Wichtiger Hinweis:
Diese Seiten sind mit bestem Wissen und Gewissen meinerseits zusammengestellt. Dennoch können sie Fehler und Ungenauigkeiten enthalten. Sie beinhalten auch keinerlei Ratschläge oder Hilfen gegen Erkrankungen. Einziger Zweck ist, meinen Schülern ein Skript an die Hand zu geben.
Eine Haftung wird hiermit ausdrücklich ausgeschlossen. Die hier dargestellten Dinge sind ausschließlich für den Biologieunterricht an staatlichen und privaten Schulen bestimmt.
Ich bin weder Arzt noch im Gesundheitswesen tätig. Bei Fragen wenden sie sich also bitte an ihren Arzt.
Der menschliche Körper verfügt über eine Reihe von Schutzmechanismen, die ihn vor Erregern schützen. Wenn doch mal ein Erreger den Körper stärker attackiert, so gibt es mehrere allgemeine Abwehrmechanismen, die den Erreger bekämpfen. Ist der Erreger so stark, dass er die ersten Abwehrmechanismen überwindet, so versucht der Körper den Feind durch Fieber zu bezwingen.
- Fieber: beschleunigt Abwehr, zerstört viele Erreger durch Schädigung ihrer Eiweiße1
- Makrophagen: = Riesenfresszellen, fressen jeden Körper-Eindringling (zum Finden der Erreger benötigen sie Vitamin C). Des Weiteren setzen sie sogenannte „Zytokine“2 (=Immunbotenstoffe) frei
- Komplementsystem: System von ungefähr 20 verschiedenen löslichen Plasmaproteinen, welches Bakterieneiweiße erkennen, Fresszellen anlocken und die Zellwände von Bakterien auflösen kann.
- Vorbeugende Schutzmaßnahmen:
a) Säureschutzmantel der Haut (Achtung! Zu häufiges Duschen schwächt Abwehr!)
b) Tränenflüssigkeit spült Erreger aus (ist zusätzlich salzig, sodass keine Erreger wachsen können)
c) Schweiß und Verdauungssaft sind ebenfalls sauer
1 Denaturierung bei ~42°C
2 Zytokine sorgen dafür, dass vermehrt Abwehrzellen der unspezifischen Abwehr zur Verfügung stehen
Fragen:
1. Beschreibe unspezifische Immunabwehr
2. Welchen Sinn hat Fieber?
3. Wann sind fiebersenkende Mittel sinnvoll?
4. Nenne Folgen von zu häufigem Duschen.
5. Viren haben eine höhere Mutationsrate als Bakterien. Dadurch verändert sich ihre Oberflächenproteine schneller. Der Nachteil ist, eine zu starke Veränderung des Viruserbguts, sodass das Virus eventuell wichtige Fähigkeiten, z.B. zur Reproduktion verliert. Welchen Vorteil hat diese Methode dennoch für das Virus?
Du hast dich beim Sport am Bein verletzt. Die Haut ist an einer Stelle leicht geöffnet, es blutet etwas.
Was passiert nun im Detail?
- Örtlich begrenzte Reaktion
- Rötung, (aufgrund der verstärkten Blutzufuhr)
- Hitzegefühl, (aufgrund einer gesteigerten Geschwindigkeit des Blutflusses)
- Schwellung (durch Flüssigkeiten und Zellen am Entzündungsort)
- Schmerz (Reizung der Nerven durch die Schwellung)
Der biologische Sinn der Entzündung besteht in der Beseitigung von Krankheitserregern
Das Abwehrsystem des Menschen besteht aus vier Teilsystemen. Die unspezifische Abwehr richtet sich gegen alle „Fremdlinge“ im Körper. Ihre Mechanismen sind angeboren. Die spezifische Abwehr richtet sich gezielt gegen bestimmte Antigene, die auch wieder erkannt werden können. Die Vorgänge der spezifischen Abwehr sind erworben. Das bedeutet, das jeder Mensch erst lernen kann, einen bestimmten Krankheitserreger spezifisch abzuwehren, wenn er mit ihm in Kontakt kommt.
