Wie das Immunsystem funktioniert  – Die Waffe, die alle mit sich tragen

Warum erlegen Immunzellen Krankheitserreger, lassen sich aber von Tumoren überlisten? Warum erkranken mehr Männer als Frauen schwer an Covid? Unser Immunsystem liefert die Antworten.
Jessica Braun (Das Magazin) Publiziert: 09.12.2021, 13:00
11. Dezember 2021
Unter Wissenschaftlern kursiert ein Witz: Ein Immunologe und ein Kardiologe werden entführt. Die Entführer wollen einen von beiden erschiessen. Weil sie sich nicht entscheiden können, wen, beschliessen sie den zu verschonen, der mehr für die Menschheit geleistet hat. Der Kardiologe sagt: «Die von mir entwickelten Medikamente haben Millionen von Menschen das Leben gerettet.» Beeindruckt wenden sich die Entführer an den Immunologen. «Und was haben Sie geleistet?» Der Immunologe macht ein nachdenkliches Gesicht: «Wissen Sie, das Immunsystem ist äusserst kompliziert. Lassen Sie mich erklären …» Darauf ruft der Kardiologe: «Bitte erschiessen Sie einfach mich!»

 Das Immunsystem ist eine der komplexesten Erfindungen der Natur. Es wacht über uns in jeder Minute unseres Lebens. Während wir Freunde treffen, mit den Kindern spielen, im Meeting sitzen oder die Skipiste hinunterwedeln, bewahrt es unseren ­Körper vor Erregern, die ständig in diesen eindringen. Meist spüren wir davon nichts: Das Immunsystem ist eine feinkalibrierte Abwehr, ein fähiger Heiler.

Die Natur hat sich rund fünfhundert Millionen Jahre Zeit genommen, um seine vielschichtigen Me­chanismen zu entwickeln: Zellen, Transportflüssigkeiten, Botschaften überbringende Moleküle. Diese arbeiten auf zahllosen molekularen Ebenen gleichzeitig, funktionieren zum Teil unabhängig voneinander und greifen dennoch ineinander. Es ist ein Wunder   – und manchmal ein Grauen. Nämlich dann, wenn sich dieses mächtige System mit all seinen Waffen gegen den Körper richtet, den es gesund halten soll.

Deshalb gibt das Immunsystem selbst Experten immer noch Rätsel auf: Warum erlegen Immunzellen jeden Tag erfolgreich Krankheitserreger, lassen sich von Tumoren aber überlisten? Wieso zeigen manche mit Corona Infizierten nahezu keine Symp­tome? Warum sterben Männer häufiger an Infektionen als Frauen? Was macht Frauen dafür dreimal anfälliger für rheumatoide Arthritis und neunmal anfälliger für Lupus, beides Autoimmunerkrankungen?

Das Immunsystem ist die Antwort auf all diese Fragen. Sich mit ihm vertraut zu machen bedeutet also, sich selbst besser kennen zu lernen   – vom ersten Fieber in Kindertagen bis zu den Erkrankungen im hohen Alter.

Im Mutterleib

Wie aussergewöhnlich die menschliche Abwehr ist, zeigt sich schon bei ihrer Entstehung. Von der straffen Muskulatur des Uterus geschützt wächst ein Fötus heran. Verglichen mit der kalten und von Mikroorganismen bevölkerten Welt, die ihn erwartet, ist diese warme Unterwasserumgebung nahezu steril. Sein Immunsystem bereitet sich jedoch bereits auf die Millionen von verschiedenen Krankheitserregern vor, die es nach der Geburt ­erwarten. Die meisten wird es schon beim ersten Kontakt erkennen   – und das binnen Minuten. Eine ausserordentliche Fähigkeit, die das Immunsystem durch einen genetischen Urknall erwirbt.

Dabei hilft ihm ein kleines Organ, das wie ein Schmetterling zwischen den Lungenflügeln sitzt: der Thymus. Seine Aufgabe ist es, T-Zellen auszubilden. Diese gehören zu den Top-Spielern der Abwehr, weil sie über Rezeptoren verfügen, mit denen sie einen Erreger   – ein Virus, eine Bakterie, einen Pilz oder einen Parasiten   – schnell als solchen identifizieren können.

Noch weiss das Immunsystem aber nicht, welchen dieser Herausforderern seine T-Zellen im Lauf des Lebens begegnen werden. Um sie auf ein möglichst grosses Spektrum vorzubereiten, wirft es den Zufallsgenerator an: Aus sämtlichen genetischen Bausteinen, die ihm zur Verfügung stehen, würfelt es für jede T-Zelle einen einzigartigen Rezeptor zusammen. Jeder dieser Rezeptoren ist nur auf einen einzigen Erreger geeicht. In der Summe bilden diese eine fantastische Datenbank, die Erkennungsmuster für Millionen möglicher Eindringlinge bereithält. Weit verbreitete, aber auch solche, die es nur selten oder gar nicht gibt: mutierte Viren, Parasiten aus Gewässern, in die noch nie ein Mensch seinen Fuss gehalten hat, und Bakterien, die   – zumindest auf diesem Planeten   – nicht existieren und diesen wahrscheinlich auch nie besuchen werden.

