Das angeborene Immunsystem und seine zahlreichen Bestandteile – Teil 2: Das Komplementsystem und seine Wirkung auf Mastzellen und Histamin

Unser Immunsystem ist ein hochkomplexes, fein abgestimmtes Netzwerk aus Zellen, Molekülen und Geweben, das uns vor schädlichen Eindringlingen wie Bakterien, Viren, Pilzen und Parasiten schützt. Dabei lässt es sich in zwei große funktionelle Einheiten unterteilen: das angeborene (unspezifische, vorprogrammierte) und das adaptive (spezifische, anpassungsfähige) Immunsystem. Beide Systeme arbeiten eng zusammen, unterscheiden sich jedoch in ihrer Wirkungsweise, Reaktionsgeschwindigkeit und Spezifität.

Im zweiten Teil der Reihe erhältst du viele wichtigen Informationen über das Komplementsystems und wie es mit der Mastzellaktivität und der körpereigenen Histaminausschüttung zusammenhängt.

Christina Winzig ist Wissenschaftlerin aus Überzeugung – mit einer besonderen Leidenschaft dafür, komplexe Zusammenhänge einfach und greifbar zu machen. Schon während ihres Studiums arbeitete sie in Australien an spannenden Forschungsprojekten, bei denen die Wirkstoffe aus Spinnen-, Skorpion- und Schneckengiften auf ihre mögliche Anti-Krebs-Wirkung untersucht wurden. Diese Arbeit weckte ihre Begeisterung für die Möglichkeiten der Wissenschaft und den Wunsch, Erkenntnisse sinnvoll in die Praxis zu übertragen.

Mit ihrer Weiterbildung zur Medizinredakteurin verlagerte sich ihr Fokus auf die ganzheitliche Gesundheit. Durch zahlreiche Fortbildungen in Labormedizin, präventiver Medizin, Immunologie, Nährstoffkunde und ganzheitlichen Therapien baute sie ihre Expertise weiter aus. Besonders am Herzen liegt ihr die Arbeit mit Laborwerten: Für Christina sind sie ein unschätzbares Werkzeug, um sowohl in der Prävention als auch bei der Suche nach den Ursachen von Beschwerden Klarheit zu schaffen und gezielt vorzugehen.

Heute widmet sie sich der Aufgabe, Menschen dabei zu helfen, ihre Gesundheit besser zu verstehen und aktiv zu gestalten. Ihr Ziel ist es, medizinisches Wissen so aufzubereiten, dass es für jeden zugänglich und anwendbar wird – immer mit dem Blick auf die gesamte Person und die bestmögliche Unterstützung für ein gesundes Leben.

Du erreichst Christina über ihre Homepage https://molekularmedizinerin.de/ und über Instagram.

Was ist das Komplementsystem?

Das Komplementsystem ist ein zentraler Bestandteil der humoralen Abwehr des angeborenen Immunsystems. Es besteht aus mehr als 30 löslichen Eiweißmolekülen (Plasmaproteine), die sich entweder frei im Blut oder an Zellmembranen gebunden befinden. Sie werden hauptsächlich in der Leber synthetisiert. Diese Proteine zirkulieren im Blut in inaktiver Form und können bei Erkennung eines Erregers kaskadenartig aktiviert werden, vergleichbar mit einem Dominospiel.

Ziel des Komplementsystems ist es, Pathogene direkt zu zerstören, Zellen zu markieren (Opsonierung), Entzündungen zu fördern und die adaptive Immunantwort zu unterstützen. Es stellt eine Schnittstelle zwischen angeborener und adaptiver Immunität dar.

Das Komplementsystem wird auch Komplementkaskade oder Komplementfaktor-System genannt. Der Begriff Komplement (lat. complementum = „Ergänzung“) beschreibt, dass es die Wirkung anderer Abwehrmechanismen ergänzt und verstärkt.

Die einzelnen Bestandteile werden nach einem standardisierten Schema benannt:
– Sie tragen den Buchstaben „C“ (für Complement) und eine Nummer, die ihrer Entdeckungsreihenfolge entspricht – z. B. C1, C2, C3 usw.
– Manche Komponenten bestehen aus mehreren Untereinheiten, die mit Buchstaben gekennzeichnet sind – etwa C1q, C1r und C1s.
– Nach ihrer Aktivierung entstehen Spaltprodukte, die meist mit den Buchstaben „a“ und „b“ bezeichnet werden, z. B. C3a und C3b.

Diese Bezeichnungen helfen, die einzelnen Schritte der Kaskadenreaktion genau zu verfolgen: Vom Erkennen des Erregers bis zu seiner Markierung oder Zerstörung.