Dann gibt es noch die Unterscheidung in eine zelluläre und eine humorale Abwehr. Zellulär bedeutet, dass die Abwehr durch Zellen erfolgt. Humoral meint nichts anderes als "nicht zellulär". In der Übersichtsgrafik finden Sie die Bestandteile dieser vier Teilsysteme noch einmal zusammengefasst.
Teilsysteme der Abwehr |
Zellulär |
Humoral |
Spezifisch |
T-Helferzellen, Gedächtniszellen |
Antikörper |
Unspezifisch |
Makrophagen neutrophile Granulozyten |
Zytokine Lysozym |
Das lymphatische System des Menschen ist ein Gefäßsystem, welches Lymphe (=Körperwasser) transportiert. Es ist ein Bestandteil des Immunsystems und man findet es bei allen Wirbeltieren. Eine enge Beziehung zum Blutkreislaufsystem liegt vor. Beides sind Gefäßsysteme im Körper des Menschen.
Angeschlossen sind die lymphatischen Organe, welche spezialisierte Organe sind, in den die Ausbildung und Umwandlung (=Differenzierung) sowie die Vermehrung der Lymphozyten stattfindet. Man unterteilt sie in primäre und sekundäre lymphatische Organe.
Während in den primären lymphatischen Organen die Umwandlung von Vorläuferzellen in T- bzw. B-Lymphozyten stattfindet (z.B. in den Thymuszellen, Knochenmarkszellen), wird in den sekundären lymphatischen Organen durch Zusammentreffen von Antigenen und den B-Lymphozyten die spezifische Immunantwort ausgelöst!
Zu den sekundären lymphatischen Organen gehören: Lymphfollikel, die Mandeln, die Milz, die Lymphknoten, der Wurmfortsatz als Anhang des Blinddarms, Milz und Knochenmark haben noch weitere Funktionen wie z.B. die Bildung, Speicherung und den Abbau des Blutes!
Quelle Bild: Public domain by U.S. National Cancer Institute's Surveillance, Epidemiology and End Results (SEER) Program (https://training.seer.cancer.gov/index.html) & Wikicommons; https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Illu_lymph_capillary_de.png?
Das Lymphgefäßsystem besteht aus vielen Gefäßen, welche den Körper durchziehen. Die Lymphknoten sind innerhalb dieser Kapillaren Bereiche, welche der Filterung dienen.
Das Lymphgefäßsystem beginnt als haardünne Gefäße (Lymphkapillaren), welche sich vereinigen und so zu größeren Gefäßen werden und schließlich in die obere Hohlvene enden. Es liegt also kein geschlossener Kreislauf vor!
Pro Tag werden ca. 2 Liter Lymphflüssigkeit transportiert. Dies geschieht nicht durch eine Pumpe (wie im Blutgefäßsystem, sondern passiv durch die Bewegung der Gliedmaßen und durch Kontraktion der Lymphgefäßmuskulatur.
