Kleine Bomben im Blut – Das Komplement-System

Jedes Lebewesen versucht zu verhindern,

dass es von anderen Lebewesen gefressen wird.

Während ihrer Entwicklungsgeschichte

hatten mehrzellige Lebewesen Milliarden Jahre Zeit,

um eine Verteidigung dagegen aufzubauen.

Menschen verfügen deshalb heute über ein ausgeklügeltes System

aus physischen Barrieren, Abwehrzellen und Waffenfabriken.

Aber eine der wichtigsten Verteidigungsstrategien

unseres Körpers kennt kaum jemand: das Komplementsystem.

Es ist vor über 700 Mio Jahren entstanden

und ist im Grunde eine Armee aus 30 verschiedenen Proteinen,

die zusammen einen komplexen

und eleganten Verteidigungstanz aufführen.

Es schwimmen ca. 15 Trillionen dieser Proteine

jetzt gerade in deinem Blut herum.

Sie werden allein von chemischen Prozesse geleitet

und sind unsere effektivste Waffe im Kampf gegen Eindringlinge.

Viele andere Teile des Immunsystems sind sogar nur dafür da,

um das Komplementsystem zu aktivieren.

Aber es ist auch sehr gefährlich.

Stell dir mal vor,

dein Blut wäre von Billionen kleiner Bomben durchsetzt,

die jederzeit hochgehen könnten.

Unsere Zellen haben deshalb zahlreiche Strategien,

um sich vor einer zufälligen Attacke zu schützen.

Okay. Aber was tut das Komplementsystem jetzt genau

und warum ist es so gefährlich?

*Intro*

Kurzgesagt hat das Komplementsystem drei Aufgaben:

Es blockiert Feinde, aktiviert das Immunsystem

und reißt einfach Löcher in Dinge bis sie sterben.

Aber wie?

Schließlich sind das ja nur hirnlose Proteine,

die planlos umherschwimmen, ohne Ziel oder Absicht.

Nun ja, das ist tatsächlich Teil ihres Plans.

Komplement-Proteine befinden sich erst mal in einem inaktiven Modus.

Sie tun gar nichts.

Bis sie aktiviert werden und ihre Form ändern.

In der Welt der Proteine entscheidet die Form darüber,

was man tun kann und was nicht.

Denn durch die Form wird bestimmt, mit wem man wie interagieren kann.

Z.B. kann ein Protein in seiner inaktiven Form

vielleicht überhaupt nichts tun.

Aber in seiner aktiven Form kann es die Form

anderer Proteine ändern und sie dadurch aktivieren,

sodass sie weitere Proteine aktivieren können.

Solche Mechanismen können Kaskaden auslösen,

die sich sehr schnell ausbreiten.

Stell dir die Komplement-Proteine

am besten wie Millionen von eng gedrängten Streichhölzern vor.

Sobald eines Feuer fängt, zündet es seine Nachbarn an,

die wiederum ihre Nachbarn anzünden.

Zack, fertig, ein riesiges Feuer.

Die tatsächlichen Mechanismen des Komplementsystems

sind etwas kompliziert und sehr umfangreich,

deshalb werden wir sie hier vereinfachen.

Stell dir vor, du schneidest dich

und Bakterien gelangen in die Wunde und ins umliegende Gewebe.

Das Komplementsystem startet daraufhin seinen Angriff mit C3.

C3 ist das erste Streichholz, das unser Feuer entfacht.

Dafür muss C3 von seiner inaktiven in seine aktive Form übergehen.

Wie es dazu kommt ist sehr kompliziert.

Sagen wir einfach, es kann entweder zufällig passieren,

durch andere Komplementproteine, die an einen Feind binden,

oder durch Antikörper.

Das Wichtigste ist, dass sich C3 in zwei kleinere Proteine aufspaltet.

C3a und C3b, die sind jetzt aktiv.

Eines dieser Spaltproteine, C3b, ist wie eine Lenkrakete,

die darauf spezialisiert ist,

Bakterien, Pilze und Viren zu finden.

Es hat nur den Bruchteil einer Sekunde,

um ein Opfer ausfindig zu machen,

bevor es von Wassermolekülen neutralisiert wird.

Findet C3b ein Ziel, heftet es sich an dessen Oberfläche

und lässt nicht mehr los.

Dadurch ändert das Protein wieder seine Form.

Mit dieser neuen Form kann es jetzt auch an weitere Proteine binden

und dadurch eine kleine Kaskade in Gang setzen.

Es ändert noch mehrmals seine Form

und bindet dabei andere Komplementproteine an sich.

Schließlich wird es zur sogen. C3-Konvertase.

Mit dieser neuen Form

kann es nun selbst C3-Proteine spalten und aktivieren.

