte untersucht werden, ob eine ähnliche physikalische Interaktion zwischen NF-ATc und GATA-3 in T-Zellen stattfindet. Zu diesem Zweck wurden im ersten Teil der Arbeit Coimmunopräzipitationen durchgeführt. Dabei konnte in mit NF-ATc und GATA-3 cotransfizierten 293T Zellen eine spezifische in vivo Interaktion der beiden Transkriptionsfaktoren nachgewiesen werden. Im zweiten Teil der Arbeit sollten mittels GST-„pulldown“-Experimenten die für die Interaktion wichtigen Proteindomänen von NF-ATc und GATA-3 bestimmt werden. Im ersten Schritt wurden die dafür benötigten Plasmide konstruiert. Im zweiten Schritt erfolgte die bakterielle Expression und nachfolgende Aufreinigung der GST-Fusionsproteine. Mit GST wurde jeweils eine N- und C-terminale Hälfte von NF-ATc und GATA-3 fusioniert. Mit diesen rekombinanten Proteinen wurden die „pulldown“-Experimente durchgeführt. Dabei konnte eine Interaktion des C-terminalen Anteils (enthält den zweiten Zinkfinger) von GATA-3 mit NF-ATc detektiert werden. Nachfolgende Ergebnisse deuteten auf eine Interaktion des C-terminalen Anteils (enthält die „Rel-Similarity-Domain“) von NF-ATc mit GATA-3 hin. Analog zeigten Molkentin et al., daß die RSD von NF-AT3 mit dem C-terminalen Zinkfinger von GATA-4 in Herzmuskelzellen interagiert. Die Interaktion von NF-ATc und GATA-3 scheint nicht nur physikalisch zu existieren, sondern auch funktionell von Bedeutung zu sein. In Luciferase-Reporteressays, die in unserem Labor durchgeführt wurden, zeigte sich bei Cotransfektion von NF-ATc und GATA-3 im Vergleich zu Einzeltranfektionen eine drastische Aktivitätssteigerung des IL-5 Promoters. Diese Ergebnisse weisen – wiederum analog zu den Vorgänge im Herzen - auf eine funktionelle Kooperation der beiden Transkriptionsfaktoren bei der Steuerung des IL-5 Promoters hin.
Zur Charakterisierung der genetischen Aberrationen, welche für die Pathogenese von Enteropathie-Typ T-Zell-Lymphomen eine Rolle spielen, wurden 26 Tumoren mit 47 Mikrosatellitenmarkern untersucht. Dabei stellte sich die Amplifikation im Bereich 9q34, dem Genlokus für c-abl und Notch-1, als die häufigste Aberration heraus, welche sich bei 40% der informativen Genotypen nachweisen ließ. Weitere häufige Aberrationen fanden sich in 5q33-34, 7q31, 6p24, 7p21 und 17q23-25. Bei der Analyse des Verteilungsmuster der Aberrationen ließen sich die ETLs in 2 Untergruppen einteilen.
In der vorliegenden Arbeit wurde die transkriptionelle Regulation des proximalen Promotors der lymphozytenspezifischen Proteintyrosinkinase lck untersucht. Das Hauptaugenmerk richtete sich auf die Beteiligung der Familie der NF-AT-Transkriptionsfaktoren an der Kontrolle der Promotoraktivität. Es konnte zunächst gezeigt werden, dass NF-ATs aus Zellkulturzellen sowie aus frisch isolierten Thymozyten spezifisch an Sequenzmotive in der regulatorischen Region des lck-Typ-I-Promotors binden. Die NF-AT-Bindungsstellen mit der höchsten Affinität wurden in Pos. –480/–476 (NF-AT-I lck) und in Pos. –216/–212 (NF-AT-II lck) identifiziert. Eine Mutation in den Bindungsmotiven verhinderte dementsprechend die Ausbildung von NF-AT-Komplexen mit der DNA. Darüber hinaus wurde nachgewiesen, dass NF-AT-Faktoren den proximalen lck-Promotor allein und zusammen mit Faktoren der Ets-Familie bzw. c-Myb aktivieren können. Die Untersuchung der Interaktion von NF-AT und c-Myb ergab, dass die beiden Transkriptionsfaktoren unmittelbar benachbart an die DNA binden. Unter Berücksichtigung dieses Bindungsverhaltens und der Kooperation in der Transaktivierung des Promotors konnten wir somit eine neue Form eines NF-AT-"composite elements" beschreiben. Bei der Untersuchung von NF-AT-"knock out"-Mäusen auf Anzeichen einer lck-Bildungsstörung zeigte sich eine deutliche Reduktion der lck-Typ-I-Transkripte in NF-AT1/NF-AT4 doppelt defizienten Tieren. Dies belegt die Relevanz der NF-AT-Faktoren für die Aktivität des proximalen lck-Promotors in vivo.
