Wenn Harmlosesgefährlich wird

Kaum werden die Tage wieder länger und die Temperaturen steigen, beginnt die Leidenszeit für einen wesentlichen Teil der Bevölkerung: Die Augen tränen und jucken, die Nase kribbelt und ist verstopft und bei einigen kommt es sogar zu Asthmaanfällen. Und das alles nur, weil Haselnussbüsche und Birkenbäume zu blühen anfangen. Schuld sind Bet v 1, Cor a 1 oder Que a 1 und ähnliche Übeltäter. Hinter diesen Kürzeln verbergen sich die Hauptallergene von Birken-, Haselnuss- und Eichenpollen. Sie gehören, ebenso wie Schimmelpilzsporen, Milbenausscheidungen oder Tierepithelien, zu den Inhalationsallergenen, die also mit der Atemluft an die Schleimhaut des Nasen-/Rachenraums und teilweise bis in die Lungen gelangen. Gemeinsam ist diesen Allergenen, dass es sich um relativ kleine Proteine handelt, die häufig eine enzymatische Aktivität aufweisen. Sie sind im Verhältnis zu anderen Proteinen sehr stabil und können längere Zeit auf trockenen Partikeln wie Milbenkot oder Pollenkörnern ausharren, lassen sich dann an der Schleimhaut aber gut vom Trägerpartikel ablösen und gelangen schließlich in relativ geringer Konzentration in den Mukus. Ein weiteres Charakteristikum ist, dass sie kurze Peptidabschnitte enthalten, die gut über MHC-II präsentiert werden und somit T-Helferzellen stimulieren können. Die Effizienz dieser Präsentation ist allerdings von einer speziellen MHC-II-Ausstattung der betroffenen Personen abhängig, was deutlich macht, dass Allergien – oder allgemein atopische Erkrankungen – eine wichtige genetische Komponente aufweisen.

Die dendritischen Zellen, die sich unter der Haut oder unter den Atemwegsepithelien befinden und dort als erste Abwehreinheit fungieren, haben sich normalerweise als Erste mit eindringenden Parasiten auseinanderzusetzen und sind darauf spezialisiert, Zytokine wie IL-4 auszuschütten, die die Entwicklung der T_H 2-Zellen favorisieren. Sie sind es allerdings auch, die des Öfteren auf Bet v 1 und Kollegen treffen und auch diese Proteine aufnehmen, zerkleinern und über MHC-II präsentieren.

Die Allergie

Das, was man landläufig unter Allergie versteht, wird zu den Überempfindlichkeitsreaktionen oder Hypersensitivitätsreaktionen gezählt. Letztlich bedeutet das, dass der adaptive, sehr spezifische Strukturen erkennende Teil unseres Immunsystems – die B-Zellen mit ihren Antikörpern und die T-Zellen – plötzlich auf harmlose Antigene reagiert. Bereits 1963 teilten Robin Coombs und Philip George Houthem Gell die Überempfindlichkeitsreaktionen nach den jeweils zugrunde liegenden Mechanismen in vier verschiedene Typen ein:

Typ I bis III werden von Antikörpern vermittelt, Typ IV von T-Zellen (Abb. 1).

Die Allergie ist eine Typ-I-Reaktion auf die Stimulation von T_H 2-Zellen. Diese Untergruppe der T-Helferzellen bildet die Interleukine IL-4 und IL-13 und aktiviert B-Zellen, Antikörper vom IgE-Subtyp gegen das Antigen zu bilden (Abb. 2). IgE-Antikörper sind normalerweise verantwortlich für die Abwehr von Parasiten. Viele dieser Parasiten dringen über Haut und Schleimhaut in den Körper ein, indem sie proteolytische Enzyme ausscheiden, um den festen Zellverband dieser Barriere zu durchdringen. Insofern ist es nachvollziehbar, dass auch die allergenen Enzyme eine IgE-Antwort induzieren.