Bei der Geburt

Kurz vor der Geburt steht das Immunsystem vor einem besonderen Dilemma: Es muss schlagkräftig genug sein, um sich von der Aussenwelt nicht überwältigen zu lassen. Gleichzeitig darf es nicht gegen den ihm fremden Körper der Mutter aktiv werden. Durch die Plazenta erreichen den Fötus von den mütterlichen Immunzellen produzierte Eiweissmoleküle, sogenannte Antikörper: Für den Fötus sind das Fremdstoffe   – und damit eine potentielle Bedrohung. Noch sind die Abwehrreaktionen seines Körpers jedoch gedämpft. So können die Antikörper ihrer wichtigen Aufgabe nachkommen: Sie bilden ab der Geburt den «Nestschutz», eine für einige Monate erhöhte Schlagkraft gegen diese Krankheiten, welche die Mutter bereits durchgemacht hat oder gegen die sie geimpft wurde.

Eine weitere Schutzvorrichtung wartet auf dem Weg durch den Geburtskanal: ein Tauchbad aus mütterlichen Vaginal- und Darmbakterien. Billionen Mikroorganismen besiedeln nun die Haut, die Atemwege und den Verdauungstrakt des Kindes. Manche bilden durch ihre blosse Anwesenheit eine Barriere: Wo sie sich häuslich ­einrichten, bleibt kein Platz für Schäd­linge. Andere unterstützen bei der ­Verdauung, produzieren essenzielle Vitamine.

In dieser Lebensgemeinschaft hatten Mensch und Mikroben Millionen Jahre Zeit, sich aufeinander einzustellen. Eine Haushaltsregel hat sich dabei etabliert: Das Immunsystem wirft nur die aggressiven Störenfriede raus. Die nützlichen Mitbewohner lässt es in Ruhe. Möglicherweise, so eine These, hält das lebenslange bakterielle Grundrauschen im Körper die Abwehr sogar im Stand-by-Modus. Beständig beschäftigt mit der Mikrobiota, also den Bakterien in und auf dem Körper, kommt das Immunsystem nie ganz zur Ruhe. Es bleibt dank ihnen in einer ständigen Habacht­stellung, auch wenn keine akute Bedrohung besteht. Dadurch muss es sich nicht erst hochmunitionieren, ­sobald Gefahr droht. Es kann sofort ­reagieren.

Die ersten vier Jahre

Bei Neugeborenen ist das Immunsystem zunächst schwer mit Umbaumassnahmen beschäftigt. Es muss sich auf die neue Umgebung und ihre Unwägbarkeiten einstellen: auf Kratzer, Mückenstiche, nasse Schmatzer, fremden Husten. Insbesondere Frühgeborene sind in dieser Phase besonders anfällig   – eine aufreibende und schlaflose Zeit auch für die Eltern.

In den ersten Jahren seines Lebens muss ein Kind viel lernen: essen, stehen, sprechen. Auch sein Immunsystem ist in einer Lernphase. Von seinen Eltern hat das Kind nur einen Teil dieser Abwehr mitbekommen, sein angeborenes Immunsystem. Dieses kann Erreger zwar erkennen und auch rudimentär bekämpfen. Aber es hat kein Erinnerungsvermögen. Jede Infektion, mit der es zu tun hat, ist sozu­sagen die erste und damit höchst ­bedrohlich. In dieser Phase ist die kind­liche Abwehr im Dauerstress. Doch Rettung naht: So, wie das Laufen für ein Kind mit jedem Versuch einfacher wird, lernt der Körper mit jeder überstandenen ­Infektion besser, seine Gesundheit zu verteidigen. Er entwickelt eine spezifische Abwehr, das erworbene Immunsystem. Dieses hat, was dem angeborenen Immunsystem fehlt: ein ­Gedächtnis (dazu später mehr).

Das angeborene Immunsystem hingegen agiert noch nach Schema F. Seine ersten Verteidigungslinien sind mechanisch: die dicht sitzenden Zellen der Haut und die klebrigen Oberflächen der Schleimhäute. Deren Schleim ist für Mikroorganismen giftig. Er enthält sogenannte Defensine. Diese Allzweckwaffen gehören zu den ältesten Mechanismen des Immunsystems. Defensine durchlöchern Bakterienmembranen, so dass diese mit Flüssigkeit volllaufen, dringen in sie ein und bringen ihren Stoffwechsel durcheinander oder kleben sie einfach zusammen. Und dann Abtransport durch die Flimmerhärchen! Auch Pilze, Parasiten und sogar Viren macht die Defensin-Barriere auf diese Weise unschädlich.

