Das Immunsystem:
Gefräßige Zellen räumen auf
Bakterien, Viren, Schadstoffe, Pollen - unser Körper berührt, verschluckt oder atmet permanent Stoffe aus seiner Umgebung ein. Damit uns diese Substanzen nichts anhaben können, hat unser Organismus ein ausgeklügeltes Schutzsystem entwickelt.
Unser Abwehrsystem muß zwischen körperfremdem und eigenem Material unterscheiden können, um zu funktionieren. Angreifer des Immunsystems können Viren, Bakterien oder körperfremde Zellen sein. Letztere gelangen z. B. bei Bluttransfusionen oder Organübertragungen in den Körper. Auch gegen tote Materie wie Medikamente, Nahrungsbestandteile und Chemikalien oder sogar körpereigene, entartete Zellen(Tumorzellen) wird die Abwehr aktiv. Das Immunsystem erkennt an der Oberfläche der Eindringlinge, daß es sich um unbekannte, unerwünschte Strukturen handelt und reagiert mit Abwehrmaßnahmen. Körpereigene Muster werden dagegen normalerweise als ungefährlich registriert. Es kann aber vorkommen, daß auch körpereigene Zellen angegriffen werden. Dieser Defekt im Abwehrsystem führt zu schweren Autoimmunerkrankungen wie Multiple Sklerose, Typ-I-Diabetes oder rheumatoide Arthritis.
Ein Teil unseres Immunsystems ist von Geburt an aktiv - die sogenannte unspezifische Abwehr. Der wirksamere Part wird jedoch erst im Laufe der Jahre entwickelt und als erworbene oder spezifische Immunität bezeichnet. Die wichtigste Abwehrarbeit leisten dabei die weißen Blutkörperchen, die Leukozyten. Sie entstehen aus den Stammzellen des Knochenmarks. Die Leukozyten greifen Eindringlinge im Blut und in der Lymphflüssigkeit an und können sogar in das Gewebe eindringen. Bei einer Infektion oder Entzündung ist ihre Anzahl stark erhöht, was der Arzt am Blutbild des Patienten erkennen kann. Die weißen Blutkörperchen setzen sich aus drei wichtigen Untergruppen zusammen: den Freßzellen sowie den T- und B-Lymphozyten, kurz T- und B-Zellen genannt.
Angeborene Immunität: Zellen mit großem Appetit
Die Freßzellen gehören zur angeborenen Immunität. Bereits neun Wochen nach der Befruchtung lassen sich im menschlichen Fötus erste Abwehrzellen nachweisen. Sie reagieren schnell, aber unspezifisch auf körperfremde Substanzen. Das heißt, die Freßzellen reagieren bei jedem Kontakt mit einem Fremdkörper immer wieder gleich stark. Denn im Gegensatz zur erworbenen ist die angeborene Immunität nicht lernfähig.
Abb. 1: Freßzellen (F), die auf Eindringlinge (Dreiecke) treffen, lösen diese auf und präsentieren die fremden Strukturen an ihrer Oberfläche.
Die großen, beweglichen Freßzellen werden auch Monozyten genannt. Wenn sie in die Gewebe wandern, entwickeln sie sich zu Makrophagen. Unerwünschte Erreger werden von ihnen phagozytiert, das heißt, sie umfließen den Fremdkörper und lösen ihn auf (Abb. 1). Zusätzlich machen sie andere Immunzellen auf den Eindringling aufmerksam. Dazu wandern die Freßzellen mit ihrer Beute in die Lymphknoten. Das Antigen, also die Erkennungsmarke des Fremdkörpers, wird dabei auf der Zell- oberfläche der Freßzellen plaziert und so den Spezialzellen präsentiert. Diese können daraufhin gezielt gegen den Erreger vorgehen (Abb. 2 +3).
Abb. 2: Freßzellen machen die T-Helferzellen (Th) auf die Erreger aufmerksam. Dadurch schütten die Helferzellen Botenstoffe aus, die wiederum die B-Zellen (B)
Freßzellen beseitigen nicht nur Fremdkörper, sondern schaffen als körpereigene Müllabfuhr auch abgestorbene Gewebereste und Zelltrümmer aus dem Organismus beiseite. Bestimmte Lockstoffe, die durch beschädigtes Gewebe freigesetzt werden, weisen den gefräßigen Riesenzellen den Weg zur Entzündungsstelle.