Der Gewebe Mikroarray ist eine sehr effektive Methode eine große Anzahl von Lymphomen in kurzer Zeit und unter gleichen Färbebedinungen zu untersuchen. Es wurde eine hohe Übereinstimmung bei den homogen exprimierten Markern erzielt. Schwierigkeiten ergeben sich nur in der Erfassung von regional begrenzten Überexpressionen, hier am Beispiel der Maximalexpression des Proliferationsmarkers Ki67 untersucht. Ferner wurden ein Vergleich von verschiedenen Markern zwischen Frischmaterial und formalinfixiertem Paraffinmaterial erstellt, sowie ein Immunphänotyp für ausgewählte NHL Enitäten.
Das Ausmaß und die Bedeutung molekulargenetischer Veränderungen in der Pathogenese gastraler Marginalzonen B-Zell Lymphome (MZBCL) vom MALT-Typ ist derzeit noch unklar. Ein unbekannter Teil dieser niedrig-malignen Lymphome transformiert zu hoch-malignen gastralen „diffusen großzelligen B-Zell Lymphomen“ (DLBCL), jedoch besitzen diese DLBCL nicht die Translokation t(11;18)(q21;q21), die sich dagegen in den gastralen MZBCL vom MALT-Typ als die häufigste Translokation mit noch unklarer Konsequenz etablierte. Um die Pathogenese dieser Tumoren genauer zu analysieren, wurden in dieser Studie 24 gastrale MZBCL vom MALT-Typ mit 39 Mikrosatellitenmarkern auf genomische Aberrationen untersucht. Die gastralen MZBCL vom MALT-Typ können nach unseren Ergebnissen in zwei Gruppen eingeteilt werden, die in ihrer Pathogenese zwei unterschiedliche Wege gehen. Die erste Gruppe beinhaltet die Translokation t(11;18)(q21;q21)–positiven MZBCL vom MALT-Typ. Diese erwerben signifikant weniger genomische Aberrationen als die Translokation t(11;18)(q21;q21)–negativen und transformieren nicht zu DLBCL. Die zweite Gruppe bilden die Translokation t(11;18)(q21;q21)–negativen MZBCL vom MALT-Typ. Diese erlangen im Verlauf ihrer Entwicklung signifikant mehr genomische Aberrationen als die Translokation t(11;18)(q21;q21)–positiven und scheinen ein potenzieller Ursprung für sekundäre hoch-maligne DLBCL zu sein. Der „mutator-pathway“ mit dem Kennzeichen der Mikrosatelliteninstabilität (MSI) spielt nach unseren Erkenntnissen bei den gastralen MZBCL vom MALT-Typ nur eine untergeordnete Rolle, vielmehr ist die chromosomale Instabilität in Form von Deletionen (loss of heterozygosity, LOH) oder Amplifikationen von Bedeutung. Die mit 20,8% der untersuchten Fälle am häufigsten gefundene Aberration war die Amplifikation der Region 3q26.2-27, welche den BCL-6- bzw. den PIK3CA-Genlocus beinhaltet. Auch wurden Amplifikationen des MLL-Genlocus auf 11q23-24 und der Region 18q21 und LOH der Regionen 6q23.3-25.3 und 7q31 gefunden. Beim Vergleich mit den DLBCL stellte sich außerdem heraus, dass Allelverluste auf 6q und 7q frühe Ereignisse in der Progression zu DLBCL zu sein scheinen.