Zellen mit chemischen Waffen

Oft genug gelingt es Erregern dennoch, in den Körper vorzudringen. Dort verbreiten sie sich. Viren kapern körpereigene Zellen, um sich zu vermehren, und zerstören diese dabei. Bakterien teilen sich so schnell, dass sie gesundes Gewebe verdrängen oder abtöten können. Manche vergiften es auch oder lähmen den Zellstoffwechsel. Eine so attackierte Körperzelle wehrt sich   – jede einzelne verfügt über ihr eigenes Abwehrsystem.

Gleichzeitig schickt sie Botenstoffe an ihre Oberfläche, einen Hilferuf. Auftritt des mobilen Einsatzkom­mandos des Immunsystems: der Immunzellen. Diese Zellen   – darunter ­verschiedene Granulozyten, dendri­tische Zellen oder natürliche Killer­zellen   – arbeiten als Türsteher, Hausmeister, Polizisten oder Diplomaten. Manche übernehmen mehrere Auf­gaben zugleich.

Aus der Nähe betrachtet sind sie eine fremdartige, kuriose Truppe. Aber es lohnt sich, sie genauer zu kennen   – schliesslich setzen sie sich in jeder Minute für unsere Gesundheit ein und opfern sich im Notfall sogar selbst. Immer ganz vorne mit dabei sind die Fresszellen, auch Phagozyten genannt. Wie die Defensine der Haut stammen die Fresszellen aus einer mehrere hundert Millionen Jahre zurückliegenden Entwicklungsphase des Immunsystems, sie kommen auch in wirbellosen Tieren vor.

Das begünstigte ihre Entdeckung. Ende des 19. Jahrhunderts, als man noch wenig über das Immunsystem wusste, betrachtete der russische ­Zoologe Ilja Iljitsch Metschnikow in ­Odessa unter dem Mikroskop Seestern­larven. Durch die durchsichtige Haut der Tiere konnte er Zellen wandern ­sehen. Sie schienen in Verdauungsprozesse involviert zu sein. «Mit einem Schlag kam mir eine Idee. Es drängte sich mir auf, dass Zellen dieser Art den Organismus gegen Eindringlinge verteidigen könnten», notierte er. Um seine Theorie zu überprüfen, pflückte Metschnikow einen Dorn von einem Mandarinenbaum im Garten und bohrte diesen in die Larve. Über Nacht versammelten sich Zellen um den Dorn herum, machten sich über das verletzte Gewebe her. Seine Phago­zytose-Theorie brachte dem Wissenschaftler 1908 den Medizinnobelpreis ein, den er sich mit dem deutschen ­Mediziner Paul Ehrlich teilte. Metschnikow gilt heute als einer der Gründerväter der Immunologie.

Auch der Mensch hat solche Fresszellen. Makrophagen, also Riesenfresszellen, stülpen sich über störenden Zellschrott, Tumorzellen oder ­Mikroben und verdauen sie. Meist ­locken sie dabei auch neutrophile Granulo­zyten an. Diese von Paul Ehrlich entdeckten Zellen machen den grössten Anteil der weissen Blutkörperchen aus. Sie verfügen über chemische Waffen. Mit ihrer als Netz ausgeworfenen DNA fischen sie Bakterien aus dem Blut und töten diese mit sauerstoff­basierten Giften. Ihre chemischen Waffen haben so viel Wumms, dass sie umliegendes gesundes Gewebe zerstören   – deshalb schmerzen Wunden   – und die Neutrophilen oft mit zugrunde gehen. Aus ihren sterblichen Überresten wird eine Substanz, die jeder kennt: Eiter.

Wie die Makrophagen und die Neutrophilen sind auch die natürlichen Killerzellen im Auftrag des angeborenen Immunsystems unterwegs. Ihre Mission: Zellen zu finden, die zu Krebs mutiert sind (was ständig vorkommt) oder die von einem Virus gekapert ­wurden (auch das gehört quasi zur Tagesordnung), und diese abzu­töten. Gesunde Zellen dürfen die natürlichen Killerzellen nicht attackieren.

Doch wie hält das Immunsystem gesundes und krankes Gewebe auseinander? Diese Frage beschäftigt die Wissenschaft nach wie vor.

Die Entdeckung der weissen Flagge

Auch der schwedische Immuno­loge Klas Kärre sah sich Anfang der Achtzigerjahre mit der Frage konfrontiert, während er über seiner Doktorarbeit brütete. Irgendwie gelang es den natürlichen Killerzellen, korrumpierte von gesunden Zellen zu unterscheiden. Nur wie?

