Toleranz ist auch eine Art der Verteidigung

8. Mai 2012, 18:49
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Wie der Körper mit Krankheiten fertigwird, erforscht der US-Immunbiologe Ruslan Medzhitov

In Wien hat er neue Denkansätze und Studien vorgestellt, die zeigen, dass Toleranz eine Alternative zur Immunabwehr ist.

Fast jeder von uns war schon einmal davon betroffen: Das Fieber steigt, ein grippaler Infekt hat sich festgesetzt, zäher Schleim verstopft die Atemwege. Der Arzt verschreibt Antibiotika. Die wirken zwar nicht gegen die Viren, doch ihre Einnahme kann dennoch Schlimmerem vorbeugen. Die Medikamente sollen eine zusätzliche Angina verhindern oder, noch gefährlicher, eine Lungenentzündung.

"Bei Menschen, die unter schwerer Influenza leiden, sind sekundäre bakterielle Infektionen die häufigste Todesursache", erklärt der Immunbiologe Ruslan Medzhitov von der Yale School of Medicine in New Haven, USA. Nach der gängigen Theorie beeinträchtigt die Vireninfektion die Immunreaktion des Körpers gegen Bakterien. In diesem Fall, so Medzhitov, wäre es eine Frage der geschwächten Abwehr. Es gäbe allerdings auch noch eine andere Möglichkeit. Die Toleranz gegen die von Krankheitserregern verursachten Schäden wie zum Beispiel die Fähigkeit, Giftstoffe zu neutralisieren oder geschädigtes Gewebe zu regenerieren, könnte herabgesetzt sein. "Das sind zwei verschiedene Mechanismen hinter einem wichtigen Gesundheitsproblem", betont Medzhitov.

Doppelinfektion

Die Bedeutung von Toleranz als Verteidigungsstrategie wird häufig unterschätzt, meint er. Fachleute haben sich lange zu sehr auf das Immunsystem konzentriert. Für die Medizin dürfte die Erforschung von Toleranzmechanismen noch großes Potenzial bergen. Medzhitov hat am 3. Mai die diesjährige Landsteiner-Lecture des Forschungsinstituts für Molekulare Medizin (CeMM) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Wien gehalten und dabei bisher unveröffentlichte Studienergebnisse präsentiert, die genau dies unterstreichen.

Yale-Forscher infizierten Mäuse zuerst mit verschiedenen Influenza-Viren und danach mit Bakterien, die Lungenentzündung auslösen. Die Doppelinfektion hatte verheerende Auswirkungen, zum Teil verursachte sie eine 100-prozentige Mortalität. Erstaunlicherweise war die Sterblichkeit nicht abhängig von der Befallsdichte mit Krankheitskeimen. Stattdessen schien eine verringerte Toleranz die Probleme zu verursachen. Zerstörungen im Lungengewebe breiteten sich stetig aus, trotz funktionierender Immunantwort. Die Tiere starben also nicht, weil sie die Erreger nicht bekämpfen konnten, sondern weil es ihnen nicht gelang, mit den Schäden fertig zu werden.

Wie ein solcher Prozess im Detail stattfinden kann, hat Medzhitovs portugiesischer Kollege Miguel Soares mit einem internationalen Forscherteam bereits in früheren Studien untersucht. Die Wissenschafter nahmen in einer Reihe von Experimenten die Schadwirkung von Malaria-Erregern unter die Lupe. Die einzelligen Plasmodium-Parasiten dringen während einer bestimmten Phase ihres Generationswechsels in rote Blutkörperchen ein, um sich dort mittels ungeschlechtlicher Teilung zu vermehren. Dadurch platzen die Blutzellen auf und setzen große Mengen an Hämoglobin frei - mit gefährlichen Folgen für den ganzen Körper. In ungebundener Form ist der Blutfarbstoff Häm chemisch überaus aggressiv. Seine Reaktivität führt zur Entstehung von freien Radikalen und schadet so allerlei Geweben. Schlimmstenfalls kommt es zu Organversagen.

