Grundlagen Immunsystem

Trilliarden von Lymphozyten und Antikörpern scannen permanent alle Zellen und Moleküle, um körperfremde Strukturen aufzuspüren und zu eliminieren. Um sowohl unbekannte als auch bereits bekannte Antigene effektiv zu bekämpfen, verfügt der Körper über eine angeborene, unspezifische und eine erworbene, spezifische Immunabwehr.

Der wichtigste zelluläre Bestandteil beider Teile des Immunsystems sind die Leukozyten (weiße Blutkörperchen), zu denen die Granulozyten der angeborenen Abwehr sowie die Lymphozyten der erworbenen Abwehr gehören.

Mechanische und physiologische Barrieren

Bevor ein Fremdkörper in den Körper eindringen und das Immunsystem aktivieren kann, muss dieser eine Reihe mechanischer und physiologischer Barrieren überwinden. Zu dieser ersten Schutzlinie gehören die Haut mit Epidermis und Dermis, Hautanhangsgebilde wie Haare und Talgdrüsen, die Schleimhäute sowie die physiologische Mikroflora. Die Barrieren stellen einen effektiven Schutz gegen schädliche Mikroorganismen, Parasiten, Toxine und Allergene dar. Erst wenn diese geschädigt werden, z.B. durch Verletzungen der Haut, durch Beeinträchtigungen der Darmschleimhaut (z.B. Fehlernährung, Störung der Darmflora infolge häufiger Antibiotikaeinnahme) können Fremdkörper in den Körper eindringen.

Angeborenes, unspezifisches Immunsystem

Das angeborene Immunsystem besteht bereits zum Zeitpunkt der Geburt und ist die erste „Verteidigungslinie“ beim Eintritt von fremden Substanzen in den Körper. Die Immunzellen dieses Systems reagieren sehr schnell, unterscheiden aber nur sehr begrenzt zwischen den einzelnen Fremdkörpern und setzen diesen stets die gleiche Abwehrintensität entgegen. Hierzu gehören verschiedene in den Körperflüssigkeiten gelöste Abwehrstoffe (z.B. Plasmaproteine des Komplementsystems, Lysozym, Interferone) sowie verschiedene Granulozyten (z.B. Monozyten, Neutrophile). Proteine der humoralen, unspezifischen Abwehr dienen dem Anlocken und Aktivieren weiterer Immunzellen (z.B. durch Interferone) sowie der aktiven Schädigung von Fremdkörpern (z.B. Schädigung der bakteriellen Zellwand durch Lysozym und Proteasen).

Ein wichtiger Teil der zellulären, unspezifischen Abwehr sind die phagozytoseaktiven Makrophagen, die sich in nahezu allen Körpergeweben befinden. Deren Vorläufer, die Monozyten, zirkulieren im Blut, dringen in Gewebe ein und reifen dort zu Makrophagen heran. Je nach Ansiedlungsort bilden sich die Immunzellen zu gewebespezifischen Makrophagen aus (z.B. Mikrogliazellen des Nervengewebes, Kupffer-Stern-Zellen in der Leber, Osteoklasten im Knochen, Langerhans-Zellen in der Haut). Makrophagen eliminieren Fremdkörper durch Phagozytose. Angelockt durch Fremdzellen, Bakteriengifte oder Zerfallsstoffe absterbender Körperzellen werden die Schadkörper von den Makrophagen umschlossen und enzymatisch im Inneren durch diese zersetzt. Teilweise greifen Makrophagen an dieser Stelle auch in die spezifische Abwehr ein, indem bestimmte Bruchstücke des verdauten Antigens (Epitope) an die eigene Oberfläche geheftet und so den Lymphozyten präsentiert werden.

Erworbenes, spezifisches Immunsystem

Zur effektiven, spezifischen Abwehr eines Fremdkörpers ist ein Erstkontakt mit diesem notwendig. Der Körper verfügt über einen Pool polyklonaler, naiver T- und B-Lymphozyten, die allesamt auf ein bestimmtes Antigen spezialisiert sind. Treffen bei einem Erstkontakt naive T- und B-Zellen auf das für sie spezifische Antigen, fangen diese an, zahlreiche aktive Zellklone sowie Gedächtniszellen zu bilden. Beim erneuten Antigenkontakt stehen bereits unzählige, spezifische Immunzellen zur Abwehr parat.

In einem ersten Schritt erkennen spezielle T-Lymphozyten, die T-Helferzellen, Epitope auf der Zelloberfläche antigenpräsentierender Zellen (z.B. Makrophagen, dentritische Zellen). Hierdurch werden die T-Helferzellen aktiviert und führen:

  • durch Freisetzung von Zytokinen zur Reifung von zytotoxischen T-Effektorzellen (T-Killerzellen), die die Fremdzelle aktiv durch zytolytische Enzyme zerstören;
  • über spezifischen Kontakt mit B-Lymphozyten zur Reifung zu Plasmazellen, die spezifische gegen das Antigen gerichtete Antikörper (Immunglobuline) bilden.

Daneben werden sowohl T- als auch B-Gedächtniszellen gebildet, die sich bei erneutem Kontakt mit dem Antigen rasch zu aktiven T-Killerzellen bzw. antikörperproduzierenden Plasmazellen entwickeln können.

Antikörper (Immunglobuline) bilden den humoralen Anteil der spezifischen Immunantwort.

Antigene

Antigene sind meist Proteinstrukturen, teilweise auch mit einem Zucker- oder einem Lipidanteil, die spezifisch von Antikörpern erkannt werden. Diese befinden sich vorwiegend auf der Oberfläche von Fremdkörpern wie Mikroorganismen, Parasiten, Milbenkot, Pollen oder sind bestimmte Eiweiße in Nahrungsmitteln. Der Teil des Antigens, an den die Antikörper binden, wird als Epitop bezeichnet. Eine Sonderform der Antigene sind die sogenannten Haptene wie beispielsweise Nickel oder bestimmte Arzneistoffe. Diese fungieren erst nach Bindung an ein körpereigenes Trägerprotein als vollwertiges Antigen und werden auch erst dann vom Immunsystem erkannt.

Epitop

Unter den Antikörperbindungsstellen lassen sich Sequenz- und Konformationsepitope unterscheiden. Bei den Sequenzepitopen erkennt der Antikörper eine bestimmte Aminosäuresequenz. Da diese auch durch äußere Einwirkungen wie Hitze oder Säuren nicht verändert wird, sind derartige Antigene relativ stabil. Bei den Konformationsepitopen ist eine bestimmte räumliche Faltung der Aminosäurekette nötig, um vom Antikörper erkannt zu werden. Da die Konformation durch Denaturierung verändert wird, sind derartige Antigene unter anderen hitzelabil.

Allergene

Allergene sind an sich harmlose Antigene, die durch eine Fehlprägung des spezifischen Immunsystems zu einer überschießenden Immunreaktion (Allergie) führen. Je nachdem, ob die Antikörpererkennung über ein Sequenz- oder ein Konformationsepitop vermittelt wird, sind Allergene hitzestabil oder hitzelabil.

Als Allergene können z.B. fungieren:

  • bestimmte Proteine in Nahrungsmitteln
  • Pollen, Milbenkot, Tierhaare oder -schuppen und Schimmelpilze
  • Nickel, Arzneimittel wie Penicillin (nach Bindung an Trägerprotein)