Die Lösung fand er beim Zeitunglesen. Der Kalte Krieg war auf dem Höhepunkt, auch Schweden fühlte sich bedroht. 1981 rekrutierte die schwedische Regierung einheimische Fischer. Sie sollten Ausschau nach russischen U-Booten halten. Um Verwechslungen auszuschliessen, händigten sie den Fischern Bilder aus: Darauf zu sehen ­waren die Silhouetten der wenigen verschiedenen U-Boot-Klassen der schwedischen Marine. Dazu erging die Bitte, nur anzurufen, wenn das gesichtete U-Boot keiner der Zeichnungen entsprach.

Als Klas Kärre diese U-Boot-Bilder in einer Boulevardzeitung sah, brachte ihn das auf seine «Missing-Self-Hypothese»   – eine Erklärung dafür, woher natürliche Killerzellen wissen, ob sie es mit einer gesunden oder erkrankten Zelle zu tun haben: Sie werden Kärre zufolge nur aktiv, wenn der inspizierten Zelle ein entscheidendes Merkmal fehlt. Gesunde Zellen tragen auf ihrer Oberfläche den sogenannten Haupthistokompatibilitätskomplex. Er ist die weisse Flagge, welche die natürlichen Killerzellen am Zuschlagen hindert. Fehlt er, muss die Zelle ausgeschaltet werden, sie ist korrumpiert.

Fressen, sprengen, abtransportieren: Unser Körper ist rund um die Uhr Schauplatz solcher Auseinandersetzungen. Doch davon merken wir selten etwas. Viele Erreger erledigt das angeborene Immunsystem, bevor diese spürbare Reaktionen auslösen.

Eine, die wir immer mal wieder mitbekommen, ist die Entzündung. Um Immunzellen zu sich zu rufen, gibt eine angegriffene Zelle Interferone ab. Von diesen Botenstoffen angeregt, weiten sich die Gefässe im infizierten Gebiet. Sie werden durchlässig. Flüssigkeit tritt ein. Das Gewebe schwillt an. So können mehr Immunzellen zum Ort des Geschehens drängen. Sie ­verrichten ihre Arbeit und das kann weh tun. Schwellungen, Rötungen, Schmerzen   – niemand mag Entzündungen. Für das Immunsystem sind sie jedoch der effektivste Weg, den Körper gesund zu halten, seine Standardantwort auf einen Reiz. Kommt die Abwehr damit nicht weiter, schaltet sie hoch: Fieber ist die nächste Eskalationsstufe.

Ein Mangel an bestimmten Interferonen scheint übrigens einen schweren Covid-Verlauf zu begünstigen. Fehlen die Interferone, weil der Körper sie nicht ausreichend produziert (genetisch bedingt) oder Antikörper entwickelt, die das Interferon neutralisieren (Autoimmunreaktion), bekommen die Immunzellen von der Infektion nichts mit, und die Krankheit kann voll zuschlagen. Dies könnte bei etwa vierzehn Prozent der schweren Corona-Verläufe der Fall sein. Studien, die das erhärten, fehlen allerdings noch.

Zurück zum Fieber: Die Blutgefässe unter der Haut verengen sich, damit keine Wärme mehr nach aussen verpufft. Um den inneren Ofen anzuheizen, holt sich der Körper Energie aus den Fettzellen. Während die Innentemperatur steigt, beginnen die Muskeln so schnell zu kontrahieren, dass es den Körper schüttelt.

Treffen Fresszellen auf Gegner, dann sondern sie sogenannte Pyro­gene ab. Der Name verrät es: Es sind Zündstoffe, die das Gehirn animieren, den Eindringlingen einzuheizen. Bei Kindern mit ihrem noch unerfahrenen Immunsystem erfolgt die Reaktion nahezu ungebremst und mit voller Wucht. Eine Beruhigung für Eltern: Von hundert fiebernden Kindern hat nur etwa eines eine ernste Erkrankung. Für alte oder stark geschwächte Menschen ist hohes Fieber dagegen schwer zu verkraften. Denn das Immunsystem riskiert einiges, wenn es diese Waffe entsichert, zugleich ist diese jedoch effektiv.

Die Fetthüllen mancher Viren zum Beispiel werden bei steigenden Temperaturen instabil. Bei vielen Bakterien bremst Hitze ausserdem den mit vier bis zwanzig Minuten extrem hoch getakteten Vermehrungszyklus. Vor allem verstellt der Körper das Thermostat aber, weil ein aufgewärmtes Immunsystem effektiver arbeitet. Makrophagen und Neutrophilen gelingt es bei Temperaturen zwischen 38 und 40 Grad offenbar besser, Erreger richtig zu grillieren. Sie kommunizieren leichter und vermehren sich schneller.