Quelle Bild: Public domain by US-National Institutes of Health & Wikicommons; https://www.cancer.gov/images/Documents/6b08d7cc-2a8f-4d32-9a38-a5433aaf0794/lymph.gif ; https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lymphatic_system.png
Zusatzinformationen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Lymphatisches_System
Bilder: https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Lymphatic_system
Aus pluripotenten Knochenmarks-Stammzellen werden die Leukozyten (weiße Blutkörperchen gebildet): + Mastzellen + Killerzellen
Quelle Bild: Gnu-public License by Wikicommons- und pflegewikiuser Produnis - danke; https://www.gnu.org/licenses/licenses.html; https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Haematopoese01.jpg; https://www.pflegewiki.de/wiki/Datei:Haematopoese01.jpg
Abwehrzellen im Körper des Menschen |
Funktion |
Makrophagen (Riesenfresszellen) |
Durchwandern alle Gewebe und die Lymphflüssigkeit des Menschen und fressen Erreger und alle körperfremden Stoffe. |
Monozyten |
Vorläuferzellen aus denen Makrophagen gebildet werden. |
Antigenpräsentierende Zellen |
Gruppe von Zellen, welche dem Immunsystem Antigene, also körperfremdes Eiweiß präsentieren können). Zu dieser Gruppe gehören: Makrophagen, B-Zellen und Langerhanszellen der Haut. |
Neutrophile Granulozyten |
Sie fressen Bakterien, Viren und Pilze. Sind nur im Blut zu finden. |
Eosinophile Granulozyten |
Abwehrzellen gegen Parasiten |
Basophile Granulozyten |
Abwehrzellen gegen Parasiten, Verantwortlich für allergische Reaktionen |
B-Lymphozyten (auch B-Zellen genannt) |
Vorläuferzellen der Plasmazellen |
Plasmazellen |
Abwehrzellen, welche Antikörper herstellen |
B-Gedächtniszellen & T-Gedächtniszellen |
langlebige Zellen, welche Antigene von Erregern speichern (=Antigengedächtnis) |
T-Helfer-Zellen |
Koordinierungszellen des Immunsystems - aktivieren Plasmazellen und Killerzellen. |
T-Supressorzellen |
Zellen, welche eine mögliche Immunabwehr bremsen können, indem sie B-Zellen und T-Zellen hemmen. |
Killerzellen |
Sie greifen virusinfizierte sowie defekte Zellen und Tumorzellen an und zerstören diese. |
Unter dem MHC (engl. Major Histocompatibility Complex) versteht man bestimmte Gene bei Wirbeltieren, welche wichtige Oberflächeneiweiße auf Zellen, die sogenannten Oberflächenproteine bilden.
Diese Oberflächeneiweiße sind verantwortlich für die wichtige Kommunikation der Immunsystemzellen untereinander:
Beim Menschen befindet sich die Gene des MHC meist auf dem kurzen Arm von Chromosom 6. Die Genprodukte, die MHC-Proteinkomplexe, sind körpereigene Antigene auf der Oberfläche von Körperzellen und dienen der Identifikation körpereigener Zellen.
Zusatzinformationen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Immunsystem
https://de.wikipedia.org/wiki/Haupthistokompatibilitätskomplex
Quelle Bild: Quelle Bild: Gnu-public License by Wikicommons user A. Rad - danke; https://www.gnu.org/licenses/licenses.html; https://en.wikipedia.org/wiki/File:Hematopoiesis_%28human%29_diagram.png
Quelle Bild: Public domain by Bruce Wetzel National Cancer Institute & Wikicommonsuser DO11.10 - thank you; https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SEM_blood_cells.jpg
Wenn zu viele Erreger den Körper befallen und die unspezifische Abwehr nicht ausreicht, dann kommt eine weitere sehr effektive Abwehrtruppe, die weißen Blutkörperchen, ins Spiel. Welche einzelnen Arbeitsgruppen muss eine schlagkräftige Anti-Terror-Einheit haben, damit sie wirksam einen Feind ausspionieren kann und bei Bedarf auch zuschlagen kann?
Die spezifische Immunabwehr
(Klicken zum Vergrößern)
Hinweise:
- Alle Abwehrzellen gehören zu den weißen Blutkörperchen!
- T-Helfer-Zelle wird in der Thymusdrüse gebildet. Daher der Name!
- Auch Muskelzellen können (über den MHC) Killerzellen aktivieren!
Zusatzinformationen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Immunsystem#Adaptive_oder_spezifische_Immunabwehr
Quelle Bild: Public Domain by Wikicommonsuser Garak76, danke; https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:T_cell_activation-Deutsch_hgrau.png
Interleukine sind eine Gruppe von Peptidhormonen, also Botenstoffe des Körpers, welche für das Immunsystem verantwortlich sind. (inter = zwischen, leukos = weiß). Bei der Übergabe der Antigeninformation helfen Interleukine durch Vermittlung. Weiterhin dienen sie dem Reifungsprozess, der Teilung und der Umwandlung der Immunzellen.
Man kennt mehr als 35 verschiedene Interleukine. Sie werden zum Teil von der T-Zelle ausgeschüttet (Interleukin 2) und verstärken deren Wachstum. IL-10 hingegen hemmt die Aktivität der Makrophagen und dämmt die Abwehrreaktion ein.