Dieser Prozess verstärkt sich selbst immer weiter,

bis Tausende Proteine das Bakterium bedecken.

Für das Bakterium ist das katastrophal,

denn es wird dadurch entweder komplett unbrauchbar gemacht

oder zumindest lahmgelegt.

Das ist so als wärst du von Tausenden Fliegen bedeckt.

Aber damit nicht genug,

erinnerst du dich an das andere Spaltprodukt von C3,

das C3a-Protein?

C3a fungiert als Notsignal.

Tausende von ihnen werden vom Schlachtfeld weggespült

und machen auf die Gefahr aufmerksam.

Inaktive Immunzellen bemerken die C3a-Proteine

und erwachen aus ihrem Schlaf,

um den Proteinen zum Ursprung der Entzündung zu folgen.

Je mehr Notsignal-Proteine ihnen begegnen,

desto aggressiver werden sie.

So führt das Komplementsystem die Verstärkung genau dorthin,

wo sie am dringendsten gebraucht wird.

So, jetzt hat das Komplementsystem

schon mal die Eindringlinge verlangsamt und Verstärkung gerufen.

Nun beginnt es aktiv damit den Feind zu zerstören.

Die ersten Immunzellen, die das Schlachtfeld erreichen,

sind die Phagozyten.

Sie verschlingen ganze Zellen, sperren sie in winzigen Bläschen ein

und töten sie mit Säure.

Aber um den Feind verschlucken zu können,

müssen sie ihn erst zu fassen bekommen.

Gar nicht so leicht,

denn die Bakterien möchten das nicht und flutschen leicht davon.

Aber die Komplementproteine, die an die Bakterien gebunden haben,

fungieren jetzt wie eine Art Kleber.

Dadurch wird es für die Immunzellen einfacher ihre Opfer zu fangen.

Es wird sogar noch besser.

Denk noch mal daran wie es wäre, von Fliegen bedeckt zu sein.

Und jetzt stell dir vor, wie diese Fliegen zu Wespen werden.

Eine weitere Kaskade beginnt.

Auf der Bakterienoberfläche verändert die C3-Konvertase

erneut ihre Form und beginnt damit weitere Proteine zu verändern.

Zusammen bilden sie jetzt etwas Größeres:

Den Membranangriffskomplex.

Stück für Stück verankern sich stäbchenförmige Proteine

tief in der Bakterienmembran.

So lange, bis sie ein Loch hineinreißen,

das nicht wieder verschlossen werden kann.

Wasser kann so ungehindert in die Bakterienzelle hinein

und andere Stoffe aus der Bakterienzelle herausströmen.

Das Bakterium verblutet quasi.

Die übrigen Bakterien werden verwundet

und vom Komplementsystem abgelenkt,

bis die Immunzellen ankommen und sie töten.

Der Angriff wird im Keim erstickt,

bevor er zu einer Gefahr werden kann.

Du hast das wahrscheinlich nicht einmal mitbekommen.

Bakterien sind schon sehr unglücklich über die Existenz

des Komplementsystems, aber noch effektiver ist es gegen Viren.

Denn die haben ein Problem, sie müssen von Zelle zu Zelle wandern.

Befinden sie sich gerade nicht in einer Zelle, können sie nur hoffen,

dass sie auf eine Zelle stoßen, die sie infizieren können.

Sonst sind sie komplett schutzlos.

Und da kann das Komplementsystem eingreifen,

die Viren unschädlich machen und sie an die Immunzellen ausliefern.

Ohne das Komplementsystem

wären Virusinfektionen um einiges tödlicher.

Aber Moment, wenn wir so eine effektive Waffe haben,

warum werden wir dann überhaupt krank?

Das Problem ist,

dass bei einem Krieg beide Seiten nachrüsten können.

Wenn zum Beispiel das Vacciniavirus eine Zelle infiziert,

zwingt es sie ein Protein herzustellen,

das die Komplement-Aktivierung blockiert.

So bildet das Virus Sicherheitszonen um eine infizierte Zelle herum.

Wenn es die Zelle dann tötet und weitere Zellen infizieren will,

hat es höhere Erfolgschancen.

Oder zum Beispiel können sich manche Bakterien bestimmte Moleküle

aus dem Blut holen, dadurch das Komplementsystem ruhig halten

und selbst unsichtbar bleiben.

Auch wenn das Komplementsystem also extrem wichtig ist,

ist es doch nur ein Teil unseres komplexen Immunsystems.

Es ist ein wunderschönes Beispiel dafür,

wie viele hirnlose kleine Teile zusammen Großes erreichen können.

Untertitel: ARD Text im Auftrag von Funk 2020