Bei Covid-Patienten zählt Fieber zu den häufigsten Symptomen. Ob es sinnvoller ist, dieses wüten zu lassen oder es mit Medikamenten zu senken, darüber sind Forschende derzeit noch uneins.

Vier Jahre und älter

Während das angeborene Immunsystem in den ersten Lebensjahren auf Hochtouren läuft, entwickelt sich ein zweiter Teil, eine Art Add-on: das erworbene Immunsystem. Seine wichtigsten Player sind die T-Zellen und B-Zellen. Sie arbeiten eng zusammen, um Infektionen abzuwehren. Und sie sind lernfähig. Mit jedem Erreger, den sie bekämpfen, wird das Immunsystem klüger, spezifischer. Es erwirbt das, was wir als Immunität verstehen. Bei manchen Erkrankungen schützt diese über Jahre vor einer erneuten ­Infektion. Nicht so bei Covid: Genesene dürfen sich lediglich einige Monate über einen gewissen Schutz ­freuen.

T-Zellen können verschiedene Funktionen übernehmen, und sie erledigen ihre Aufträge unerbittlich. Richten sie sich gegen den Körper, verur­sachen sie oft verheerende Schäden. Das Immunsystem hat für sie deshalb eine eigene Ausbildungsstätte eingerichtet: den Thymus.

Fragt man Menschen auf der Strasse, wo ihr Thymus sitzt, können nur die wenigsten die Stelle zeigen. Viele wissen nicht einmal, dass sie dieses Organ besitzen. Das ist kein Wunder. Bis 1961 galt der Thymus als verfettetes Überbleibsel der Evolution. Dabei ist die Drüse   – auf Restaurant­tellern kennt man sie als Bries   – entscheidend für die erworbene Immunabwehr, die sich bis zur Pubertät ­entwickelt. Entdeckt hat dies der französischstämmige Wissenschaftler Jacques Miller. «Der Thymus ist wie eine Universität», sagt Miller. Hier erhalten die T-Zellen ihre Rezeptoren, mit denen sie Erreger erkennen. Und sie lernen, körpereigene von körperfremden Zellen zu unterscheiden.

Als Miller in die Wissenschaft ging, hatte diese schon grundlegende Funktionen des Immunsystems identifiziert, darunter die Lymphozyten, eine Untergruppe der weissen Blutkörperchen. In der Thymusdrüse wimmelte es von ihnen. Entfernte man einem erwachsenen Tier das Organ, lebte das Tier jedoch munter weiter. Der Thymus galt somit als überflüssig. Auch für Jacques Miller. In England erforschte er ein Virus, das bei Mäusen Leukämie verursachte. Neugeborene Mäuse liessen sich damit infizieren, erwachsene nicht. Weil die Erkrankung im Thymus begann, entnahm er den Mäusen die Drüse. «Die jungen wurden danach schwer krank. Das war eine völlig neue Beobachtung.»

Miller untersuchte die Tiere. Ihnen fehlten Lymphozyten. Sie litten an Infektionen, bekamen Durchfall. Weitere Versuche zeigten: Transplantiertes Gewebe stiessen sie nicht ab. Offenbar versagte ihre Immunabwehr. «Für mich lag es auf der Hand: Der Thymus bringt Lymphozyten bei, was ihre Aufgabe ist. Ich musste das nur beweisen.»

Es gelang ihm «mit einer enormen Anzahl von Experimenten». Nur sechs Jahre später publizierte Miller eine weitere Entdeckung: Lymphozyten gibt es in verschiedenen Varianten. Die Mehrheit wird im Thymus geformt, die sogenannten T-Zellen. Andere, die B-Zellen, erhalten ihre Prägung im Knochenmark. Gemeinsam machen sie die erworbene Immun­abwehr so wirkungsvoll.

Die Jugend

Was noch im Uterus mit einem genetischen Urknall im Thymus beginnt, entwickelt sich bis in die Jugend zu einem hochspezialisierten Gesunderhaltungssystem. Ausgestattet mit ihrem einzigartigen Rezeptor durchläuft eine junge T-Zelle im Thymus mehrere Prüfungen: Funktioniert der Rezeptor? Kann sie eigen von fremd unterscheiden? Gelingt ihr das nicht, ist sie eine Gefahr für den Organismus. Der Thymus leitet dann die Apoptose ein: Er zwingt sie zur Selbsttötung. Von etwa sechzig Millionen geprüften T-Zellen entlässt er täglich nur etwa zwei Millionen ins Blut. Eine erschöpfende Arbeit: Jedes Jahr verliert der Thymus einige Prozent seines aktiven Gewebes. Mit zunehmendem Alter verfettet er, die Zahl junger T-Zellen nimmt ab. Warum, das ist bislang ein Rätsel.