Zusatzinformationen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Interleukin
T-Helferzelle (=T-Lymphocyte) im elektronenmikroskopischen Bild:
Quelle Bild: Public domain by Dr. Triche US-National Cancer Institute - thank you; https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SEM_Lymphocyte.jpg
Aufgaben:
1. Beschreibe die spezifische Abwehr
2. Wie lange dauert eine Erkältung?
3. Warum kann man in der Regel nur einmal Röteln, aber viele Male Grippe bekommen?
4. Das Hepatitis Virus vermehrt sich im Körper. Was sind die Folgen?
5. Auch wenn das Hepatitis Virus schon abgetötet ist, kann es zur weiteren Schädigung der Leber (durch das eigene Immunsystem kommen). Ursache?
6. Welche Wirkung hat Penicillin?
Von der antigenpräsentierenden Zelle wird das Antigen in Verbindung mit MHC-II dem T-Zell-Antigenrezeptor vorgezeigt.
Quelle Bild: Public Domain by Wikicommonsuser Garak76, danke; https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:T_helper_cell_stimulation_by_antigen_presenting_cell_deutsch.png
Quelle Bild: Public domain by Wikicommonsuser Altaileopard - Danke; https://commons.wikimedia.org/wiki/File:T-dependent_B_cell_activation.png
Zusatzinformationen:
https://de.wikipedia.org/wiki/T-Lymphozyt
Malaria wird vom Erreger Plasmodium ausgelöst. Dieser einzellige Organismus ist kein Bakterium, sondern eine vollständige, eukaryotische Zelle und somit sehr widerstandsfähig! Durch Fieber können die Erreger also nicht abgetötet werden.
Auch das weitere Immunsystem, inklusive der Makrophagen scheinen wehrlos gegen diese Krankheit zu sein.
Weltweit sterben an Malaria jedes Jahr mehr als eine Million Menschen.
Da der Erreger über Stechmücken der Gattung Anopheles übertragen wird, ist der erste Schritt zur Bekämpfung Mückenstiche zu vermeiden!
Malaria: die roten Blutkörperchen (Erythrozyten) der Säugetiere haben keinen Zellkern!
=> MHC-Komplex fehlt
=> bei Befall mit dem Erreger erkennen die Makrophagen dies und bekämpfen die Erreger.
Der Erreger Plasmodium wird aber nicht vollständig bekämpft! Er bleibt im Menschen und „versteckt“ sich in den roten Blutkörperchen:
Das rote Blutkörperchen kein eigenes Erbgut haben, verfügen sie auch nicht über MHC-Gene und bilden somit keine passenden Informationen, die eine Präsentation an T4-Helferzellen erlauben würden!
=> sind Erythrozyten durch Plasmodien befallen „merkt“ es das Immunsystem nicht!
=> Da sich Plasmodien in den Erythrozyten „verstecken“, wird nur bei Ausbruch der Krankheit (also durch die Makrophagen) die T4-Helferzelle aktiviert => nur bei akutem Ausbruch wird die Krankheit bekämpft.
Der Körper ist aber nicht komplett schutzlos:
Befallene Zellen können durch HC selbst Killerzellen aktivieren => Selbstzerstörung der roten Blutkörperchen.
Zusatzinformationen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Malaria
https://de.wikipedia.org/wiki/Anopheles
Anhand ihrer bestimmten dreidimensionalen Struktur werden die Oberflächenproteine, die für jeden Erreger verschieden sind, vom Antikörper erkannt. Dieser bindet mit einer genau passenden Gegenseite und verklumpt die Erreger somit. Der „Klumpen“ kann nun von Makrophagen vernichtet werden bzw. als Eiter ausgeschieden werden.
