Kapitel 1

Grundlagen der Immunologie und Immunsystemstörungen

1.1 Immunsystemprozess 2

1.2 Antigene 6

1.3 Antikörper 7

1.4 Komplement 7

1.5 Hypersensitivität (Allergien) 8

1.6 Immuntoleranz 11

Das Immunsystem ist ein Konzept der westlichen Medizin. In der chinesischen Medizin wird die Immunität nie direkt angesprochen. Stattdessen werden die klinischen Symptome beschrieben, die auftreten, wenn der Körper auf einen Befall durch äußere Pathogene reagiert. In diesem Zusammenhang wird auf zhengqi, Vitales Qi, verwiesen, das die Gesundheit des Menschen darin unterstützt, solch einen Angriff abzuwehren.1 Nach der Theorie der westlichen Medizin besitzt das Immunsystem eine Abwehrfunktion. Die Zellen des Immunsystems arbeiten mit verschiedenen Proteinen zusammen, um alles Fremde oder Gefährliche, das in den Körper eindringt, aufzuspüren und zu zerstören. Es kann einige Zeit (von wenigen Minuten bis hin zu Tagen) dauern, bis die Immunzellen aktiviert sind. Aber sobald sie mit voller Kraft arbeiten, gibt es nur sehr wenige feindliche Organismen, die eine Chance gegen sie haben. Das Immunsystem schützt vor Infektionen, indem es Pathogene abtötet und Fremdkörper beseitigt. Es erkennt Pathogene (u.a. Viren, Bakterien und Parasiten) und grenzt sie von den normalen Zellen und Gewebestrukturen des Organismus ab. Manchmal kann das Immunsystem die Pathogene nicht erkennen, da sie sich anpassen und viele neue Wege entwickeln, wie sie den Gastorganismus erfolgreich infizieren können. Die erste Reaktion des Immunsystems auf eine Infektion ist eine Entzündung. Die Symptome einer Entzündung bestehen in Rötung, Schwellung, Hitze und Schmerzen. Diese Reaktion wird durch einen verstärkten Blutfluss zum betroffenen Gewebe erzeugt. Infizierte Zellen, geschädigte Zellen oder Zellfragmente produzieren Eikosanoide und Zytokine. Zu den Eikosanoiden zählen Prostaglandine, die ein Hitzegefühl, Fieber und eine Erweiterung der Blutgefäße hervorrufen. Zu den Zytokinen gehören Interleukine, die für die Kommunikation zwischen Leukozyten verantwortlich sind.

1.1. Immunsystemprozess

Das Immunsystem besteht aus Organen und Gewebestrukturen, zu denen auch hoch spezialisierte Zellen und sogar ein Gefäßsystem zählen, das vom kardiovaskulären System abgegrenzt ist. All diese Strukturen arbeiten zusammen, um im Körper befindliche Infektionen und Tumorzellen zu beseitigen. Die Organe des Immunsystems, die als lymphatische Organe bezeichnet werden, sind im ganzen Körper verteilt und umfassen die Lymphknoten, Milz, Thymus, Tonsillen und Blinddarm. Die spezialisierten Zellen des Immunsystems, die Lymphozyten, werden anfänglich im Knochenmark gebildet und differenzieren sich dann in zwei Hauptgruppen, nämlich T- und B-Zellen. Die T-Zellen reifen im Thymus, der sich hinter dem Sternum im oberen Thorax befindet. Die Reifung der B-Zellen findet im Knochenmark statt. T-Zellen spielen bei einem Prozess, der als zellvermittelte Immunantwort bezeichnet wird, eine Rolle. Die B-Zellen sind an der so genannten humoralen Immunantwort beteiligt. Damit ist die Immunität gemeint, die von als Antikörper bezeichneten Proteinen gewährleistet wird.

