Das Immunsystem: Grundlagen, Abwehrmechanismen und Immunreaktionen

Das Immunsystem: Grundlagen und Abwehrmechanismen

1. Konzept der Immunität: Eingestellt wurde die Immunität als Schutz des Körpers vor Infektionen, der Abwehr fremder Körper und dem Erkennen von Tumoren. Die Immunabwehr reift und konsolidiert sich nach der Geburt über Jahre hinweg. Bei Wirbellosen beinhaltet das Immunsystem Zellen wie Phagozyten, deren Typen Antigene erkennen. Das Immunsystem, das in Wirbellosen vorhanden ist, erreicht seinen Höchststand bei den höheren Primaten und beim Menschen. Die Untersuchung dieser Prozesse wird als Immunologie bezeichnet.

3. Die Abwehr des Körpers gegen Infektionen

3.1. Unspezifische Abwehr

Der Körper verfügt von Natur aus über Mechanismen, die seit Jahrtausenden bestehen, um Invasionen durch Mikroorganismen zu verhindern. Es gibt zwei Typen: Der erste Typ wirkt sofort gegen die Eindringlinge.

3.1.1. Angeborene äußere Mechanismen

a) Körperliche Barrieren: Die Haut schützt durch ihre Hornschicht, die kontinuierlich erneuert wird und so die Kolonisierung durch Mikroorganismen verhindert. Nur über Verletzungen können Erreger die Barriere durchdringen.

b) Chemische Barrieren: Natürliche Öffnungen des Körpers sind mit Schleimhäuten ausgekleidet, die Schleim absondern, um Fremdkörper einzuschließen und ihre Ausscheidung zu ermöglichen. Bestimmte Viren täuschen durch Stoffe vor, an Zellen anzudocken, und gelangen so in die Zelle.

Auch das Vorhandensein von Flüssigkeiten in bestimmten Bereichen wie Tränenflüssigkeit oder Speichel in Augen und Mund hilft, Mikroorganismen wegzuspülen. Diese Flüssigkeiten enthalten antimikrobielle Stoffe, zum Beispiel Lysozym, Defensine und Sperminen. Daher sind Augeninfektionen bei Kindern und Frauen häufig.

Auch die Sekrete des Magens haben keine Verdauungsfunktion, sondern bilden antimikrobielle Stoffe; die Haut produziert Fettsäuren und Milchsäure, die Erreger hemmen.

c) Die einheimische Flora: Der menschliche Körper beherbergt natürlich Mikroorganismen in bestimmten Körperregionen, zum Beispiel die Darmflora. Diese verhindert durch Konkurrenz um Nährstoffe die Ansiedlung von Krankheitserregern.

3.1.2. Angeborene innere Mechanismen

Wenn der Erreger die äußeren Hindernisse überwunden hat, greifen zelluläre und humorale Reaktionen.

a) Natürliche Killerzellen (NK-Zellen): Dies sind Lymphozyten, die Mikroorganismen, infizierte Zellen und Tumorzellen töten. Sie erkennen körpereigene Zellen nicht. Sie zerstören Zellen, indem sie Perforin freisetzen, das Löcher in die Zellmembran bohrt.

b) Interferone: Dies sind Proteinmoleküle, die von virusinfizierten Zellen abgegeben werden und benachbarte Zellen warnen. Sie hemmen die virale Vermehrung, indem sie antivirale Proteine synthetisieren und die Replikation der viralen Genome blockieren.

c) Das Komplementsystem: Es besteht aus Proteinkomplexen, die im Blut zirkulieren. Wenn sie an Mikroorganismen oder Antikörper binden, lösen sie eine Kaskade von Reaktionen aus. Einige dieser Proteine können Zellen lysieren, andere markieren Mikroorganismen, damit Phagozyten sie erkennen und aufnehmen.

d) Die entzündliche Reaktion: Sie ist Teil der angeborenen Immunität und tritt bei Gewebeschäden durch Bakterien, Traumata, Toxine oder Hitze auf. Chemische Botenstoffe wie Histamin, Bradykinin und Serotonin erweitern Blutgefäße, wodurch Flüssigkeit ins Gewebe gelangt. Dies lokalisiert die Entzündung, isoliert die fremde Substanz und begrenzt den Kontakt mit anderem Gewebe.