Abb. 3: Die B-Zellen produzieren nach dem Kontakt mit den Erregern spezielle Antikörper.
Die wesentlich kleineren Granulozyten zählen ebenfalls zu den Freßzellen. Sie beherbergen zahlreiche Enzyme, die unter dem Mikroskop wie Granulat aussehen. Mit diesen Enzymen bombardieren sie fremde Zellen und lösen dadurch deren Zellwände auf. Schwieriger für das Immunsystem ist es, körpereigene Zellen zu erkennen, die durch einen Virus infiziert sind und statt ihrem eigenen Erbgut das der Viren tragen. Gegen solche gewissermaßen getarnte Körperzellen werden die Natürlichen Killerzellen aktiv, die ebenfalls zur angeborenen Immunität zählen. Sie greifen auch körpereigene Krebszellen an, die durch Veränderung des Erbguts entartet sind.
Abb. 4: Freßzellen können die Antigen-Antikörper-Komplexe leichter erkennen und zerstören.
Enzyme unterstützen die Immunzellen
Neben den Immunzellen können auch Enzyme, die zum sogenannten Komplementsystem zählen, gegen Eindringlinge aktiv werden. Wie die Freßzellen ist das Komplementsystem ein Teil der angeborenen Immunität, das sich sofort gegen Fremdkörper zur Wehr setzt, aber unspezifisch arbeitet. Zum Komplementsystem gehören rund 20 spezielle Enzyme. Regulatorproteine sorgen dafür, daß die Enzyme im Bedarfsfall aktiviert, aber auch wieder inaktiviert werden. Dadurch verhindern sie, daß sich die Enzyme gegen den eigenen Körper richten.Das System läßt sich auf drei Arten in Bereitschaft versetzen: Die Enzyme können sich direkt an die eingedrungenen Antigene binden, da sie ähnlich wie die Freßzellen deren Struktur erkennen. Sie lassen sich zudem durch ein Enzym aus der Leber aktivieren und werden zusätzlich durch Antikörper des spezifischen Abwehrsystems alarmiert.
Wenn sich die Enzyme an die Bakterien binden, werden wiederum andere Komplementenzyme aktiv. Das Komplementsystem kann unerwünschte Zellen direkt abtöten, indem es deren Zellwände zersetzt. Zudem macht es die Freßzellen auf die Eindringlinge aufmerksam und steigert die Aktivität der gefräßigen Riesenzellen. Hier wird deutlich, wie sehr die einzelnen Immunreaktionen miteinander verzahnt sind und sich gegenseitig bei ihrer Arbeit unterstützen.
Abwehrproteine reagieren schnell
Stoßen Freßzellen auf einen Eindringling, setzen sie einen chemischen Botenstoff frei, das Interleukin-1. Es regt die Produktion von zahlreichen Proteinen in der Leber und in den Makrophagen an. Diese unverzüglich hergestellten Eiweißstoffe werden als Akute-Phase-Proteine bezeichnet. Bereits nach etwa zwölf Stunden steigt die Konzentration einiger dieser Proteine bis auf das 1000fache an. Dadurch aktivieren sie das Komplementsystem und steigern vermutlich auch die Wirksamkeit von Immunzellen der spezifischen Abwehr. Akute-Phase-Proteine spielen außerdem eine Rolle beim Verlauf von Entzündungen: Sie können sie fördern, aber auch abschwächen.
T- und B-Zellen im Einsatz
Die unspezifische Abwehr reicht oft nicht aus, um Krankheitserreger vollständig zu bekämpfen. Die Abwehrstoffe der schlagkräftigeren spezifischen Immunität müssen allerdings erst gebildet werden. Ausgangszellen sind die Lymphozyten, von denen ein gesunder Mensch etwa 10 Billionen besitzt. Jeden Tag werden eine Milliarde neuer Lymphozyten produziert, um verbrau-chte zu ersetzen. Sie werden wie die Freßzellen im Knochenmark gebildet, entwickeln sich aber an verschiedenen Orten zu unterschiedlichen Formen: in der Thymus-Drüse, einer kleinen Drüse hinter dem Brustbein, werden sie zu T-Zellen und im Knochenmark (engl.: bone marrow) zu B-Zellen. Die T-Zellen steuern die Immun-antwort. Dazu spezialisieren sie sich zu weiteren Untergruppen: zu Helfer- und Killerzellen, letztere auch zytotoxische Zellen genannt.