Genetische Veränderungen von Thymomen, insbesondere rekurrente Aberrationen, sind bislang unbekannt. In dieser Dissertation wurden 13 WHO Typ A Thymome, 23 WHO Typ B3 Thymome sowie 12 primäre Plattenepithelkarzinome (WHO Typ C Thymome) sowie einige seltene Primärtumoren des Thymus mittels Komparativer genomischer Hybridisierung untersucht. Mit Ausnahme eines einzigen Falles zeigten WHO Typ A Thymome keine chromosomalen Gewinne oder Verluste. Im Gegensatz dazu fanden sich bei allen Thymomen des Typs B3 genetische Aberrationen. Der Gewinn von 1q trat in 15 (65%), Gewinne von Chromosom 16 und Xq traten in jeweils 3 (13%) Fällen auf. Verluste fanden sich auf Chromosom 6 in 10 Fällen (43%) und an 13q in 6 Fällen (23%). Die häufigsten Gewinne bei primären Plattenepithelkarzinomen fanden sich auf 1q in 7 Fällen (58%), auf 17q in 4 Fällen (33%) und auf Chromosom 5 und 18 in jeweils 3 Fällen (25%). Rekurrente Verluste traten bei dieser Entität auf Chromosom 16q in 8 Fällen (67%), auf Chromosom 6 in 6 Fällen (50%), auf Chromosom 3 in 4 Fällen (33%) und auf den Chromosomen 13q sowie 17p in jeweils 3 Fällen (25%) auf. Die Dissertation zeigt, daß histologisch unterschiedliche Thymome mit unterschiedlichen, rekurrenten Aberrationen assoziiert sind. WHO Typ A Thymome weisen nur vereinzelt genetische Aberrationen auf. Thymome vom WHO Typ A und Typ B3 weisen verschiedene genetische Phänotypen auf, während Thymome vom Typ B3 sowie die primären Plattenepithelkarzinome des Thymus gemeinsame genetische Aberrationen zeigen. Neben den pathogenetischen Aspekten weist der beobachtete Verlust von Chromosom 6, auf dem sich die Genloci der HLA-Moleküle befinden, bei WHO Typ B3 Thymomen auch auf eine Rolle bei der Entstehung paraneoplastischer Autoimmunphänomene wie der Myasthenia Gravis hin.
In der vorliegenden Arbeit wurden der klinische Verlauf der Tumorerkrankung von 40 Kindern, die an einem Ependymom erkrankten, erfasst und 58 Tumorproben mittels immunhistochemischer Methoden untersucht. Im Mittelpunkt dieser Untersuchungen standen die Überprüfung der p53-Akkumulation, der Proliferationsaktivität mit Hilfe des Antikörpers MIB-1 sowie der Expression von HLA-DR durch Tumorzellen und eine Einschätzung der prognostischen Aussagekraft dieser Faktoren. Weiterhin wurde die EMA-Expression untersucht und eine Schwerpunkt auf die Analyse von Verteilung und Proliferationsaktivität der Zellen des Mikroglia(MG)/Makrophagen-Systems in kindlichen Ependymomen gelegt. Das mittlere Alter bei Diagnosestellung lag bei 61 Monaten (8 Monate bis 15 4/12 Jahre, Median: 41 Monate), eine Geschlechtspräferenz lag nicht vor. 22,5% der Primärtumoren waren supratentoriell, 60% infratentoriell und 17,5% spinal lokalisiert. 