3.2. Spezifische Abwehr

Im Laufe der Evolution entwickelten sich Parasiten, gegen die die angeborene Reaktion nicht ausreichend wirksam ist. Dafür wurde die spezifische Abwehr entwickelt. Diese Abwehr richtet sich gegen Parasiten, transplantierte Organe, Krebszellen, Mikroorganismen und giftige Stoffe. Sie ist in der Lage, Selbst und Nicht-Selbst zu unterscheiden. Während der Entwicklung des Immunsystems wird es "erlernt", körpereigene Strukturen zu tolerieren; diese Fähigkeit wird immunologische Toleranz genannt. Geht sie verloren, entstehen Autoimmunerkrankungen.

Es können auch Überempfindlichkeitsreaktionen auftreten, etwa Allergien, bei denen harmlose Stoffe vom Immunsystem angegriffen werden, zum Beispiel Pollen. Die Substanzen, die diese Reaktionen auslösen, heißen Antigene. Fast jedes Makromolekül (Protein oder Polysaccharid) kann eine Immunreaktion auslösen, da es vom Rezeptor als fremd erkannt wird. Lymphknoten dienen als Filter für Mikroben, Fremdkörper und abgestorbene Zellen. Sie enthalten Lymphozyten und Makrophagen, in denen die Immunreaktionen stattfinden.

4. Reaktion des Immunsystems

Die erworbene Immunität löst Reaktionen mit zwei Typen aus: die humorale und die zelluläre Immunantwort.

Humorale Immunantwort: Sie zielt auf die Produktion von Antikörpern durch Plasmazellen ab. Diese binden an Antigene von Fremdstoffen und Mikroorganismen und markieren sie für die Zerstörung, meist durch Phagozyten, vor allem Makrophagen. Diese Antwort richtet sich vor allem gegen extrazelluläre Erreger wie Bakterien und Viren, bevor sie infizierte Zellen befallen.

Zelluläre Immunantwort: Die humorale Antwort ist unwirksam, wenn sich Erreger im Inneren von Zellen befinden. Die zelluläre Antwort zerstört infizierte Zellen und verhindert, dass sich Erreger weiter vermehren. Beide Antworten arbeiten koordiniert gegen zirkulierende Krankheitserreger und Toxine.

5. Immunstimulation: Impfstoffe und Seren

5.1. Impfstoffe

Impfstoffe bestehen aus abgeschwächten oder abgetöteten Mikroorganismen bzw. deren Bestandteilen, die nicht virulent sind. Sie erzeugen eine aktive, erworbene Immunität gegen Infektionserreger. Impfstoffe sollten zwei Eigenschaften besitzen:

• Wirksamkeit: Sie müssen eine korrekte Immunantwort auslösen.
• Sicherheit: Der Impfstoff darf keine Krankheit auslösen und die Immunantwort nicht beeinträchtigen.

5.2. Seren

Seren werden für die passive Immunisierung eingesetzt. Sie liefern sofort einsatzbereite Antikörper, wodurch eine schnelle, aber nur kurz anhaltende Immunität entsteht. Man unterscheidet zwei Typen:

• Humane Seren: Sie stammen von Menschen und enthalten Antikörper gegen ein bestimmtes Antigen.
• Heterologe Seren: Sie stammen von anderen Tierarten und enthalten Antikörper gegen bestimmte Antigene.

6. Immunpathologie

6.1. Konzept und Arten der Autoimmunerkrankungen

Das Immunsystem besteht aus Immunzellen wie Lymphozyten, Makrophagen und anderen Zellen, die lernen, zwischen körpereigenen und fremden Strukturen zu unterscheiden, ohne den eigenen Körper anzugreifen. Manchmal kann es jedoch vorkommen, dass unreife Lymphozyten körpereigene Antigene angreifen. Normalerweise werden solche Zellen im Thymus oder Knochenmark zerstört oder inaktiviert. Gelingt dieser Schutzmechanismus nicht, kann das Immunsystem Antikörper oder Zellen gegen den eigenen Körper bilden; man spricht dann von einer Autoimmunerkrankung. Diese Erkrankungen können ein beliebiges Organ betreffen.

6.5. Abstoßung von Transplantaten

Bei Transplantationen besteht immer die Gefahr einer Abstoßung, die das Leben des Empfängers gefährden kann. Das Immunsystem erkennt das transplantierte Gewebe als fremd und zerstört es. Dies geschieht durch Antigene auf Zelloberflächen (Membranproteine). Um Abstoßungen zu vermeiden, führen Immunologen vor Transplantationen Tests zur Gewebeverträglichkeit (Histokompatibilität) durch.