Hemmen so wichtig wie unterstützen
Die T-Helferzellen werden aktiv, wenn ihnen Antigene von den Freßzellen präsentiert werden (Abb. 2). Von diesen Immunzellen existieren zwei Untergruppen mit genau entgegengesetzten Aufgaben: Während die Th1-Zellen Entzündungen fördern, indem sie z. B. die Teilung anderer T-Zellen beschleunigen, wirken Th2-Zellen entzündungshemmend. Diese Arbeitsteilung hat durchaus ihren Sinn. Denn viele Krankheitserreger, z. B. Viren, dringen in Körperzellen ein und lassen sich nur durch Zerstörung der infizierten Zellen bekämpfen. Damit nicht zuviel eigenes Gewebe zerstört wird, bremsen die Th2-Zellen diesen Prozeß. Beide Untergruppen produzieren dazu chemische Botenstoffe (Lymphokine) mit unterschiedlichen Wirkungen.
Bei echten Infektionen ist die starke Abwehrreaktion der Th1-Zellen günstig. Negativ wirkt sie sich allerdings bei Autoimmunerkrankungen aus. Th2-Zellen sind vermutlich dazu da, uns vor dieser Selbstzerstörung von körpereigenen Zellen und Gewebe zu schützen. Bisher konnte das jedoch nur in Tierversuchen nachgewiesen werden.
Botenstoffe steuern die Zusammenarbeit
Indem sie Lymphokine abgeben, fördern die Th1-Zellen auch die Aktivität der Freßzellen sowie der B-Zellen (Abb. 2). In Experimenten konnten Forscher beobachten, daß die B-Zellen die T-Zellen sowohl aktivieren als auch hemmen können. Hier zeigt sich einmal mehr, wie genau die einzelnen Reaktionen des Immunsystems aufeinander abgestimmt sind.
Eine weitere Gruppe der T-Lymphozyten, die T-Killerzellen, erkennt Zellen, deren Oberfläche durch eine Virusinfektion oder einen Krebsbefall verändert ist. Sie sind darauf spezialisiert, solche befallenen oder entarteten Zellen zu zerstören. Dazu geben sie chemische Stoffe ab, die die Zellwände der infizierten Körperzellen auflösen und auf diese Weise abtöten. Da bei der Abwehr, die durch die T-Zellen vermittelt wird, die Immunzellen selbst aktiv sind, spricht man auch von zellvermittelter oder zellulärer Immunität.
Die B-Zellen entstehen wie die T-Zellen aus den Stammzellen des Knochenmarks. Sie reifen jedoch im Knochenmark heran. Durch Signale der Knochenmarkszellen bildet jede B-Zelle einen spezifischen Rezeptor aus, den sie an der Zelloberfläche trägt. Jeder Rezeptor erkennt und bindet eine ganz bestimmte Fremdstruktur (Antigen). Lagert sich ein passender Eindringling an den Rezeptor, teilt sich die B-Zelle innerhalb kürzester Zeit immer wieder und wandelt sich in eine Plasmazelle um. Diese Plasmazelle kann Unmengen der passenden Antikörper produzieren (Abb. 3). Antikörper sind nichts anderes als die lösliche Form des speziellen Rezeptors der B-Zelle. Eine einzelne B-Zelle kann mehr als 10 Millionen Antikörper pro Stunde abgeben und mehr als 100 Millionen verschiedene Antikörper herstellen. Da die Antikörper frei im Blut herumschwimmen, bezeichnet man diese Abwehr auch als humorale Immunität, vom englischen humor = Flüssigkeit.