52,5% der Primärtumoren waren anaplastische Ependymome (WHO Grad III), 40% Ependymome (WHO Grad II), 7,5% myxopapilläre Ependymome (WHO Grad I). Eine totale Resektion konnte in 30,8% bei Primärtumoren und in 27,3% bei Rezidivtumoren erzielt werden. Das mittlere Nachbeochtungsintervall betrug 52 Monate (6-163 Monate), das mittlere progrssionsfreie Interval (PFS) 28 Monate und der mittlere Überlebenszeitraum (OS) 64 Monate. Tumorrezidive entwickelten sich mit einer Ausnahme eines Spätrezidives nach 84 Monaten innerhalb von 36 Monaten nach der operativen Tumorentfernung. Von den klinischen Variablen weist einzig das Resektionsausmaß eine prognostische Bedeutung auf (total vs. inkomplett: p=0.035 bezüglich des mittleren PFS, p=0.12 bezüglich des mittleren OS). Alle anderen klinischen Variablen, einschließlich des Tumorgrades nach WHO, zeigen keinen Einfluss auf den Verlauf der Tumorerkrankung. p53-Akkumulation kommt in 56,9% der untersuchten Tumorproben vor und korreliert mit dem Tumorgrad nach WHO, dem MIB-1 Labeling Index (LI) und der Lokalisation. Der MIB-1 LI zeigt eine große Streubreite (1,4% - 63,3%) und weist entsprechend des untersuchten Patientenkollektivs im Gegensatz zu Ependymomen des Erwachsenenalters einen hohen Mittelwert und Median auf (21,8% bzw. 19,8%). Der MIB-1 LI korreliert statistisch signifikant mit dem WHO-Graduierungssystem, der Lokalisation und wie bereits erwähnt mit der p53-Akkumulation. Unter den immunhistochemisch untersuchten Variablen kommt lediglich dem MIB-1 LI im untersuchten Patientenkollektiv eine gewisse prognostische Aussagekraft zu. Statistische Signifikanz wird allerdings nicht erreicht (MIB-1 LI <10% vs. MIB-1 LI >10%: p=0.17 bezüglich des mittleres PFS). Erstmals wurde in 80,4% der untersuchten ependymalen Tumoren auch eine Proliferation von Zellen des MG/Makrophagen-Systems nachgewiesen. Bei weitgehend konstant niedriger absoluter Anzahl proliferierender Zellen des MG/Makrophagen-Systems existiert kein Unterschied diesbezüglich zwischen den Tumorgraden wie kürzlich bei astrozytären Tumoren nachgewiesen. Die Verteilung der Zellen des MG/Makrophagen-Systems zeigte bei sehr heterogenem Verteilungsmuster häufig eine septale Anordnung insbesondere der amöboiden MG und der Makrophagen. Es existieren unterschiedliche Verteilungsmuster mikroglialer Zellen und Makrophagen, die sich aber anderen Parametern nicht zuordnen lassen mit der Ausnahme der MG/Makrophagen-Zelldichte in Primärtumoren. Obwohl eine HLA-DR Expression durch Tumorzellen auch in anderen Neoplasien des ZNS häufig vorkommt, wurden Ependymome diesbezüglich bisher nicht untersucht. In 52,6% aller Tumorproben finden sich in der vorliegenden Arbeit HLA-DR exprimierende Tumorzellen. Eine EMA-Expression zeigt sich in 84,5% der untersuchten Fälle und ist damit ein Charakteristikum ependymaler Neoplasien, das auch als differentialdiagnostisches Kriterium angesehen werden kann. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit bekräftigen den hohen prognostischen Stellenwert einer totalen Resektion in der Therapie ependymaler Tumoren des Kindesalters. Weiterhin wird die Bedeutung der Proliferationsaktivität für den klinischen Verlauf der Tumorerkrankung unterstrichen. Von großem wissenschaftlichem Interesse ist weiterhin die Klärung der Ursache und Bedeutung der häufig anzutreffenden p53-Akkumulation sowie der immunologischen Bedeutung der Zellen des MG/Makrophagen-Systems im Rahmen der Tumorabwehr.