Im Knochenmark läuft ein ähnlicher Prozess ab wie in der Thymus-Universität. Hier sind es die B-Zellen, die per Zufallsgenerator ihre Rezeptoren erhalten: die sogenannten Antikörper. Das sind Eiweisse, dazu gemacht, an einen spezifischen Erreger wie ein Virus oder eine Bakterie zu binden und sie so bewegungsunfähig zu machen, damit andere Zellen sie abtransportieren können.

Junge T-Zellen nehmen im Thymus unterschiedliche Entwicklungswege: Manche von ihnen spezialisieren sich als natürliche Killerzellen darauf, nach virusinfizierten Zellen zu fahnden. Andere werden zu T-Helferzellen, die Fresszellen dabei unterstützen, Mikroorganismen zu beseitigen, oder B-Zellen dazu animieren, Antikörper zu produzieren. Ihre Aufgabe ist es, Situationen zu eskalieren.

Jede Immunreaktionen muss irgendwann aber wieder ein Ende finden. Dafür gibt es die regulatorischen T-Zellen. Sie dämmen beispielsweise Entzündungen ein. Und sie beobachten den Werdegang ihrer Kollegen, der anderen T-Zellen. Denn auch der Thymus macht mal Fehler. Nicht alle T-Zellen, die er nach abgeschlossener Ausbildung ins Blut entlässt, ­haben gelernt, zwischen fremdem und körpereigenem Gewebe zu unterscheiden. Das macht sie gefährlich, weshalb die regulatorischen T-Zellen als interne Ermittlungseinheit nach ­ihnen fahnden.

Als Erwachsene

Mit der Pubertät sind die letzten grossen Veränderungen im Immunsystem abgeschlossen. Sein angeborener und sein erworbener Teil arbeiten effektiv zusammen. Blasenentzündung, Norovirus, Holzsplitter im Fuss, Gerstenkorn: Haben T- und B-Zellen einen Infekt niedergekämpft, wandelt sich ein Teil von ihnen zu Gedächtniszellen. Wie eine umfassende medizinische ­Bibliothek speichern sie über Jahrzehnte, vielleicht auch das ganze Leben lang, Informationen über diesen speziellen Einsatz und über das Pathogen ab, das sie bezwungen haben.

Dringt dieser Erreger abermals ein, reagiert der Organismus schneller und besser als beim ersten Aufeinandertreffen: Die Krankheit bleibt aus   – Masern oder Windpocken bekommt man deswegen nur einmal im Leben. Oder wenn doch ein zweites Mal, verläuft sie zumindest schwächer. Impfungen machen sich das zunutze.

Das Immunsystem ist nun eine komplexe Hochleistungsmaschine, die mit Krankheiten aller Art fertig wird. Manchmal richtet sich diese Maschinerie jedoch gegen den Körper, den sie eigentlich schützen soll. Die meisten Autoimmunerkrankungen zeigen sich erst im Erwachsenenalter und dann in Phasen, in denen die Betroffenen ohnehin belastet sind. Eine Trennung, Prüfungsstress   – und plötzlich Symptome, die scheinbar nichts miteinander zu tun haben. Die auftauchen und wieder abklingen, was die zugrunde liegende Krankheit schwer diagnostizierbar macht.

Wissen Ärztinnen und Ärzte nicht mehr weiter, schicken sie ihre Fälle zu Mike Recher. Der Immunologe arbeitet an der Schnittstelle zwischen Klinik und Forschung: Am Universitätsspital Basel leitet er die Sprechstunde für Immundefekte. Betrachte man die DNA, habe fast jeder Mensch eine gewisse Immunschwäche, sagt Recher. «Von unseren 20’000 Genen haben bis zu fünfzig Prozent eine immunologische Funktion. Viele genetische Störungen sind deshalb auch Immunsystem­störungen.» Aber nicht alle sind Fälle für seine Sprechstunden: «Manche Körper kompensieren Immundefekte besser als andere.»

Bei Autoimmunerkrankungen, wie Mike Recher sie behandelt, bekämpft das Immunsystem gesunde Körperzellen als seien diese Patho­gene: Rheumatoide Arthritis zum Beispiel lässt die Gelenke schmerzhaft ­anschwellen, Morbus Basedow die Schilddrüse durchdrehen, Colitis ­ulcerosa führt zu Durchfällen und Darmblutungen. 

Betroffen sind vor allem Frauen. Ihr Immunsystem ist leistungsfähiger. Das bringt Vorteile: Frauen leben länger, sind weniger anfällig für Infektionen und überstehen diese besser. Die Wahrscheinlichkeit eines schweren Verlaufs ist bei männlichen Covid-Patienten zum Beispiel dreimal höher als bei weiblichen. Dafür werden Frauen aber auch häufiger von ihrem eigenen Immunsystem angegriffen, in manchen Fällen bis hin zu Organversagen.

