Gesundheit: Agenten der Abwehr

Wenn sich der menschliche Organismus mit Krankheitserregern auseinander setzen muss, kann er dies prinzipiell auf zweierlei Art machen. Entweder er beseitigt die Keime mit Hilfe einer Phalanx von Zellen und Molekülen, die jederzeit und überall verfügbar sind – den Bestandteilen der angeborenen Immunität.

Oder sein Immunsystem bringt „Spezialkräfte“ ins Spiel, eine hochmobile und komplexe Truppe von weißen Blutkörperchen, Antikörpern und Botenstoffen – die erworbene oder adaptive Immunität. Diese benötigt allerdings ein „Frühwarnsystem“, das heißt, sie muss durch einen früheren Kontakt mit dem betreffenden Erreger trainiert sein.

Auf der anderen Seite sind die adaptiven Abwehrkräfte im höchsten Maß anpassungsfähig, sehr spezifisch und reagieren ausgesprochen dynamisch. Die angeborene Immunität erscheint dagegen eher simpel, grob gestrickt und statisch. Betrachtet man die Auseinandersetzung des Immunsystems mit einem Erreger als Wettrennen, so ähnelt das adaptive Immunsystem einem Formel-1-Rennwagen, das angeborene dagegen einem Fahrrad ohne Gangschaltung.

Zumindest war dies die bis vor kurzem gängige Meinung. Neue Ergebnisse aus der immunologischen Forschung zeigen allerdings, dass man die Fähigkeiten des „Abwehr-Fahrrads“ völlig unterschätzt hat. Denn mittlerweile ist klar, dass der immunologische Bolide ohne die Hilfe durch den Drahtesel noch nicht einmal aus der Boxengasse käme. Vermittler zwischen den beiden Arten von Abwehrkräften sind die „TLR-Eiweiße“ („Toll-like receptors“) – Empfangsmoleküle, die auf der Oberfläche zahlreicher Immunzellen zu finden sind.

Seitdem 1997 das erste TLR-Protein entdeckt wurde, haben Immunologen zahlreiche neue Arten dieser ungewöhnlichen molekularen Fangnetze identifiziert. Bislang sind zehn TLRs nachgewiesen und ihre Funktion aufgeklärt. Weitere werden vermutlich folgen.

TRLs sind keine Erfindung des Menschen. Nahezu alle bislang untersuchten Lebewesen – vom Wurm über die Fliege bis zur Tabakpflanze – besitzen diese Andockstellen auf den Zellen (Rezeptoren).

Das Unkraut Arabidopsis (Ackerschmalwand) bringt es sogar auf 200 verschiedene TLR-Proteine, um sich damit gegen Erreger zu schützen. Diese Eiweiße sind die entwicklungsgeschichtlich ältesten Vorläufer eines modernen Immunsystems.

So unterschiedlich die einzelnen TRLs auch sind, ihr Wirkungsprinzip ist immer gleich. Die verschiedenen Mitglieder der TLR-Familie erkennen bestimmte Moleküle, die in identischer Struktur bei allen Organismen einer Erregergruppe vorkommen.

So heftet TLR-3 sich wie ein Magnet an doppelsträngige Ribonukleinsäure (RNS), wie sie etwa das West-Nil-Virus, ein durch Mücken übertragener Erreger, in sich trägt, der eine Gehirnentzündung verursacht. TLR-7 dagegen bindet einsträngige Virus-RNS – die Erbinformation des Aids-Erregers ist so aufgebaut. TLR-4 wiederum erkennt Lipopolysaccharid, ein Molekülgruppe, die Bakterien wie Salmonellen oder Shigellen ausscheiden.

Bindet ein TLR-Protein ein für den jeweiligen Rezeptor zugeschnittenes Molekül, so wird eine komplexe Reaktionskaskade in Gang gesetzt. An deren Ende erfolgt die Bildung einer ganzen Palette antiviraler und antibakterieller Immunbotenstoffe wie Interferone, Interleukine und Tumor-Nekrose-Faktor. Diese wiederum aktivieren die Truppe der erworbenen Abwehrkräfte. Die TRLs sind also eine Art von Transmissionsriemen, der die jeweils benötigten Spezialkräfte auf den Plan ruft.

Wie wichtig die einzelnen TLR-Proteine sind zeigt sich, wenn sie auf Grund eines angeborenen Defizits in verminderter Zahl auf der Zelloberfläche vorhanden sind oder ganz fehlen. Personen mit einem TLR-4-Mangel beispielsweise erkranken fünf Mal häufiger an einer schweren Infektion mit besonders gefährlichen gram-negativen Bakterien als Menschen ohne diesen Erbdefekt. Fehlt TLR-5, so steigt die Wahrscheinlichkeit, bei einer Infektion mit Legionellen an einer Lungenentzündung zu sterben.

Aber auch ein Zuviel an einem bestimmten TLR ist von Nachteil. Wie kürzlich gezeigt wurde, erhöht eine Überaktivierung von TLR-3 die Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke, einer Barriere, die das Gehirn vor schädlichen Einflüssen aller Art schützt. Das West-Nil-Virus nutzt just diesen Weg, um aus der Blutbahn in das Gehirn einer infizierten Person zu gelangen und dort eine Entzündung hervorzurufen. Bei der Autoimmunkrankheit Lupus erythematodes scheint dagegen eine Überreaktion von TLR-9 der Auslöser der Erkrankung zu sein.

Nachdem die Funktion der menschlichen TLR-Familie entschlüsselt ist, machen sich die Forscher derzeit daran, dieses Wissen für therapeutische Zwecke nutzbar zu machen. Ein halbes Dutzend Substanzen ist in der Entwicklungs- oder Prüfphase, mit denen entweder ein bestimmtes TLR-Protein aktiviert oder gebremst werden soll. Bis daraus Medikamente werden, die in der Apotheke erhältlich sind, wird allerdings noch einige Zeit vergehen.

Hermann Feldmeier