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Das Immunsystem: Die Superwaffe des Körpers

Am 29.04. ist Internationaler Tag der Immunologie

Der Internationale Tag der Immunologie wird seit 2005 jedes Jahr weltweit am 29. April gefeiert. Er soll den Blick der Öffentlichkeit auf das Immunsystem lenken und für die komplexen Prozesse des Körpers zur Abwehr von Krankheitserregern und Keimen sensibilisieren.

 

Immunologie einfach erklärt

Die Immunologie ist die Wissenschaft, die sich mit dem Immunsystem befasst – also mit jenen Abwehrmechanismen, die der Körper im Laufe der Evolution entwickelte, um sich vor Krankheitserregern wie Bakterien, Viren, Pilzen sowie Eindringlingen zu schützen. Diese erkennt der Körper als fremd und zerstört sie, bevor sie größere Schäden anrichten können. Teilgebiete sind die Immunchemie, die sich mit den chemischen Grundlagen der Immunreaktion beschäftigt, die Immungenetik sowie die klinische Immunologie, die sich mit Störungen des Immunsystems befasst.

 

Die Arbeitsweise des Immunsystems: Die „Abwehrstufen“

Eine wichtige Rolle in der Immunabwehr übernimmt das lymphatische System. Es steuert die Immunantwort, also die Reaktion des Immunsystems auf körperfremde Stoffe mittels zellulärer oder biochemischer Prozesse. Es wird zwischen angeborener und erworbener Immunabwehr unterschieden. Das Immunsystem selbst ist ein hochkomplexes System aus mehreren „Abwehrstufen“: der allgemeinen Abwehr, der zellulären Abwehr sowie der humoralen Abwehr. Schafft es ein Eindringling, eine Barriere zu überwinden, so steht die nächste Stufe bereit.

Allgemeine Abwehr: Passive Resistenz

Die allgemeine Abwehr versucht zunächst prinzipiell zu verhindern, dass Erreger überhaupt in den Organismus gelangen können. Sie ist von Geburt an „einsatzbereit“. So ist die erste Sperre das leicht saure Milieu der Haut, das Keimen die Ansiedlung schwermacht. Wenn eine Wunde blutet, reinigt sie sich damit selbst. Im Flimmerepithel der Atemwege verfangen sich nicht nur Staubpartikel, sondern auch Krankheitserreger. Niesen und Husten befördern Schmutz und Erreger nach draußen. Der saure Magensaft tötet all jene Mikroorganismen ab, denen die Enzyme im Speichel nichts anhaben konnten. Schaffen es Keime bis in den Darm, so verhindert die Darmflora in der Regel „eine feindliche Übernahme“. Selbst Durchfall und Erbrechen haben ihre Berechtigung: Der Körper scheidet so Krankheitserreger einfach aus. Fieber steigert die Körperkerntemperatur und verschlechtert damit die Bedingungen für Krankheitserreger.

Zelluläre Abwehr: Aktive Resistenz

Wurde die erste Barriere dennoch überwunden, so greift die zweite, die sogenannte zelluläre Abwehr. Es handelt sich dabei um eine spezifische Immunantwort, bei der die im Blutkreislauf und in den Lymphbahnen patrouillierenden, weißen Blutkörperchen (Leukozyten) eine entscheidende Rolle spielen. So bekämpfen die Granulozyten fremde Zellen. Makrophagen fressen mögliche Krankheitserreger auf. Sogenannte natürliche Killerzellen regen sowohl bei Zellen, die von Viren befallen sind, als auch bei entarteten Zellen den programmierten Zelltod an. Die T-Lymphozyten wiederum merken sich als Gedächtniszellen die Art und Erscheinung der Eindringlinge, damit der Körper sie später schneller beseitigen kann. Diese Immunantwort ist spezifisch und wird im Laufe des Lebens erworben.

Humorale Immunantwort: Schlüssel-Schloss-Strategie

Die Gedächtniszellen gehören bereits zur dritten Abwehrstufe des Organismus, der sogenannten humoralen Immunantwort. Sie setzt verstärkt auf ganz spezifische Plasmaproteine. So bilden beispielsweise die T-Zellen Antikörper und heften sich damit an die Eindringlinge an. Jeder Antikörper passt auf ein Antigen genauso wie ein Schlüssel ins Schloss. Krankheitserreger sind von nun an markiert und können von Granulozyten und Makrophagen eliminiert werden.

 

Störungen des Immunsystems

Im Normalfall wehrt das Immunsystem Infektionen ab. Versagt jedoch die Immunreaktion, ist sie unvollständig oder fehlerhaft, kann sich eine chronische Infektion entwickeln. Der Krankheitserreger verbleibt im Körper. Die Folgen sind eine schubweise oder beständige Verschlechterung des Zustandes, die lebensbedrohlich werden kann.