Nach dem ersten Kontakt mit dem Allergen ist das Immunsystem sensibilisiert und kann bei erneutem Auftreten des Allergens sofort reagieren. Sobald nun aber zwei IgE-Moleküle gleichzeitig ein Allergen und an ihre Rezeptoren (FcεRI) auf einer Mastzelle binden (dies bezeichnet man auch als "bridging"), wird die Mastzelle aktiviert, schüttet ihre Granula aus und setzt dadurch z. B. Histamin, Heparin sowie Enzyme wie Tryptase und Cathepsin G frei (Abb. 2). Im Zuge der Aktivierung bildet die Mastzelle außerdem Zytokine wie IL-3, IL-4, IL-5, IL-13, GM-CSF und TNF-α. Chemokine wie CCL3 und Lipidmediatoren wie die Prostaglandine D₂ und E₂ , die Leukotriene B₄ und C₄ sowie der Plättchen-aktivierende Faktor PAF werden neu synthetisiert und ebenfalls sezerniert. Als Folge davon kommt es neben einer umfassenden Entzündungsreaktion zur Kontraktion der glatten Muskulatur, zu einer erhöhten Gefäßdurchlässigkeit und Schleimproduktion – typische Krankheitsbilder z. B. der allergischen Rhinitis oder des Asthmas. Über IL-4 und IL-13 wird der ganze Prozess der T_H 2-Zellaktivierung und IgE-Produktion weiter aufrechterhalten. Außerdem mobilisieren IL-3 und IL-5 eosinophile und basophile Granulozyten, die im weiteren Verlauf der allergischen Reaktion über die Ausschüttung z. B. von Enzymen und toxischen Proteinen zu Gewebeschädigungen führen.

Durch die Beteiligung der T_H 2-Zellen haben allergische Erkrankungen häufig auch Eigenschaften, die charakteristisch für andere, v. a. Typ-IV-Überempfindlichkeitsreaktionstypen, sind.

Glossar

Granulozyten werden wegen ihrer viellappigen Zellkerne auch als polymorphkernige Leukozyten bezeichnet. Sie enthalten typische Granula im Zytoplasma, die sich je nach Zelltyp mit bestimmten Farbstoffen anfärben lassen, weshalb diese Zellen in neutrophil, eosinophil oder basophil eingeteilt werden. 

Eosinophile Granulozyten sind mobile, mäßig phagozytierende Zellen, die vom Blut ins Gewebe migrieren können. Ihre Granula beinhalten toxische Faktoren wie das "major basic protein". Im aktivierten Zustand exponieren die Eosinophilen viele IgE-Rezeptoren auf ihrer Zelloberfläche. Sobald IgE-Moleküle an ihre Rezeptoren binden und über ein Antigen quervernetzt werden, kommt es zur Ausschüttung des Granulainhalts. Eosinophile spielen eine wichtige physiologische Rolle bei der Abwehr von Parasiten.

Mastzellen entwickeln sich im Knochenmark und sind ausschließlich im Gewebe und nicht in der Zirkulation zu finden. Sie tragen hoch affine Rezeptoren für den Fc-Teil von IgE-Antikörpern. Eine Quervernetzung der IgE-Moleküle auf Mastzellen durch Allergenbindung führt zur Degranulation, d. h. zur Freisetzung des Granula-Inhalts mit Proteasen, Histamin etc.

MHC – major histocompatibility complex sind heterodimere Membranproteine, die als Erkennungsmoleküle für T-Lymphozyten dienen. Die MHC-I-Proteine sind auf allen kernhaltigen Zellen vorhanden und werden von zytotoxischen T-Zellen erkannt. Die MHC-II-Proteine kommen vor allem auf antigenpräsentierenden Zellen, einschließlich Makrophagen oder B-Zellen, vor und werden von T-Helferzellen erkannt.

T _H 1- und T _H 2-Zellen sind Untergruppen der CD4-positiven T-Zellen, die durch spezifische, von ihnen produzierte Zytokine charakterisiert sind. T_H 1-Zellen bilden sich in Anwesenheit von IL-12 und Interferon γ (IFN-γ) v. a. nach Stimulation von virus- oder mit intrazellulär persistierenden Bakterien bzw. Protozoen infizierten Makrophagen. Sie produzieren IL-2, IFN-γ, GM-CSF, TNF-α sowie IL-3 und sind an der Aktivierung von zytotoxischen T-Zellen sowie Makrophagen beteiligt. Außerdem stimulieren sie B-Zellen zur Produktion von Antikörpern verschiedener IgG-Subtypen. Sie werden manchmal auch als Entzündungs-T-Zellen bezeichnet. T_H 2-Zellen werden durch die Reaktion antigenpräsentierender Zellen auf extrazelluläre Parasiten in Anwesenheit von IL-4 und z.T. auch IL-6 gebildet. Sie produzieren IL-3, IL-4, IL-5, IL-9, IL-10, IL-13 sowie GM-CSF und TGF-β. T_H 2-Zellen stimulieren B-Zellen zur Produktion von Antikörpern des IgE-Subtyps.