|
Immunsystem, System eines Organismus, das Krankheitserreger zerstört. Jeder Fremdkörper, der vom Immunsystem als solcher erkannt wird, heißt Antigen. Die Aufgabe des Immunsystems ist außerordentlich komplex. Es muss eine große Zahl von Reaktionsmöglichkeiten aufweisen, um in der Lage zu sein, Tausende von Antigenen abzuwehren, die den Körper befallen können. Die komplexen physiologischen Vorgänge des Immunsystems sind erst teilweise geklärt und Gegenstand intensiver Forschung.
Komponenten
Das Immunsystem besitzt sechs Hauptkomponenten: Drei davon sind verschiedene Zelltypen, die anderen drei sind wasserlösliche Proteine. Alle sechs Komponenten können im Blut nachgewiesen werden.
Zellen
Die drei Hauptkategorien der Immunzellen sind: Granulozyten, Monozyten/Makrophagen und Lymphozyten. Granulozyten sind unter den kernhaltigen Zellen im Blut die größte Gruppe. Sie phagozytieren die Antigene (nehmen sie in sich auf), besonders, wenn diese bereits im Blut mit Immunglobulinen oder Proteinen des Komplementsystems umhüllt worden sind (siehe unten: Proteine). Einmal einverleibt, werden die Antigene sofort durch Enzyme der Granulozyten zerstört.
Monozyten sind nur eine relativ kleine Gruppe der zahlreichen Arten von Blutzellen. Außerhalb der Blutbahn, also im Gewebe, verändern sie ihre Gestalt und werden dann Makrophagen genannt. Ebenso wie Granulozyten phagozytieren sie körperfremde Substanzen, reagieren mit Immunglobulinen und Komplementproteinen und enthalten zerstörende Enzyme. Darüber hinaus ändern sie die Antigene in einer Weise, die es Lymphozyten leichter macht, auf die Eindringlinge zu reagieren.
Lymphozyten sind in mancher Hinsicht die wichtigsten Zellen des Immunsystems. Man unterscheidet zwei Arten: B-Lymphozyten und T-Lymphozyten. B-Lymphozyten vermitteln die humorale oder Serumimmunität. Sie und ihre Nachfolgerzellen, die Plasmazellen, produzieren Serumkomponenten, die Immunglobuline (siehe unten). T-Lymphozyten vermitteln die Zellimmunität. Sie greifen Antigene direkt an und vernichten sie. Gleichzeitig können sie die allgemeine Immunantwort verstärken oder schwächen, indem sie andere Komponenten des Immunsystems beeinflussen. Außerdem produzieren sie eine Vielzahl von Zytokinen (siehe unten). T-Lymphozyten machen etwa 70 Prozent aller Lymphozyten aus. Sie haben ebenso wie die B-Lymphozyten ein biochemisches "Gedächtnis": Sie können Antigene wiedererkennen, denen sie einmal ausgesetzt waren. Das verstärkt die Abwehrreaktion.
Proteine
Die humorale oder Blutserum-Immunität wird vermittelt durch Serumproteine, von denen es drei Sorten gibt: Immunglobuline, Zytokine und Proteine des Komplementsystems. Tatsächlich werden vom Immunsystem Tausende verschiedener Immunglobuline gebildet. Man nennt sie Antikörper. Für jedes Antigen wird der entsprechende Antikörper gebildet, der dann dafür sorgt, dass das Antigen, zu dem er passt, vernichtet wird. Diese enorme Flexibilität und Vielfalt ist für das Immunsystem als Ganzes kennzeichnend.
Zytokine sind wasserlösliche Proteine, die als Hauptregulatoren für die Immunantwort gelten. Je nachdem, ob sie von Lymphozyten oder von Monozyten ausgeschieden werden, heißen sie Lymphokine bzw. Monokine. Zytokine können die verschiedensten Reaktionen bei der Immunabwehr auslösen: Einige verstärken eine bereits angelaufene Abwehrreaktion, andere veranlassen Zellen, sich zu teilen, wieder andere unterdrücken eine angelaufene Immunantwort. Ebenso wie andere Systeme im Körper muss auch das Immunsystem feinreguliert werden, so dass es im Bedarfsfall aktiv wird, aber keine pathologische Überreaktion stattfindet.