Aufgaben:
Name |
Typen |
Beschreibung |
IgA |
2 |
Immunglobulin A (IgA) findet man auf Schleimhäuten der Atemwege, der Augen, des Magen-Darm-Trakts, im Genitalbereich sowie an den Drüsen der Brustwarzen und in Muttermilch. So schützen sie auch Neugeborene. |
IgD |
1 |
IgD entsteht durch alternatives Spleißen der IgM/IgD-Prä-mRNA Man findet es (mit IgM) auf B-Lymphozyten und in geringer Menge in Blut und Lymphe. Es wirkt als Antigenrezeptor und kann auch Mastzellen aktivieren. |
IgE |
1 |
IgE ist am Schutz vor Parasiten, v.a. Würmern, beteiligt. Es kann Allergien auslösen. Man findet es membrangebunden auf Mastzellen. Im Blut ist es nicht zu finden. Durch Kontakt mit Antigenen und Allergenen kommt es zu einer Quervernetzung, welche Histaminausschüttung bewirkt (siehe im Kapitel „Allergien“) |
IgM |
4 |
IgM ist als Abwehrkämpfer vor allem zu Beginn von Infektionen und bei Erstkontakt mit Erregern aktiv. Es leiste von allen Antikörpern die meiste Arbeit. Es besteht aus fünf Untereinheiten (=Pentamer). Es kann so besonders viele Antigene miteinander vernetzten. Es kann die Plazentaschranke überwinden und so dem Ungeborenen eine passive Immunität geben. |
IgG |
1 |
IgG wird erst ca. 3 Wochen nach einer Infektion gebildet. Sie entstehen auf der Oberfläche von B-Lymphozyten. Danach bleibt es lange erhalten. Ärzte messen so eine bereits durchgemachte Infektion. Sie können für Autoimmunkrankheiten verantwortlich sein. |
Antikörperkomplexe
Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic license by Wikicommonsuser Martin Braendli (brandlee86); https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mono-und-Polymere.svg
Zusatzinformationen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Antikörper
Gegen einen bekannten Erreger soll ein Impfstoff entwickelt werden, damit eine Person sich dem Erreger aussetzen kann, ohne zu erkranken. Dies ist insbesondere bei Ausbruch von Virusepedemien (z.B. Schweinegrippe oder Vogelgrippe) nützlich.
Das Hauptproblem ist jedoch, dass sich bei einigen Erregern die Oberflächenproteine verändern! Was ist also notwendig für einen Impfstoff? Was muss er enthalten und wie kann man ihn herstellen?
Ziel der Impfung: Spezifische Immunität gegen eine Infektionskrankheit!
Kleine Mengen des (abgeschwächten) Erregers oder Hüllen von Erregern werden in die Blutbahn geimpft.
=> Der Körper bildet Antikörper + Gedächtniszellen
=> Spezifische Immunität gegen diesen Erregertypen
Die Gedächtniszellen bleiben unter Umständen ein Leben lang erhalten (z.B. bei TBC), meist müssen sie aber im Verlauf von ca. 10 Jahren aufgefrischt werden (z.B. bei Polio, Tetanus uvm.).
Erstmals angewendet: Edward Jenner (1796) - Schutzimpfung gegen Pocken
Anwendung bei: Polio, Pocken, Allergien, Typhus, Keuchhusten
Impfstofftypen: - lebende, aber abgeschwächte Erreger (z. B. bei Pocken, Masern)
- tote Erreger (z.B. Typhus, Keuchhusten)
- Bakterientoxine (z.B. Diphtherie, Tetanus)
Tiere (z.B. Pferde, Rinder oder Schafe) werden aktiv immunisiert und dann werden aus ihrem Blut Antikörper gewonnen, die dann dem bereits erkrankten Menschen gespritzt werden. Diese Antikörper bekämpfen in kurzer Zeit den krankmachenden Erreger.
Erstmals angewendet: E. Behringer (1890) Antitoxine gegen Diphtherie
Anwendung bei: Diphtherie, Tetanus, Tollwut, Milzbrand
- kurzzeitiger Schutz, da die Antikörper als körperfremde Proteine rasch abgebaut werden
- körpereigene Antigene werden nicht gebildet! Der Schutz ist also nur vorübergehend.
- Evtl. Sensibilisierung gegen körperfremde Antigene
=> Großer Nutzen bei bereits erfolgter Infektion!
=> Da die Gedächtniszellen fehlen und auch nicht gebildet werden, lässt der Schutz schnell wieder nach!