Autoimmunerkrankungen & Allergien

Neben der erwünschten gibt es auch eine nicht-gewollte Immunantwort. Das Immunsystem ist dann fehlgeleitet und richtet sich gegen den eigenen Körper. Experten sprechen in diesem Fall von einer Autoimmunerkrankung. Dazu gehört beispielsweise Diabetes mellitus Typ 1, bei dem das Immunsystem die insulinproduzierenden Zellen angreift und zerstört. Der Blutzuckerspiegel gerät aus den Fugen. Doch auch Morbus Hashimoto, Rheuma oder Multiple Sklerose zählen zu den Autoimmunerkrankungen, bei denen vielfach Entzündungsreaktionen als Auslöser vermutet werden.

Eine überschießende Immunantwort gibt es auch bei Allergien. Dabei wird das Immunsystem von eigentlich harmlosen Fremdstoffen wie Pollen oder Eiweißbausteinen in Lebensmitteln so stark aktiviert, dass es zu Immunreaktionen wie Juckreiz, tränenden Augen oder dem Anschwellen der Schleimhäute kommt.

Immundefekte

Bei der Immuninsuffizienz ist die Immunabwehr ungenügend. Der sogenannte Immundefekt kann angeboren oder erworben sein. Zur erworbenen Immunschwäche gehört AIDS, das durch eine HIV-Infektion ausgelöst wird. Bei einer angeborenen Immunschwäche sind sowohl die humorale als auch die zelluläre Immunantwort eingeschränkt. Patienten mit Immunschwäche sind besonders anfällig für Infektionen. Versagen dann Antibiotika und stehen keine Alternativen zur Verfügung, so führt das zum Tod der Betroffenen.

Das Immunsystem ist auch bei Krebserkrankungen involviert. Im Normalfall erkennt die „Körperpolizei“ entartete Zellen und eliminiert diese, bevor sie Metastasen bilden können. Ist das Immunsystem eingeschränkt, entfällt dieser Schutzwall. Manche Tumore werden beispielsweise durch das Humane Papilloma Virus (HPV) verursacht, das bei eingeschränktem Immunsystem leichteres Spiel hat. Bei einigen Krebsarten, wie z. B. dem Brustkrebs, konnten mit einer individuellen Krebsimmuntherapie wiederum gute Erfolge erzielt werden.

Immunantwort gegen transplantierte Gewebe und Implantate

Bei Transplantationen entscheidet auch das Immunsystem über den Erfolg der Behandlung. Es erkennt das neue Organ nur dann nicht als fremd an, wenn die Gewebemerkmale von Spender und Empfänger sehr genau übereinstimmen. Attackiert das Immunsystem jedoch die fremden Zellen, so führt dies zu einer Abstoßungsreaktion. Eine andere gefürchtete Komplikation ist die sogenannte Graft-versus-Host-Disease (Transplantat-gegen-Wirt-Reaktion). Hierbei verursachen die im Spenderorgan enthaltenen Immunzellen eine Immunreaktion gegen den Organismus des Empfängers. Der Patient muss sein Leben lang Immunsuppressiva einnehmen, um diese unerwünschten Reaktionen zu unterdrücken. Das Immunsystem kann auch Implantate nicht organischen Ursprungs angreifen – beispielsweise Herzschrittmacher oder künstliche Gelenke. Der Körper erkennt die Metalle oder Kunststoffe als fremd und reagiert mit chronischen Entzündungen.

 

Gezielte Modulation des Immunsystems als Therapie und Prävention

Da die moderne Medizin das Immunsystem immer besser versteht, hat sie mittlerweile eine Reihe von Therapieansätzen entwickelt, die auf eine aktive Beeinflussung der Körperabwehr abzielen.

Impfungen bieten Schutz vor ansteckenden Krankheiten

Die Entwicklung von Impfungen zur Prävention von Infektionskrankheiten war ein Meilenstein in der Medizin und ist untrennbar mit den Namen großer Mediziner wie Louis Pasteur, Robert Koch, Emil von Behring und Paul Ehrlich verbunden. Bei der passiven Immunisierung werden lediglich die Antikörper verabreicht. Bei der aktiven Immunisierung muss sich der Körper mit abgeschwächten Krankheitserregern auseinandersetzen und selbst Antikörper bilden. Bei manchen Krankheiten reicht eine Schutzimpfung aus, um lebenslangen Schutz aufzubauen. Bei anderen wiederum sind regelmäßige Auffrischungen erforderlich.

Mit Hilfe von Impfstoffen gelang es bereits, die Pocken weltweit auszurotten. Auch Polio oder Masern werden erfolgreich bekämpft. Doch noch längst nicht alle Infektionen sind durch Impfungen beherrschbar. Bei Malaria, Borreliose oder Ebola läuft die Impfstoff-Entwicklung daher auf Hochtouren. Das Prinzip der Impfung versucht man mittlerweile sogar bei der Krebsimmuntherapie anzuwenden. Hierbei wird das Immunsystem für die tumorspezifischen Strukturen sensibilisiert.