Antikörper locken Freßzellen und Enzyme an
Treffen die Antikörper auf das entsprechende Antigen, neutralisieren sie es oder erleichtern seinen Abbau. Die Antikörper selbst können Erreger also nur markieren und festhalten. Beseitigen müssen ihn andere Faktoren des Immunsystems. So werden durch den Komplex aus Antigen und Antikörper das Komplementsystem sowie Freßzellen angelockt (Abb. 4). Zwar arbeiten beide auch unabhängig von der spezifischen Abwehr. Wenn sich jedoch Antikörper an den Eindringling heften, reagieren Komplementsystem und Freßzellen wesentlich schneller.
Heute sind fünf verschiedene Klassen von Antikörpern, auch Immunglobuline genannt, bekannt. Immunglobuline der Klasse M (IgM) spielen bei der ersten Abwehr von Erregern eine besondere Rolle. Während beim Erstkontakt hauptsächlich IgM gebildet werden, produzieren die B-Zellen bei Antigenen, die dem Immunsystem bereits bekannt sind, fast nur Immunglobulin G (IgG). Antikörper dieser Klasse kommen im Blut am häufigsten vor. IgG aktiviert die Enzyme des Komplementsystems und ist das einzige Immunglobulin, das durch die Plazenta übertreten kann. Dadurch schützt es das Ungeborene bereits im Mutterleib vor Infektionen.IgA sorgt dagegen für den Immunschutz des Neugeborenen und kommt in der Muttermilch im Vergleich zu anderen Immunglobulinen am häufigsten vor. B-Zellen, die IgA produzieren, befinden sich vor allem in den Schleimhäuten des Magen-Darm-Trakts und der Atemwege. Dort schützt IgA den Organismus vor eindringenden Mikroorganismen.
Die Konzentration von IgD im Körper ist nur gering. Es dient vermutlich dazu, die Produktion weiterer Antikörper anzukurbeln. Ebenfalls selten sind die Antikörper der E-Klasse (IgE). Sie binden sich an Mastzellen und regen diese an, Entzündungsvermittler wie Histamin freizusetzen. IgE ist daher für allergische Reaktionen verantwortlich, bei denen diese Entzündungsstoffe zahlreiche Beschwerden verursachen. Allergiker haben deutlich mehr IgE im Blut; bei allergiegefährdeten Säuglingen läßt sich diese Erhöhung schon im Blut der Nabelschnur nachweisen.
Ein lernfähiges System
Die Immunglobuline bzw. Antikörper setzen hauptsächlich Krankheitserreger außerhalb von Körperzellen schachmatt, etwa Bakterien im Blut oder in sonstigen Körperflüssigkeiten. Die T-Zellen bekämpfen dagegen Erreger, die in Körperzellen eindringen, z. B. Viren oder bestimmte Bakterien wie die Tuberkelbazillen. Einige T- und B-Zellen werden außerdem zu Gedächtniszellen, die im Blut und lymphatischen System zirkulieren. Sie speichern alle Informationen von Erregern ab, gegen die sich der Körper schon einmal zur Wehr setzen mußte. Wird der gleiche Erreger erneut angetroffen, sorgen die Gedächtniszellen dafür, daß sofort die passenden Antikörper produziert werden. Der Eindringling kann so bereits ausgeschaltet werden, ehe er Beschwerden verursacht. Wenn unser Körper Krankheiten wie Masern, Röteln oder Windpocken bereits einmal durchgemacht hat, merken wir meist gar nicht, daß sich die Erreger erneut eingeschlichen haben.
Ein gesunder Körper kann sich gegen die meisten Erreger selbst schützen. Es lohnt sich also, etwas für ein stabiles und intaktes Immunsystem zu tun. Richtige Ernährung und seelische Ausgeglichenheit können dafür sorgen, daß das hochkomplizierte körpereigene Abwehrsystem gesund und leistungsfähig bleibt.
ö 2000 UGB
LITERATUR:
BRÄUTIGAM, H.H.: Abwehr im Training. In: DIE ZEIT, Nr. 38, S. 35, 13.09.1996
CERNAJ; I.: Fit und gesund durch ein starkes Immunsystem. Südwest-Verlag, München 1995
Spektrum der Wissenschaft (Hrsg.): Das Immunsystem. Spezial 2, unver. Neuaufl., Heidelberg 1997
FRIEBEL, V.; LEDVINA, I.; ROßMEIER, A.: So arbeitet das Immunsystem. Falken Verlag, Niedernhausen 1992
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