Die Entstehung maligner Zellen durch irreversible genetische Veränderungen ist ein allgegenwärtiger Prozess im menschlichen Organismus. Allein die spontane Mutationsrate genügt um in einem Organismus permanent transformierte Zellen entstehen zu lassen, welche den Körper in kürzester Zeit überschwemmen würden. Auch wenn bestimmte genetische Schäden frühzeitig durch Reparaturmechanismen beseitigt werden und sich nicht jede transformierte Zelle in einem Tumor manifestiert, so ist die eigentliche Frage nicht, warum Krebs entsteht, sondern warum er bei der hohen Mutationsrate so selten auftritt. Verantwortlich für die frühe Erkennung und Beseitigung transformierter Zellen ist das körpereigene Immunsystem, das in der Lage ist die meisten aberranten Zellen zu entfernen, sodass der manifeste Tumor die Ausnahme und nicht die Regel ist. Der menschliche Organismus verfügt über ein angeborenes und ein erworbenes Immunsystem. Bis heute ist nicht eindeutig geklärt, ob maligne Zellen mit ihren veränderten Oberflächenstrukturen erst eine Immunantwort induzieren müssen oder ob, wie bei der Abwehr infektiöser Partikel, die angeborene Immunität für die Beseitigung von Tumorzellen verantwortlich ist. Die in dieser Arbeit verwendete humane Hybridoma Technologie (Immortalisierung menschlicher Lymphozyten und Isolierung monoklonaler Antikörper) bietet die einzigartige Möglichkeit, sowohl aus an Krebs erkrankten Patienten als auch aus gesunden Probanden tumorspezifische Antikörper zu isolieren und durch deren genauere Charakterisierung Einblicke in die humorale Immunität gegen maligne Zellen zu erhalten. In der vorliegenden Arbeit werden fünf humane monoklonale Antikörper beschrieben, die aus verschiedenen Tumorpatienten gewonnen wurden, sowie zwei Antikörper, die aus gesunden Probanden isoliert werden konnten. In allen Fällen erwiesen sich die Antikörper als tumorspezifisch, d.h. sie reagieren nicht mit gesundem Gewebe und sind demnach keine Autoantikörper. Es handelt sich weiterhin in allen Fällen um Antikörper des IgM-Isotyps; es konnten keinen Antikörper anderer Ig-Klassen isoliert werden. Genetische Analysen ergaben, dass alle isolierten Antikörper gering oder gar nicht mutiert waren, was bedeutet, dass sie nicht durch Stimulation affinitätsgereift sind. Zudem konnte demonstriert werden, dass alle Antikörper Apoptose von Tumorzellen induzieren und dass sie an eine Zuckerkette ihrer Antigene binden oder solche Carbohydrate zumindest entscheidend in die Bindung involviert sind. Die Eigenschaften der in dieser Arbeit beschriebenen Antikörper wurden mit anderen bereits etablierten IgM-Antikörpern verglichen. Hierbei stellte sich heraus, dass alle Antikörper, welche sich als tumorspezifisch erwiesen, ähnliche Eigenschaften zeigen. Interessant ist zudem die Beobachtung, dass die Keuzreaktion der Antikörper, also ihre Reaktion mit anderen Tumorgeweben, reziprok mit dem Mutations-grad korreliert ist. Je mehr Mutationen ein Antikörper aufweist, desto eingeschränkter und spezifischer sind demnach seine Reaktionen mit anderen Tumoren. Dies deutet darauf hin, dass auch innerhalb der Keimbahn-kodierten Antikörper durch vereinzelte Mutationen eine höhere Variabilität erzeugt werden kann. Ähnlich wie bei der Affinitätsreifung der erworbenen Immunität scheint sich auch hier die Spezifität mit der Anzahl der Mutationen zu erhöhen. Zusammenfassend weisen die erhaltenen Ergebnisse darauf hin, dass zumindest die humorale Immunität gegen maligne Zellen das Resultat der angeborenen Immunität ist und nicht von Tumorzellen induziert wird. Dies bedeutet zudem, dass Moleküle wie natürliche Antikörper in der Immunität eine viel größere Rolle spielen als bisher angenommen. Ähnliche Ergebnisse wurden bereits bei der Untersuchung der Immunität gegen bakterielle Antigene erzielt, sodass hier vermutet werden kann, dass die gleichen Mechanismen zugrunde liegen wie bei der Abwehr transformierter Zellen. Darüber hinaus wird die Frage beantwortet, warum ein manifester Tumor eine Ausnahme bleibt. Die angeborene, primäre Immunität verfügt über ein existierendes Repertoire an Rezeptoren, welche eine ausreichende Variabilität aufweisen, und muss daher nicht erst über ein komplexes System von Erkennung und Stimulation, wie die adaptierte Immunität, induziert werden. Dieser logistische Vorsprung der natürlichen Immunität garantiert eine permanente Überwachung und eine schnelle Reaktion gegenüber veränderten Zellen und fremden Partikeln.