Die angeborene Abwehr wirkt sofort, innerhalb von Minuten bis Stunden. Sie richtet sich gegen viele Erreger gleichermaßen und hat kein Gedächtnis. Haut und Schleimhäute als äußere Barrieren kennst du aus Klasse 7-8. Gelangt ein Erreger hindurch, erkennen Zellen ihn über Mustererkennungsrezeptoren. Diese binden Merkmale, die viele Mikroorganismen tragen, Körperzellen aber nicht, zum Beispiel Bestandteile der Bakterienzellwand oder Virus-RNA. Beteiligt sind:

• Fresszellen (Makrophagen, neutrophile Granulozyten) nehmen Erreger auf.
• Mastzellen setzen Histamin frei. Es macht Blutgefäße weit und durchlässig. Die Entzündung (Rötung, Wärme, Schwellung) bringt mehr Abwehrzellen ins Gewebe.
• Das Komplementsystem besteht aus Blutproteinen, die Erreger markieren oder durchlöchern.
• Natürliche Killerzellen töten virusinfizierte und entartete Körperzellen.
• Interferone sind Signalproteine virusinfizierter Zellen. Sie versetzen Nachbarzellen in Abwehrbereitschaft.

Die Phagozytose ist die Form der Endocytose, mit der Fresszellen Erreger aufnehmen:
Schritt 1: Die Fresszelle bindet den Erreger über Rezeptoren. Antikörper oder Komplementproteine auf dem Erreger erleichtern das Anheften (Opsonierung).
Schritt 2: Die Membran stülpt sich ein und schließt den Erreger in ein Vesikel ein, das Phagosom.
Schritt 3: Das Phagosom verschmilzt mit Lysosomen. Verdauungsenzyme und reaktive Sauerstoffverbindungen zerstören den Erreger.
Schritt 4: Unverdaute Reste werden ausgeschieden. Bruchstücke des Erregers (Antigene) zeigt die Zelle auf ihrer Oberfläche (Antigenpräsentation, siehe unten).

Ein Antigen ist ein Molekül, meist ein Protein oder eine Zuckerkette, das das Immunsystem als fremd erkennt und das eine gezielte Antwort auslöst. Antikörper (Immunglobuline) sind Y-förmige Proteine aus vier Ketten. Die Spitzen der beiden Y-Arme sind variabel: Jede Variante passt zu einem bestimmten Antigen wie ein Schlüssel zum Schloss (wie Enzym und Substrat). Bei der Antigen-Antikörper-Reaktion bindet der Antikörper das Antigen. Folgen:

• Neutralisation: Toxine und Viren sind blockiert und können nicht andocken.
• Agglutination: Mehrere Erreger werden verklumpt.
• Opsonierung: Fresszellen erkennen die Antikörper und nehmen die Erreger auf.
• Komplementaktivierung: Erreger werden durchlöchert.

Antikörper töten Erreger also nicht selbst, sie blockieren und markieren sie.

Die erworbene Abwehr tragen Lymphozyten, weiße Blutzellen mit Antigenrezeptoren. B-Zellen reifen im Knochenmark, T-Zellen im Thymus. Jede Zelle trägt Rezeptoren einer einzigen Passform. Diese entsteht bei der Reifung zufällig, deshalb gibt es Millionen verschiedener Passformen. Lymphozyten, die körpereigene Moleküle erkennen, werden bei der Reifung großteils aussortiert. Trifft ein Antigen auf einen passenden Lymphozyten, vermehrt sich dieser zu einem Klon gleicher Zellen (klonale Selektion).

Bei der Antigenpräsentation zeigen Fresszellen Bruchstücke eines Antigens auf MHC-Molekülen ihrer Oberfläche. T-Zellen erkennen ein Antigen nur zusammen mit MHC. Zwei Wege folgen:

• Humorale Antwort (gegen Erreger außerhalb der Zellen): Eine T-Helferzelle erkennt das präsentierte Antigen und gibt Botenstoffe ab. Sie aktiviert B-Zellen, die dasselbe Antigen gebunden haben. Diese werden zu Plasmazellen, die große Mengen Antikörper bilden.
• Zelluläre Antwort (gegen infizierte Zellen): Cytotoxische T-Zellen erkennen Bruchstücke eines Erregers auf MHC-Molekülen infizierter Körperzellen. Sie töten die Zelle mit Perforin (bohrt Poren) und Enzymen, die den programmierten Zelltod auslösen.