1.1.1. Zellvermittelte Immunität

Alle T-Zellen, die aufgrund des Ortes ihrer Reifung auch als Thymozyten bezeichnet werden, gehen aus Stammzellen im Knochenmark hervor. Die noch unreifen Thymozyten zeichnen sich weder durch CD4 noch CD8 (eine Abkürzung für spezifische Clusterdifferenzierungen) aus. Clusterdifferenzierungen sind verschiedene molekulare Substanzen, die auf der Oberfläche von T- und B-Zellen vorhanden sind. Anfangs sind T-Zellen als doppelt-negative (CD4- CD8-) Zellen klassifiziert. Wenn sie sich entwickeln, werden sie zu doppelt-positiven Thymozyten (CD4+ CD8+). Schließlich reifen sie zu einzeln-positiven Thymozyten (CD4+ CD8- oder CD4- CD8+) heran, die dann vom Thymus ins periphere Gewebe freigesetzt werden, wo sie bis zu ihrem Einsatz zirkulieren und die Aktivierung durch andere Immunsystemzellen abwarten. Makrophagen sind eine Zellart, die T-Zellen aktivieren können. Makrophagen sind große Immunsystem-Fresszellen, die durch den Körper wandern. Wenn ein Makrophage mit einem Antigen oder Fremdprotein im Körper in Kontakt kommt, verschlingt er das Antigen. Danach verarbeitet der Makrophage das Antigen im Inneren und präsentiert Teile des Moleküls zusammen mit einigen seiner eigenen Proteine auf der Zelloberfläche. Diese präsentierten Teile des verschlungenen Antigens sensibilisieren die T-Zellen, die dann das Antigen erkennen. Ein Faktor, der es den T-Zellen ermöglicht, eine fast unbegrenzte Anzahl von Antigenen zu erkennen, ist ihre Clusterdifferenzierung (CD). Auf der Oberfläche aller Zellen, auch der Immunsystemzellen, befinden sich verschiedene Moleküle. Jede T- und B-Zelle hat etwa 105 (100.000) Moleküle auf ihrer Oberfläche, von denen die CD einen Typus bildet. Es gibt mehr als 160 CD-Typen, bei denen es sich jeweils um ein unterschiedliches chemisches Molekül handelt. T-Zellen haben CD2-, CD3-, CD4-, CD28- und CD45R- sowie weitere Nicht-CD-Moleküle auf ihrer Oberfläche. B-Zellen sind mit CD21-, CD35-, CD40- und CD45- sowie weiteren Nicht-CD-Molekülen ummantelt. Die große und vielfältige Anzahl von Molekülen, die auf der Oberfläche von Lymphozyten existieren, führt zu einer enormen Variabilität bezüglich der Gestalt ihrer Rezeptorstellen, mit denen sie sich an Antigene binden. Wenn Lymphozyten reifen, entwickeln ihre Rezeptorstellen darüber hinaus zufällige Konfigurationen, was zu etwa 1018 möglichen, strukturell unterschiedlichen Rezeptoren führt. Im Prinzip kann jedes Antigen eine fast perfekte Entsprechung bei einem Lymphozyten-Rezeptor finden, auch wenn diese fast perfekte Passgenauigkeit angesichts der möglichen Anzahl von Antigenen in der Welt vielleicht nur mit einer ganz geringen Zahl von Lymphozyten (vielleicht nur einem oder zwei) zustande kommt. Sobald eine T-Zelle sich an ein Antigen gebunden hat, kommuniziert sie mit anderen Zellen im Immunsystem und verfügt, dass diese im Kampf gegen das Antigen unterstützend tätig werden. T-Zellen haben zwei wichtige Funktionen bei der Immunabwehr, nämlich Regulierung und Kommunikation. Bezüglich der Regulierung ist ein Typus von T-Zellen, die regulatorischen (oder Suppressor-)T-Zellen, für die Koordinierung der Reaktion eines ausgeklügelten Systems von Immunzellen verantwortlich. Im Hinblick auf die Kommunikation alarmiert ein anderer Typus von T-Zellen, nämlich die T-Helferzellen (auch als CD4+-T-Zellen bekannt) B-Zellen, mit der Produktion von Antikörpern zu beginnen. Sie können auch andere T-Zellen, darunter CD8+-T-Zellen, sowie Makrophagen, aktivieren und nehmen auch Einfluss darauf, welcher Typus von Antikörpern produziert wird. Sobald sie aktiviert sind, können sich CD8+-T-Zellen in T-Killerzellen umwandeln, die infizierte Zellen angreifen und zerstören. T-Killerzellen werden auch als zytotoxische T-Zellen oder zytotoxische Lymphozyten (CTL) bezeichnet. T-Killerzellen greifen direkt andere Zellen an, die auf ihrer Oberfläche fremde oder abnorme Antigene tragen. Regulatorische T-Zellen (Treg-Zellen), die auch als Suppressor-T-Zellen bezeichnet werden, sind eine spezialisierte T-Zellen-Unterart, deren Funktion es ist, eine fortdauernde Aktivität des Immunsystems zu unterdrücken. Dadurch bewahren sie ein Gleichgewicht innerhalb des Immunsystems und eine Toleranz gegenüber Autoantigenen. Das heißt, sie erkennen, welche Zellen und Proteine eigene Substanzen enthalten und welche fremd sind. Ihre Hauptaufgabe ist es, die T-Zell-vermittelte Immunität gegen Ende der Immunreaktion herunterzufahren und die Funktion autoreaktiver T-Zellen zu unterdrücken (s.u.), die dem Prozess der negativen Selektion im Thymus entkommen sind. In der Literatur werden zwei Hauptgruppen von Treg-Zellen beschrieben, nämlich natürlich vorkommende und adaptive Treg-Zellen. Natürlich vorkommende Treg-Zellen (CD4+-CD25+-FoxP3+-Treg-Zellen) werden im Thymus gebildet, wohingegen adaptive Treg-Zellen (Tr1- oder Th3-Zellen) während einer normalen Immunreaktion entstehen können. Das Wissen über die natürlich vorkommenden Treg-Zellen ist wichtig, weil Mutationen eines intrazellulären Moleküls, das für Treg-Zellen spezifisch ist und als FOXP3-Gen bezeichnet wird, die Entwicklung regulatorischer T-Zellen verhindern kann. Dies führt zu den schlimmen Autoimmunerkrankungen, die später in diesem Buch erörtert werden. T-Helferzellen regulieren sowohl die angeborenen als auch die adaptiven Immunantworten und unterstützen die Festlegung der Immunantwort auf ein bestimmtes Pathogen. Angeborene Immunität ist die Folge natürlicher Barrieren gegenüber Pathogenen, welche durch die Epithelschichten des Körpers (Haut, Schleimhäute des Gastrointestinal- und Urogenitaltrakts, der Nasenwege und Lungen) gebildet werden. Adaptive Immunität wird bei Wirbeltieren ausgelöst, wenn ein Pathogen in das angeborene Immunsystem eindringt und einen Schwellenwert von Antigenen erzeugt. T-Helferzellen kontrollieren die...