Ein Antigen enthält mehrere Epitope, also Erkennungsmerkmale für die spezifische Abwehr. Daher können gleichzeitig mehrere Lymphozyten-Klone aktiviert werden und expandieren. Das beschleunigt die Bekämpfung etwa von Pathogenen.
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1. Eine Zelle wird zur Krebsvorläuferzelle; sie produziert sehr viel von einem für unreife Zellen
typischen Protein.
2. Eine Mutation (MUT) in einer solchen Zelle verändert das Protein.
3. Im Tumor kommen Zellen mit der Mutation und solche mit dem normalen Protein vor, dem
sogenannten Wildtyp (WT).
4. Aus mutierten Zellen wird das veränderte Protein freigesetzt, zum Beispiel, wenn sie sterben.
5. Antigenpräsentierende Zellen nehmen dieses Antigen auf und präsentieren es zusammen mit Kostimulationssignalen (Kerze).
6. Das Antigen wird wegen seiner Fremdartigkeit als gefährlich eingestuft und aktiviert das Immunsystem.
7. Die aktivierten Effektorzellen bekämpfen den Tumor. Dabei treten weitere Proteine aus – sowohl veränderte als auch unveränderte.
8. Auch das normale Protein wird nun als Antigen präsentiert, zusammen mit Kostimulationssignalen.
9. Im Kontext der laufenden Immunreaktion wird auch das normale Autoantigen als gefährlich eingestuft (molekulare Mimikry); autoreaktive Lymphozyten werden aktiviert (bystander activation).
10. Fernab vom Tumor, zum Beispiel in Blutgefäßwänden, produzieren unreife Zellen dasselbe Antigen und werden damit zum Ziel der Abwehr.
11. Die Lymphozyten greifen die unreifen Zellen an und setzen so noch mehr der Autoantigene frei, auf die sie reagieren.
12. Dieser Teufelskreis läuft auch weiter, wenn der Tumor längst verschwunden ist: Die Autoimmunerkrankung hat sich etabliert.
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Bei einer bystander activation liefert eine bereits laufende Abwehrreaktion, zum Beispiel gegen eine lokale Infektion, fälschlich Aktivierungssignale an unbeteiligte T-Zellen.
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Oben: Kreuzreaktion. Unser Immunsystem bekämpft nicht nur Krankheitserreger, sondern auch mutierte Zellen, aus denen Krebs entstehen kann. Bei einigen Patienten mit Krebs und der Autoimmunerkrankung systemische Sklerose ist das Protein RPC1 mutiert, das vor allem in unreifen Zellen vorkommt. Die mutierte Form wird nur von Krebsvorläuferzellen hergestellt, und zwar in großen Mengen. Diese Kombination – ein ungewöhnliches Antigen, das außergewöhnlich stark exprimiert wird – alarmiert das Immunsystem. Die daraufhin produzierten Antikörper unterscheiden nicht zwischen der mutierten und der normalen Version von RPC1: Offenbar binden sie an Stellen, die sich in beiden Proteinvarianten gleichen.
Unten: Die Masse macht’s. Ob aus einer Kreuzreaktion eine langfristige Autoimmunstörung wird, hängt wiederum von den Mengenverhältnissen ab. Einige autoreaktive Immunzellen gibt es in jedem Körper. Normalerweise sind sie harmlos: Wenn ihr Autoantigen in ihrer Umgebung nur vereinzelt vorkommt (links), bleibt der Reiz unterhalb der Aktivierungsschwelle. Wird die Umgebung jedoch mit dem Autoantigen überschwemmt, etwa weil bei einer Entzündung oder bei der Tumorbekämpfung viele Zellen absterben und »auslaufen«, erwachen die wenigen autoreaktiven Immunzellen aus ihrem Schlummer, schlagen Alarm und vermehren sich (rechts). Entstehen dabei auch Gedächtniszellen, laufen die Autoimmunattacken unter Umständen weiter, obwohl die Auslöser (etwa die Krebsvorstufen) längst beseitigt wurden.
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Viele Autoimmunerkrankungen wurden mit Infektionen in Verbindung gebracht, die zum Teil ganz andere Organe oder Körperregionen (hier links) betreffen.
Oben: Multiple Sklerose schädigt Nervenzellen und soll mit dem Epstein-Barr-Virus assoziiert sein, das ausgerechnet B-Zellen, also Akteure des Immunsystems befällt. Das Guillain-Barré-Sydrom, bei dem ebenfalls die Nerven angegriffen werden, soll durch einen Befall mit dem korkenzieherförmigen Bakterium Campylobacter jejuni ausgelöst werden können.
Mitte: Rheumatoide Arthritis greift unsere Gelenke an und wurde unter anderem mit dem Bakterium Proteus mirabilis in Verbindung gebracht, das (meist unbemerkt) den Harntrakt infiziert.
Unten: Bei Menschen mit der Schilddrüsenerkrankung Morbus Basedow wurde der Magenkeim Helicobacter pylori überdurchschnittlich häufig nachgewiesen.
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Für einen Estrogen-Rezeptor (ER) fühlen sich Bisphenol A (BPA) und Estrogen nahezu gleich an, obwohl der Kunststoff-Baustein chemisch nicht viel mit dem Sexualhormon gemeinsam hat.
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Die Ionen aus gewöhnlichem Speisesalz aktivieren die Kinase SGK1. Das Enzym kann dazu beitragen, dass viele junge T-Helferzellen einen entzündungsfördernden Entwicklungsweg einschlagen.
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Menschen mit günstiger Veranlagung bekommen auch dann keine Autoimmunerkrankungen, wenn ihr Immunsystem immer wieder Belastungen ausgesetzt ist (Raucherin unten). Bei einer ungünstigen Veranlagung kumuliert sich die Schädigung des Systems nach jeder Belastung, bis die Autoimmunerkrankung offen zum Ausbruch kommt (Raucher oben). Muss das Immunsystem nur wenige Krisen bewältigen, kann man trotz Risiko-Genvarianten sehr lange symptomfrei bleiben, auch wenn die Menge autoreaktiver Antikörper im Blut schon deutlich erhöht ist (Nichtraucher in der Mitte).
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Zahlreiche Erbanlagen tragen zur individuellen Reaktionsbereitschaft des Immunsystems bei. Die Punkte stehen für drei Individuen mit Prädispositionen zu schwachen (weiß), mittelstarken (schraffiert) und sehr starken (schwarz) Abwehrreaktionen. An beiden Enden des breiten natürlichen Spektrums ist das Erkrankungsrisiko erhöht: Links droht Immunschwäche, rechts kann es zu Autoimmunerkrankungen und chronische Entzündungen kommen. Umwelteinflüsse können das Immunsystem leichter aktivierbar oder träger machen und damit das individuelle Erkrankungsrisiko über die kritische Schwelle heben.
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Oben: In einer pathogenarmen Umwelt setzt sich Immunsystem-Allel A durch, das für maßvolle Immunreaktionen sorgt und nicht viel Energie kostet. Gibt es mehr Pathogene, setzt sich Allel B durch, das energetisch kostspielig ist und starke Immunreaktionen ermöglicht.
Unten: Beide Allele sorgen in der passenden Umwelt für ein Kräftegleichgewicht, in dem die Organismen weder ständig an Infektionen eingehen noch durch überzogene Immunreaktionen ausgelaugt und geschädigt werden. In einer modernen Umwelt mit weniger Parasiten kann ein Immunsystem mit »starken« Allelen aber aus dem Gleichgewicht geraten.
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