Den Mechanismen unseres Immunsystems auf der Spur

Jederzeit abwehrbereit

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In den Körpern aller Lebewesen tobt ein täglicher Kampf gegen Viren, Bakterien, Pilze und Parasiten, die von außen eindringen. Selbst einfachste Organismen besitzen daher eine vielfältig ausgestaltete Immunabwehr. Die sogenannte angeborene oder natürliche Immunität, die sich schon bei wirbellosen Tieren und selbst bei Pflanzen findet, erlaubt eine besonders rasche, unspezifische, aber trotzdem wirkungsvolle Verteidigung.

Die Struktur der beteiligten Proteine und die dazugehörige Bauanleitung sind im Genom festgelegt und können im Laufe des Lebens eines Individuums nicht an neue Bedingungen angepasst werden. Um diesen Nachteil zu beheben, hat sich im Verlauf der Evolution im angeborenen Immunsystem eine immer größere Zahl verschiedener Zelltypen und löslicher Faktoren herausgebildet. Schon wenige Minuten nach dem Eindringen werden die meisten Erreger erkannt und sind bereits nach Stunden vollständig beseitigt. Die angeborene Immunabwehr ist also weit mehr als nur eine erste Schutzreaktion, in der Regel ist sie allein schon wirksam genug, um den Großteil der Infektionen zuverlässig abzuwehren.

Dennoch verfügen Wirbeltiere, uns Menschen eingeschlossen, noch über eine zweite Verteidigungsinstanz: das adaptive Immunsystem. Es wird aktiv, wenn die natürlichen Abwehrmechanismen alleine dem Angreifer nicht gewachsen sind. Evolutionär gesehen ist dieser „Zweitschutz“ relativ neu: Erst vor ca. 500 Millionen Jahren begannen Wirbeltiere, zusätzlich zum „natürlichen“ auch ein „adaptives“ Immunsystem zu entwickeln. Die adaptive Immunabwehr hat – wie schon der Name sagt – einen entscheidenden Vorteil: Sie ist lern- und anpassungsfähig. Sie reagiert selektiv auf Infektionen und kann bereits bekannte Erreger mit gesteigerter Effizienz bekämpfen. Wer eine Masern-Infektion überwunden hat, ist daher ein Leben lang zumindest vor diesem Virus geschützt. Dieses Prinzip machen sich Ärzte seit über 200 Jahren gezielt bei Impfungen zu Nutze.

„Man darf sich diese Varianten der Immunabwehr jedoch nicht als unabhängig oder voneinander getrennt vorstellen“, betont Thomas Boehm, „mit der sofortigen Reaktion gegen Erreger durch das angeborene Immunsystem geht auch eine Aktivierung der adaptiven Immunantwort einher. Beide gemeinsam eliminieren dann den Krankheitserreger.“ Der Direktor am Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik forscht schon seit Langem an den genetischen Grundlagen des Immunsystems. Das langfristige Ziel des Freiburger Wissenschaftlers ist die Entwicklung zielgerichteter Therapien, die fehlerhafte Immunfunktionen beim Menschen korrigieren sollen.

Unterscheidung von "selbst" und "fremd"

Eine der grundlegenden Eigenschaften der angeborenen wie der adaptiven Immunabwehr ist die Fähigkeit, zielgenau zwischen „fremd“ und „selbst“ zu unterscheiden. Denn bekämpft das Immunsystem irrtümlicherweise körpereigenes Gewebe, so kommt es zu schweren Entzündungsreaktionen und in der Folge zu Schäden an den betroffenen Organen. Während sich die Fähigkeit der Fremd-/Selbst-Unterscheidung im angeborenen Immunsystem über Jahrmillionen der Evolution hinweg entwickelt hat, muss diese Fähigkeit bei der adaptiven Immunantwort in jedem einzelnen Individuum neu erworben werden. „Wie fehleranfällig die Ausbildung dieser Selbsttoleranz ist, zeigen die vielen Patienten, die unter Autoimmunerkrankungen wie Diabetes, Rheuma, Multiple Sklerose etc. leiden“, erklärt Boehm. Trotz intensiver Forschung sind die genauen Ursachen solcher Autoimmunerkrankungen nach wie vor unklar.

Abb. A: Der <strong>Thymus</strong> ist ein unscheinbares hinter dem Brustbein gelegenes Organ. Erst seit etwa 50 Jahren ist bekannt, dass dieses Organ für die Funktion des Immunsystems unverzichtbar ist. Es sorgt für die Ausbildung der so genannten T-Zellen, die Virus-infizierte Zellen und Tumorzellen aufspüren und vernichten und den sogenannten B-Zellen bei der Antikörperbildung helfen. Bild vergrößern
Abb. A: Der Thymus ist ein unscheinbares hinter dem Brustbein gelegenes Organ. Erst seit etwa 50 Jahren ist bekannt, dass dieses Organ für die Funktion des Immunsystems unverzichtbar ist. Es sorgt für die Ausbildung der so genannten T-Zellen, die Virus-infizierte Zellen und Tumorzellen aufspüren und vernichten und den sogenannten B-Zellen bei der Antikörperbildung helfen.

Boehm interessiert sich daher besonders für ein Organ: die Thymusdrüse (Abb. A). Der Thymus ist ein kleines, aber sehr wichtiges Organ unseres Immunsystems, denn nur er liefert die Umgebung für die Entwicklung und Reifung einer bestimmten Sorte weißer Blutkörperchen, der sogenannten T-Lymphozyten oder einfach T-Zellen (das „T“ leitet sich dabei von ihrem Herkunftsort, dem Thymus ab). Dieser Prozess vollzieht sich unter dem Einfluss eines ganz bestimmten regulatorischen Proteins, des Transkriptionsfaktors Foxn1. Er koordiniert in den Epithelzellen des Thymus die Aktivität einer großen Anzahl von Genen, die nicht nur für die Anlockung der Vorläuferzellen zum Thymus, sondern auch für die Steuerung der nachfolgenden Differenzierung in reife T-Zellen verantwortlich sind.

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