Die Suche nach dem Warum konzentriert sich derzeit auf das X-Chromosom. Auf ihm sitzen die meisten der immunrelevanten Gene   – und Frauen haben es bekanntlich zweimal. Normalerweise ist eines der beiden in jeder Zelle des weiblichen Körpers stillgelegt. «Zwei aktive X-Chromosomen wären toxisch», sagt Recher. Einer neuen Studie zufolge scheint das Stilllegen aber zumindest bei Patientinnen mit der Autoimmunkrankheit Lupus nicht richtig zu funktionieren. Im Körper der Betroffenen wüten chronische Entzündungen, sie haben Fieberschübe und Schmerzen in den Gelenken.

Autoimmunerkrankungen sind unheilbar. Die Gedächtniszellen, die sich nach Kontakt mit einem Krankheitserreger bilden, erinnern sich auch an den «Fremdkörper», der bei Autoimmunerkrankungen die Entzündung ausgelöst hat: das eigene Gewebe. Es aktiviert die Gedächtniszellen wieder und wieder, bis die Bibliothek des ­Immunsystems voll ist mit Marsch­befehlen gegen das Selbst.

Der Körper gewährt Frauen jedoch Auszeiten. Während der Schwangerschaft signalisiert die Plazenta dem mütterlichen Immunsystem, sich ruhig zu verhalten. Dieser Nichtangriffspakt, der selbst die Muskelkrämpfe einer Multiplen Sklerose verschwinden lassen kann, gilt aber nur bis zur Geburt. Dann kehrt die Krankheit ­zurück, und es bleibt nur ein Mix aus ­Medikamenten: Kortison, um die ­Entzündungsprozesse zu dimmen, Schmerzmittel, um sie erträglicher zu machen   – das Gegenteil von personalisierter Medizin. In seiner Sprechstunde sucht dann Mike Recher nach dem einen mutierten Gen. «Hat man das gefunden, kann man immer häufiger spezifischer behandeln.»

Fünf bis zehn Prozent der Menschen leiden unter Angriffen ihres Immunsystems. Ohne CTLA-4 wären es sehr viele mehr. T-Zellen tragen dieses Protein auf ihrer Oberfläche. Es ist einer der Ausschalter der Immunabwehr. Hat eine T-Zelle ihren Job gemacht (Infektion eingedämmt   – Zeit für die Wundheilung), dann verhindert CTLA-4, dass diese weiterhin aktivierende Signale empfängt. Kommen keine Notrufe mehr rein, stellt sie den Dienst ein. Eine weitere Sicherheitsvorkehrung ist das Oberflächenprotein PD-1. PD steht für «programmed death»   – Selbstzerstörung. Der Thymus sortiert damit fehlerhaft arbeitende T-Zellen aus, bevor diese ausser Kontrolle geraten können.

Es gibt jedoch eine Krankheit, die gelernt hat, sich der Mechanismen CTLA-4 und PD-1 zu bemächtigen. Sie ist der Endgegner des Immunsystems. Doch dieses behandelt sie wie einen Freund: Krebs.

Der härteste Gegner des Immunsystems: Krebs

«Sie haben Krebs», ist die Diagnose, die viele Menschen mehr als jede andere fürchten. Vielleicht zurecht. Krebs überlistet das Immunsystem, täuscht es. Schlimmer noch: Manche Tumore bringen das Immunsystem dazu, sie zu schützen und zu nähren. Der Mechanismus, den sie unterwandern, ist derselbe, der Leben erst möglich macht: die Zellteilung.

Zellen teilen sich ständig. Indem sie sie sich vervielfältigen, heilen sie zum Beispiel Hautverletzungen oder halten die Magenschleimhaut intakt, die ständig aggressiven Stoffen, etwa Säuren, ausgesetzt ist. Diese erneuert sich durch Zellteilung etwa alle fünf Tage, die Haut an Armen oder Beinen braucht dafür rund zwei Wochen.

Mit jeder Teilung passieren jedoch Kopierfehler, die zum Verlust der Zellfunktionen beitragen. Viele dieser Mutationen kann der Körper ausgleichen. Manche allerdings lassen die Zelle entarten. Das Immunsystem erkennt solche schadhaften Zellen meist und stellt sie kalt. Selbst eine Krebszelle ist für T-Zellen eigentlich keine Herausforderung: Bamm, weg damit! Einige der mutierten Zellen sind den gesunden aber so ähnlich, dass sie der Abwehr entgehen. Bleiben genug von ihnen unentdeckt, kann ein Tumor entstehen.