Im Grunde sind beide Arten der Schutzimpfung sehr ähnlich: Man unterscheidet nach dem Ort der Herstellung der Antikörper! Werden sie außerhalb des Körpers gebildet, spricht man von einer passiven Immunisierung, werden sie im menschlichen Körper gebildet von einer aktiven.
Eine der großen Seuchen der Vergangenheit waren die Pocken. Die Infektionskrankheit wird durch das Pockenvirus über Tröpfcheninfektion oder durch die Berührung mit den Pockenpusteln übertragen. Etwa 12 Tage nach der Infektion setzen die Symptome der Krankheit mit hohem Fieber und Schüttelfrost ein, Kopf- und Kreuzschmerzen folgen. Nach 3 bis 4 Tagen lässt das Fieber nach und rote Hautschwellungen breiten sich über dem ganzen Körper aus. Nach weiteren 8 bis 9 Tagen füllen sich die Pockenpusteln mit einer wässrigen Flüssigkeit. Das Fieber steigt erneut an. Die Letalität (Sterblichkeit) lag früher bei 70 Prozent. Wer die Pocken überlebt, ist fast lebenslang immun gegen eine erneute Ansteckung.
Quelle Bild: Public domain by Wikicommonsuser Ronline & Magnus Manske & https://www.nlm.nih.gov; https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Edward_Jenner.jpg
Jenner fand heraus, dass Melker gegen Pocken resistent sind. Die Vermutung lag nahe, dass sich diese zuvor mit Kuhpocken infizierten, die einen von der Oberfläche sehr ähnlichen Erreger haben.
Jenner infizierte also absichtlich gesunde Menschen mit Kuhpocken, um sie so vor den Pocken zu schützen. Die Kuhpocken Infektion verläuft beim Menschen recht harmlos (z.B. mit Hautrötungen und Ausschlägen)
Aufgaben:
Lässt man sich nicht gegen eine Krankheit impfen, die aber ansonsten üblicherweise bei vielen Menschen in den Schutzimpfungen enthalten ist, verfügt man einen gewissen „Herdenschutz“. Man erkrankt nicht, weil niemand in der eigenen Umgebung diese Krankheit hat und somit eine Ansteckung nicht stattfindet.
Dieser Herdenschutz ist insbesondere wichtig, wenn Kleinkinder noch nicht geimpft sind. Sind aber viele Menschen innerhalb einer Gruppe nicht geimpft, so entsteht eine „Impflücke“. Mehr und mehr Menschen erkranken dann an dieser Krankheit.
Verweigert man eine Schutzimpfung, steckt man sich deshalb oft nicht an, weil andere gegen die Krankheit geimpft sind.
Impfgegner sind Menschen, die aus verschiedenen Gründen Schutzimpfungen verweigern. Oft sind sie schlecht informiert und informieren sich einseitig aus manipulierenden, einseitigen Publikationen.
Die Angst der Impfgegner ist, dass sie durch die Impfung gefährliche Nebenwirkungen haben.
Bis in die 1960er Jahre kannte noch jeder Kinder, die sich von Kinderkrankheiten nicht erholt haben und Folgeschäden davontrugen oder daran gestorben sind. Besonders die Kinderlähmung, ein Virus, welches Teile des Nervensystems zerstört, war weit verbreitet. Die Menschen waren damals dankbar für die erste Impfung gegen diese schlimme Krankheit, auch wenn man damals im Umgang mit Impfstoffen noch unerfahren war und es (selten) Nebenwirkungen gab.
Heute kennt das niemand mehr, da flächendeckend gegen diese Krankheiten geimpft wird. Wenn es in sehr seltenen Fällen doch zu Nebenwirkungen kommt, so werden die Schutzimpfungen, besonders von sogenannten Impfgegnern, verteufelt – ohne dass dabei der Nutzen abgewogen wird.
Organ |
Art der Barriere für Infektionen |
Auge |
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Nase und Nasennebenhöhlen |
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Lunge |
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Haut |
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Magen |
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Darm |
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Geschlechtsorgane |