Die Proteine des Komplementkomplexes wirken untereinander im Verbund und gemeinsam mit den Immunglobulinen, so dass eine angemessene Immunreaktion erfolgt. Sobald ein Antikörper an ein Antigen gekoppelt ist, binden die Komplementproteine an diesen Komplex. Dies erleichtert die Phagozytose durch die Immunzellen.
Die Immunreaktion
Die sechs oben beschriebenen Systemkomponenten wirken bei der Immunreaktion zusammen. Viele Stufen der Immunreaktion sind durch wissenschaftliche Untersuchungen belegt. Andere werden noch erforscht, und Aussagen sind entsprechend spekulativ. Im typischen Fall passiert Folgendes: Wenn ein Antigen, z. B. ein Bakterium, die erste Abwehrbarriere des Körpers überwunden hat (z. B. die Haut), dann trifft es zunächst auf Granulozyten und Monozyten. Anschließend wird es zum Teil durch bereits gebildete Antikörper und Komplementproteine neutralisiert. Danach erscheinen Lymphozyten und Makrophagen am Invasionsort und verstärken die Immunreaktion. Spezifischere und wirkungsvollere Antikörper entstehen und bilden ein "biologisches Gedächtnis", welches das Antigen auch später wiedererkennt. In ähnlicher Weise wird wahrscheinlich auch der nächstgelegene Lymphknoten in seiner Abwehrreaktion verstärkt (siehe Lymphsystem) sowie auch weiter entfernte Bereiche der Lymphozytenbildung wie Milz und Knochenmark.
Wenn die Immunreaktion erfolgreich war, wird das Immunsystem die Bakterien eine bestimmte Zeit nach der Infektion überwältigt haben, und die Krankheit ist unter Kontrolle. Sodann kommen Mechanismen ins Spiel, welche die Abwehrreaktion wieder herunterfahren. Dabei sind Zytokine von besonderer Bedeutung. (Wenn sich das Immunsystem nicht selbst auf diese Weise kontrolliert, so sind andere Immunkrankheiten die Folge.) Ist das Antigen einmal auf diese Weise ausgeschaltet worden, so ist das Immunsystem optimal auf eine weitere Invasion desselben Erregers vorbereitet. Man spricht von vollständiger Immunität, wenn das Immunsystem in der Lage ist, das Antigen auszuschalten, bevor es zum Ausbruch der Krankheit kommt.
Krankheiten und Fehlfunktionen des Immunsystems
Bestimmte klinisch bedeutsame Krankheiten können in erster Linie auf ein unvollständiges Immunsystem zurückgeführt werden. Andere Krankheiten wiederum betreffen eher die fehlerhafte Funktion des sonst intakten Immunsystems. Ein unvollständiges Immunsystem ist entweder angeboren oder erworben (primärer Defekt), oder es ist bedingt durch eine Krankheit wie Krebs (sekundärer Defekt). Auch mag es durch die Behandlung anderer Krankheiten (u. a. Krebs) zu einer Schwächung oder gar zu einem Ausfall des Immunsystems kommen.
Die meisten primären Schädigungen des Immunsystems sind ererbt und reichen von harmlosen Störungen bis hin zu lebensgefährlichen Defekten. Das Versagen der B-Lymphozyten und fehlende Antikörper sind relativ verbreitet (ein Fall auf 500 Personen). Dabei kommt es zu wiederholten Infektionen (in erster Linie mit Bakterien). Dieser Situation kann durch monatliche Gaben von Gammaglobulinen, die viele Antikörper besitzen, erfolgreich begegnet werden. Ein Ausfall der T-Lymphozyten und der damit verbundenen zellulären Immunität ist wesentlich seltener. Meist durch Viren oder Pilzinfektionen hervorgerufen, sind diese Krankheiten nur schwer zu behandeln. Ein sehr ernsthafter Defekt des Immunsystems ist der Ausfall beider Systeme, der B- und T-Lymphozyten. Hier hilft nur noch eine radikale Therapie, die Knochenmarktransplantation. Unter den erworbenen primären Immunschwächen spielt in neuerer Zeit insbesondere Aids eine wichtige Rolle.