Soares' Team testete die Giftigkeit von Häm in experimentell mit Plasmodium infizierten Mäusen. Die Einzeller vermehrten sich rapid, zerstörten massenweise rote Blutkörperchen, und die Nager gingen an Hirnentzündung zugrunde. "Wenn man den Mäusen allerdings ein Anti-Oxidans, N-Acetylcystein, verabreichte, wurde die Sterblichkeit komplett verhindert", berichtet Ruslan Medzhitov. Das Medikament hatte offensichtlich die freien Radikale neutralisiert und dadurch die Entzündung unterbunden. Die Tiere überlebten trotz hohen Parasitenbefalls. Praktisch eine künstlich gesteigerte Toleranz.

Ein von Malaria-Erregern befallener Wirtsorganismus verfügt allerdings auch über einen gewissen körpereigenen Schutz gegen solche Belastungen. Dieser Schutzmechanismus ist bei manchen Menschen ausgeprägter als bei anderen. Ursache ist eine Erbkrankheit. Wer als Heterozygot das Gen für Sichelzellanämie in sich trägt, verfügt bekanntlich über eine hohe Resistenz gegen Malaria. In seinem Körper wird zum Teil eine abweichende Hämoglobin-Variante, HbS, produziert.

Sie führt zunächst zu einer geringfügigen, ungefährlichen Steigung der freien Häm-Konzentration, was wiederum über eine komplexe Kettenreaktion die Freisetzung von Häm-Oxygenase 1 (HO-1) stimuliert - das ungebundenes Häm zerlegt - und zugleich die Aufspaltung von weiteren Hämoglobin-Molekülen zu blockieren scheint. Der Schutz ist also bereits aktiviert, bevor die Malaria-Infektion um sich greift. In diesem Fall wird die Toleranz durch eine natürliche Mutation verstärkt.

Vererbte Defizite

Das Prinzip funktioniert selbstverständlich auch in umgekehrter Richtung, erklärt Ruslan Medzhitov. "Manche Formen von genetisch bedingten Immundefiziten scheinen in Wirklichkeit vererbbare Toleranzdefizite zu sein." Des Weiteren können gestörte Toleranzmechanismen durchaus pathologisch wirken, ähnlich wie dies bei Autoimmunkrankheiten geschieht, so der Experte, der auch mit dem CeMM in Wien zusammenarbeitet. Ein relativ häufig auftretendes Beispiel ist die Fibrose als Folge von Wundheilungsprozessen.

Immunabwehr und Toleranz müssen als zwei alternative, aber sich gegenseitig ergänzende Verteidigungsstrategien verstanden werden, meint Medzhitov. Die Balance zwischen den beiden hat auch evolutionsbiologische Bedeutung. In so manchen Fällen kann es für einen Wirt sinnvoller sein, eindringenden Viren, Bakterien oder Parasiten quasi ein Bleiberecht zu gewähren, anstatt das Energie und Ressourcen verschlingende Immunsystem auf die ungebetenen Gästen anzusetzen. Vor allem dann, wenn die aktivierten Abwehrkräfte erhebliche Kollateralschäden anrichten, wie es bei Entzündungen oft zu beobachten ist. Eine solche Dauertoleranz kann letztlich beiden nutzen und zur Entstehung von Symbiosen führen. So wie zwischen dem Menschen und den Bakterien seiner Darmflora. (Kurt de Swaaf, DER STANDARD, 9.5.2012)

  • Ruslan Medzhitov, aus Usbekistan stammender Immunbiologe, erforscht an der Yale 
University die Rätsel der Körperabwehr.
    foto: standard/corn

    Ruslan Medzhitov, aus Usbekistan stammender Immunbiologe, erforscht an der Yale University die Rätsel der Körperabwehr.

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