Ein Teil der Klone wird zu langlebigen Gedächtniszellen. Bei erneutem Kontakt entsteht die Sekundärantwort: schneller und stärker als die Erstantwort.

Eine aktive Impfung bringt Antigene in den Körper, ohne die Krankheit auszulösen. Verwendet werden abgeschwächte lebende Erreger (Lebendimpfstoff, zum Beispiel gegen Masern), abgetötete Erreger, Bruchstücke oder entschärfte Gifte (Totimpfstoff, zum Beispiel gegen Tetanus) oder mRNA (siehe unten). Der Körper bildet Antikörper und Gedächtniszellen. Der Schutz hält Jahre bis lebenslang. Eine Auffrischimpfung nutzt die Sekundärantwort und stärkt ihn.

Bei der passiven Impfung erhält man fertige Antikörper, zum Beispiel Tetanus-Immunglobulin nach einer Verletzung. Der Schutz setzt sofort ein, hält aber nur Wochen, weil keine Gedächtniszellen entstehen.

Ein mRNA-Impfstoff enthält nicht das Antigen, sondern seinen Bauplan: mRNA für ein einzelnes Erregerprotein (zum Beispiel das Spike-Protein eines Coronavirus), verpackt in Lipid-Hüllen. Ablauf:
Schritt 1: Körperzellen an der Injektionsstelle nehmen die Hüllen auf, die mRNA gelangt ins Zellplasma.
Schritt 2: Die Ribosomen übersetzen die mRNA in das Antigen.
Schritt 3: Das Antigen wird auf MHC-Molekülen gezeigt und teils freigesetzt. Cytotoxische T-Zellen, T-Helferzellen und B-Zellen werden aktiviert, es entstehen Antikörper und Gedächtniszellen.
Schritt 4: Die mRNA wird nach kurzer Zeit abgebaut.

Es entsteht nur ein Protein des Erregers, keine Infektion. Der Impfstoff lässt sich schnell an neue Erreger anpassen.

Eine Allergie ist eine überschießende Immunreaktion gegen eigentlich harmlose Stoffe (Allergene: Pollen, Hausstaub, bestimmte Nahrungsmittel). Beim Soforttyp gilt:
Schritt 1, Sensibilisierung: Beim Erstkontakt bilden Plasmazellen IgE-Antikörper. Sie binden an Mastzellen.
Schritt 2, Zweitkontakt: Das Allergen verbindet IgE-Antikörper auf der Mastzelle. Die Zelle setzt Histamin frei.
Schritt 3: Histamin macht Gefäße durchlässig und reizt Schleimhäute: Niesen, Juckreiz, Schwellung. Im schweren Fall kommt es zum anaphylaktischen Schock mit Blutdruckabfall. Bei Atemnot oder Schwellung im Gesicht und Hals ruft man sofort den Notruf (112).

Behandelt wird mit Antihistaminika oder einer Hyposensibilisierung, bei der kleine Allergenmengen das Immunsystem allmählich umstellen.

Bei der Immunsuppression wird das Immunsystem gedämpft. Man braucht sie nach einer Organtransplantation: Die T-Zellen des Empfängers erkennen die fremden MHC-Moleküle des Organs und greifen es an (Abstoßung). Auch bei Autoimmunerkrankungen (das Immunsystem greift Körpergewebe an) setzt man sie ein. Mittel sind Glucocorticoide (cortisolähnlich) und Ciclosporin, das die Aktivierung der T-Zellen hemmt. Der Preis ist eine höhere Anfälligkeit für Infektionen und manche Tumoren. Auch ein Virus kann das Immunsystem schwächen: HIV zerstört T-Helferzellen.