Eine gesunde Zelle weiss anhand von wachstumsfördernden Signalen, wie oft sie sich teilen soll. Krebszellen blockieren diese Signale. Sie wuchern. Makrophagen, die in den Tumor eindringen, um ihn zu fressen, kann dieser vergiften. Unter seinem toxischen Einfluss vergessen die Fresszellen ihren Auftrag und produzieren stattdessen einen Stoff, der auf den Tumor wie Dünger wirkt. Krebs beherrscht etliche solcher Tricks: Tumore können die ­natürlichen Killerzellen lähmen und ihnen dann ihre eigene Polizei in Form der regulatorischen T-Zellen auf den Hals hetzen, was die Immunantwort lahmlegt. Angreifende T-Zellen wiederum bremsen Tumore mit CTLA-4 und PD-1: Sie geben ihnen das Signal, Feierabend zu machen, oder schicken sie in die Selbstzerstörung.

Die etablierten Behandlungs­methoden   – Operation, Bestrahlung, Chemotherapie   – helfen nur bei einem Teil der Erkrankten. Zudem greifen sie den Körper massiv an. 2018 läutete ­jedoch eine neue Ära in der Krebsme­dizin ein. James Allison und Tasuku Honjo erhielten den Nobelpreis für Medizin für einen Therapieansatz, der die ungebremste Kraft des Immun­systems nutzt: Medikamente, die CTLA-4 und PD-1 blocken, zwei der Bremsen, mit denen sich das Immunsystem selbst in Schach hält.

Ärzte berichten von spektakulären Behandlungserfolgen: Tumore schrumpfen, Behandelte leben deutlich länger als erwartet. Die Therapie bringt jedoch ebenfalls schwere Nebenwirkungen mit sich, und auch nicht jeder Krebs lässt sich damit besiegen. Eine weitere neue Anwendung, die sich der Waffen des Immunsystems bedient, ist die CAR-T-Zelltherapie. Erkrankten entnommene T-Zellen werden im Labor gentechnisch so verändert, dass sich Krebszellen nicht mehr vor ihnen verstecken können.

Die letzten Jahre: Der Kampf gegen das Altern

Der Tod kündigt sich an. Wenige Jahre, bevor ein Mensch stirbt, zeigt sein Immunsystem einige auffällige Veränderungen: Es hat nur noch wenige für den Angriff wichtige T- und B-Zellen. Und weil auch die Helferzellen fehlen, die für das Aufspüren von Erregern zuständig sind, bekommen ­T- und B-Zellen viele Vorfälle gar nicht mehr mit. Das ist schlimm, denn gleichzeitig bröckelt im Alter die mechanische Abwehr. Die trockene, dünne Haut produziert weniger Defensine. An den verdorrten Schleimhäuten bleibt nur noch ein Bruchteil der Erreger haften. Die Flimmerhärchen, die Pathogene Richtung Magen abtransportieren sollen, können nur noch müde winken. Abhusten kostet ebenso viel Kraft.

Nach den lebenslangen Attacken scheint die Abwehr zu ermatten. Die besten Einheiten des erworbenen Immunsystems, die T-Zellen und B-Zellen schwächeln nun. Ein Teil des angeborenen Immunsystems dreht dafür nochmal richtig auf. Die Makrophagen sondern nonstop entzündungsfördernde Botenstoffe ab, bis es überall im Gewebe lodert.

«Inflammaging» nennt die Medizin das, eine Wortschöpfung aus «Entzündung» (inflammation) und «Altern» (aging). Es begünstigt Herz-Kreislauf- und Nierenerkrankungen. Wahrscheinlich auch Demenz. All das, so eine kühne Theorie, liesse sich aufhalten, indem man den Thymus reaktiviert, die Universität des Immun­systems.

Im Alter hat der Thymus den Dienst weitgehend quittiert, ist zum Fettsack geworden. 2019 veröffentlichte der US-Wissenschaftler Greg Fahy eine kleine, aber aufsehenerregende Studie. Mit einem Medikamentenmix hatte er über ein Jahr die ­Thymusdrüsen seiner Probanden wiederbelebt   – und ihre Körper damit messbar verjüngt, im Schnitt um zweieinhalb Jahre. Einem ergrauten Freiwilligen sollen sogar wieder dunkle Haare gewachsen sein.

Nun will Fahy die Studie mit fünfundachtzig Probanden wiederholen, darunter auch Frauen. Freiwillige werden noch gesucht. Ob sich das Experiment in grösserem Stil wiederholen lässt? Möglich. Das mächtige Abwehrsystem, das den Körper ein Leben lang unmerklich vor einer Vielzahl von Krankheiten schützt und seine Verletzungen heilt, könnte sich eines Tages als der Jungbrunnen erweisen, nach dem die Menschheit seit Jahrhunderten sucht.

Und jeder von uns trägt es in sich.

Jessica Braun ist Journalistin und Buchautorin. Sie lebt in Berlin.

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Wie das Immunsystem funktioniert   – Die Waffe, die alle mit sich tragen
Quelle: https://www.tagesanzeiger.ch/die-waffe-die-alle-mit-sich-tragen-899466639127

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