Hyposensibilisierung und Immunsuppression

Bei der Behandlung von Allergien kommt häufig das Prinzip der Hyposensibilisierung zum Einsatz. Dabei wird die Toleranz des Immunsystems gegenüber den allergieauslösenden Stoffen allmählich erhöht, indem eine von Mal zu Mal gesteigerte Dosis an Antigenen verabreicht wird.

Sowohl bei Autoimmunerkrankungen als auch zur Verhinderung der Abstoßungsreaktion bei Organtransplantation kommen immunsuppressive Therapien zur Anwendung. Hierbei wird das Immunsystem gezielt herunterreguliert. Die Patienten müssen sich dann allerdings vor Infektionen in Acht nehmen. Durch das gestiegene Krebsrisiko ist eine engmaschige Überwachung erforderlich.

Immunstimulation durch therapeutische Antikörper

Ist das Immunsystem angegriffen, kann eine Immunstimulation das Mittel der Wahl sein. Dabei wird auf körpereigene Proteine wie die Zytokine zurückgegriffen. Dieser Therapieansatz ist bereits ganz nah an den therapeutischen Antikörpern. Bei diesen handelt es sich um hergestellte Globulin-Proteine, die sich gegen Strukturen wie z. B. Transportproteine, Rezeptoren oder Hormone richten. Therapeutische Antikörper sind bereits bei Krebserkrankungen, Autoimmunerkrankungen und Allergien im Einsatz und werden zur Behandlung von Alzheimer getestet.

 

In jeder Sekunde sterben rund zwei Millionen Blutzellen und müssen von den Stammzellen ersetzt werden. Weiße Blutkörperchen leben rund acht bis zwölf Tage. Auf etwa 700 rote Blutkörperchen kommt ein Leukozyt. Die Abwehrzellen verfügen über eine eigene Mobilität. Sie können damit buchstäblich gegen den Blutstrom schwimmen und so schneller zu Einsatzorten gelangen.

Was haben Stammzellen mit dem Immunsystem zu tun?

Ein Großteil der zellulären Immunantwort wird aus blutbildenden Stammzellen gebildet. Während der Blutbildung differenzieren sich die hämatopoetischen Stammzellen in myeloische und lymphatische Stammzellen aus. Erstere sind Vorläuferzellen, die sich zu roten Blutkörperchen, zu Blutplättchen und zu zwei verschiedenen Arten der zu den weißen Blutkörperchen zählenden Fresszellen entwickeln: Granulozyten und Monozyten. Dieser Prozess wird Myelopoese genannt. Bei der Lymphopoese entwickeln sich die lymphatischen Stammzellen zu weißen Blutkörperchen – nämlich den B-Zellen, den T-Zellen und den natürlichen Killerzellen. Sie sind ein wichtiger Teil des adaptiven Immunsystems und damit der erworbenen Immunabwehr.

Doch Stammzellen altern mit dem Menschen und irgendwann sind sie nicht mehr in der Lage, alle Regenerations- und Reparaturprozesse zu übernehmen. Das Immunsystem arbeitet dann nicht mehr korrekt. Forscher arbeiten mit Hochdruck daran, das Altern von Stammzellen aufzuhalten und vielleicht eines Tages sogar umzukehren. Die Hoffnung ist, dass sich durch diesen Ansatz ein probates Mittel im Kampf gegen bislang unheilbare Krankheiten finden lässt.

Stammzellentherapie für den Neustart einer gesunden Blutbildung

Mit Hilfe der Stammzellentherapie ist es bereits heute möglich, eine krankhafte Blutbildung zu stoppen und den Prozess neu zu starten. Dazu werden die blutbildenden Stammzellen des Patienten zerstört und in einem zweiten Schritt gesunde Stammzellen transplantiert. Je nach individuellem Fall können hierfür entweder eigene oder gespendete Stammzellen, z.B. aus einem Stammzellendepot aus Nabelschnurblut zum Einsatz kommen.

Dieser Ansatz hat sich bereits bei Leukämien, Anämien oder auch dem angeborenen Whiskott-Aldrich-Syndrom bewährt.

Mit Hilfe von Stammzellen möchten Mediziner langfristig auch Autoimmunkrankheiten behandeln. Eine jüngst veröffentlichte Studie konnte beispielsweise belegen, dass eine Stammzellentransplantation das Fortschreiten der Multiplen Sklerose stoppen kann. Auch bei Diabetes mellitus gab es bereits erste klinische Studien mit Nabelschnurblut bei jungen Patienten. Die darin enthaltenen Immunzellen sollen eine weitere Zerstörung der insulinproduzierenden Zellen aufhalten.

 

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