Die Schattenseite des Immunsystems

Im adaptiven Immunsystem vermitteln B- und T-Lymphozyten sowie Antikörper die spezifische Immunantwort. Sowohl B- als auch T-Lymphozyten tragen auf ihren Oberflächen Rezeptoren. Diese B- beziehungsweise T-Zell-Rezeptoren (BCR/TCR) bestehen jeweils aus einer variablen und einer konstanten Domäne. Der konstante Teil ist für die Signalweiterleitung in die Zelle verantwortlich, die letztlich darin mündet, dass die Lymphozyten proliferieren und differenzieren. Über die variable Domäne wird die Antigenerkennung gewährleistet.

Sowohl BCR als auch TCR sind aus je zwei Proteinketten aufgebaut: der BCR aus einer leichten und einer schweren Immunglobulin-Kette, die je zweimal vorkommen. Der TCR besteht zumeist aus einer α- und einer β-Kette (Abbildung 1). Jeder Zellklon trägt einen spezifischen Rezeptor, der genau ein Antigen als seinen spezifischen Liganden erkennt. Im Unterschied zu BCR erkennen TCR allerdings nur Antigene, die ihnen von antigenpräsentierenden Zellen über Moleküle des Haupthistokompatibilitätskomplexes (Major Histocompatibility Complex, MHC) präsentiert werden.

Schätzungen zufolge besitzt der Mensch circa 10¹³ unterschiedliche T-Lymphozyten-Klone und circa 10¹² unterschiedliche B-Lymphozyten-Klone, die sich jeweils durch ihre spezifische Antigenerkennung auszeichnen. Es ist davon auszugehen, dass jede beliebige Oberfläche – unabhängig davon, ob sie zu einem Pathogen oder harmlosen Antigen gehört – von Lymphozyten erkannt wird.

Betrachtet man diese Zahlen an unterschiedlichen Rezeptoren, passt das nicht zu der Erkenntnis, dass der Mensch nur zwischen 20.000 und 25.000 Gene hat. Interessanterweise codiert nur eine Handvoll Gene für die Erkennungsrezeptoren, dennoch sind ihre Antigenerkennungsdomänen enorm vielfältig. Für diese Diskrepanz ist die sogenannte somatische Rekombination verantwortlich: Ähnlich einem Baukastensystem werden einzelne Genabschnitte nach dem Zufallsprinzip so umgelagert, dass eine Vielzahl an T- und B-Lymphozyten entsteht, die sich nur in den variablen Bereichen dieser Rezeptoren unterscheiden. Zusätzlich führen Ungenauigkeiten bei Reparaturmechanismen während dieser Umlagerung zu weiteren Variationen bei den Antigenrezeptoren.

Bindet das passende Antigen an einen Rezeptor, kommt es im Prinzip zur immer gleichen Reaktion: Der Lymphozyt wird aktiviert, teilt sich und differenziert. Ziel des Ganzen ist, dass das Antigen und damit das Pathogen eliminiert wird. Das sollte aber nicht mit Antigenen harmloser Strukturen passieren. Woher »weiß« also ein Lymphozyt, wann er aktiv werden soll und wann nicht? Welche Mechanismen sorgen dafür, dass Lymphozyten sich nicht beispielsweise gegen körpereigene Strukturen richten?