Sekundär erworbene Immunschwächen werden entweder durch toxische Medikamente hervorgerufen (z. B. bei der Krebsbehandlung) oder durch Unterernährung. Sie können aber auch direkte Folge anderer Erkrankungen sein (wie Krebs); ihre Schwere reicht von harmlos bis ernsthaft. Diese Immunschwächen können das B-Zellen- und/oder das T-Zellen-System erfassen und werden am besten dadurch behandelt, dass man die Ursache der Störung beseitigt.
Die häufig als Autoimmunkrankheit bezeichnete Fehlfunktion des Immunsystems beruht wahrscheinlich auf einem Defekt im Selbstregulationsmechanismus des Systems. In dieser Situation kann das System gesunde Zellen und lösliche Substanzen zerstören oder verletzen, was zu klinisch auffälligen Krankheiten führt. Eine Allergie ist die Überreaktion des Immunsystems auf fremde Stoffe.
Immunreaktion auf Transplantate
Ist die Immunreaktion auf der einen Seite für den Menschen von lebensrettender Bedeutung, so kann sie andererseits dem Versuch, Menschenleben durch Organtransplantationen zu retten, im Weg stehen. Normalerweise erkennt das Immunsystem Zellen eines anderen Organismus als fremd und versucht, diese Zellen abzutöten. Nach der Transplantation z. B. einer Niere, Leber oder von Knochenmark muss man daher die Aktivität des Immunsystems mit Medikamenten wie Cyklosporin unterdrücken. Während dieser Zeit ist der Patient in einer kritischen Situation zwischen Abstoßungsreaktion und starker Gefährdung durch Infektionen.
Verbindungen zu Krebs
Viele Jahre lang galt das Augenmerk dem Zusammenhang zwischen Krebs und Immunabwehr. Krebspatienten zeigen eine erhöhte Infektionsrate, und Laboruntersuchungen von Zellen und Sera einiger dieser Patienten zeigen immunologische Abweichungen von der Norm. Umgekehrt ist die Wahrscheinlichkeit, an Krebs zu erkranken, bei Patienten mit primärer Immuninsuffizienz oder Immunsuppressionsbehandlung größer als bei Gesunden. Auch führt die Stärkung des Immunsystems bei Krebspatienten zu gewissen Erfolgen. Die Unterstützung des Immunsystems und die Weiterentwicklung immuntherapeutischer Maßnahmen haben zweifellos einen positiven Einfluss auf die Behandlung von Krebs.
Forschung
Das Immunsystem ist nach wie vor Gegenstand intensiver und ergiebiger Forschung. Ein Hauptaspekt dabei ist die Frage, wie sich die unglaubliche Vielfalt der Antworten entwickeln kann. Ein anderer Aspekt ist die Frage nach dem Zusammenhang zwischen bestimmten Krankheiten und Fehlfunktionen der Immunregulierung. Außerdem werden beträchtliche Anstrengungen unternommen, die Immunantwort besser zu verstehen, um sie gezielter bei Ausfällen des Immunsystems, aber auch im Zusammenhang mit Organtransplantationen und Krebs manipulieren zu können. Zu den bedeutendsten Erfolgen dieses Forschungszweiges gehört die Identifizierung des Rezeptormoleküls, mit Hilfe dessen T-Zellen Antigene erkennen, sowie das Klonen des Gens für den Interleukin-2-Rezeptor in den achtziger Jahren
|