Aktivierungswege des Komplementsystems

Es gibt drei verschiedene Wege, über die das Komplementsystem aktiviert werden kann. Sie unterscheiden sich im Startpunkt, laufen aber ab einem bestimmten Punkt in eine gemeinsame Endkaskade zusammen:

Klassischer Weg

Dieser Weg wird durch Antigen-Antikörper-Komplexe aktiviert. Dabei bindet der C1-Komplex (bestehend aus C1q, C1r, C1s) an den Fc-Teil von gebundenen Antikörpern (v. a. IgG- oder IgM-Antikörper). Der Fc-Teil ist das „Endstück“ eines Antikörpers, das nach der Bindung an den Erreger frei bleibt und als Andockstelle für Immunproteine dient. In diesem Fall als Andockstelle für das Komplementsystem. Durch diese Bindung wird die Komplementkaskade in Gang gesetzt.

Man nennt diesen Weg adaptiv-assoziiert, weil er den Startreiz vom adaptiven Immunsystem erhält – also durch Antikörper, die gezielt an Erreger binden. Die anschließende Aktivierungskaskade gehört jedoch zum angeborenen Komplementsystem, da sie unabhängig und automatisch weiterläuft.

Lektin-Weg

Dieser Weg wird durch Mannose-bindendes Lektin (MBL) oder Ficoline aktiviert. Es handelt sich dabei um Proteine, die Zuckermuster auf der Oberfläche von Mikroorganismen erkennen. Nach Bindung wird eine ähnliche Kaskade wie im klassischen Weg ausgelöst. Dies ist allerdings antikörperunabhängig.

Alternativer Weg

Der alternative Weg des Komplementsystems ist ständig in geringer Aktivität vorhanden. Man spricht dabei vom sogenannten „tick-over mechanism“. Dabei werden immer wieder einzelne C3-Moleküle spontan gespalten (hydrolysiert). Wenn der Körper auf mikrobielle Oberflächen stößt, z.B. von gramnegativen Bakterien, Pilzen oder Parasiten, wird diese Aktivierung verstärkt. Die entstehenden aktiven Fragmente des C3-Proteins können sich an die Oberfläche der Erreger anlagern und markieren sie so für die Abwehrreaktion.

Was bedeutet „tick-over mechanism“?
Der Ausdruck „tick-over mechanism“ beschreibt eine Art Grundrauschen des Komplementsystems. Selbst ohne Infektion werden vereinzelt C3-Moleküle aktiviert, um das System ständig „bereit“ zu halten. Sobald jedoch fremde Oberflächen erkannt werden, läuft die Aktivierung verstärkt ab. Ähnlich wie ein Motor, der im Leerlauf läuft und sofort hochdreht, wenn er gebraucht wird.

Abbildung 1 Bakterien, Pilze und Parasiten führen über den klassischen Weg, den Lektin-Weg oder über den alternativen Weg zur Aktivierung des Komplementsystems.

Die zentralen Komponenten: C3, C5 und MAC

Die Komplementkaskade läuft auf die Bildung des sogenannten Membranangreifenden Komplexes (MAC) hinaus, der Poren in die Membran von Pathogenen bohrt und deren Zelltod bewirkt.

Einige Schlüsselkomponenten im Überblick:

C3 + C5

C3: Zentrale Schaltstelle aller drei Aktivierungswege. Nach Spaltung entstehen C3a und C3b.
C3a: Ein Peptid, das zu den Anaphylatoxinen gehört, Entzündungszellen anlockt und Mastzellen aktiviert.
C3b: Bindet an die Oberfläche von Mikroorganismen und wirkt als Opsonin. Es markiert Erreger damit sie von Fresszellen (Makrophagen, Neutrophilen) erkannt
und beseitigt werden.

C5: Die Spaltung von C5 geschieht durch C3a und C3b und erzeugt 2 Fragmente:
C5a: Ein sehr starkes Anaphylatoxin, das Chemotaxis, Entzündungsreaktionen, Gefäßerweiterung und die Freisetzung von Histamin aus Mastzellen auslöst.
C5b: Ein Protein, welches die Bildung des MAC einleitet.

Membranangreifender Komplex (MAC)

MAC (C5b-C9): Der Membranangreifende Komplex wird auf der Oberfläche von Pathogenen gebildet und führt zur Zellzerstörung (Lyse) durch Porenbildung. Dies ist vor allem gegen gramnegative Bakterien wirksam.

Abbildung 2 Vereinfachte Darstellung der Komplementkaskade mit C3, C5 und MAC.

Mastzellen sind zentrale Immunzellen, die bei Entzündungs- und Abwehrreaktionen eine wichtige Rolle spielen. Wenn bestimmte Komponenten des Komplementsystems (v.a. C3a und C5a) freigesetzt werden, können sie an Mastzellen binden und diese aktivieren. Über diesen Weg können Infektionen, Endotoxine, Umweltschadstoffe und Gewebeschädigungen zur Freisetzung von Histamin und anderen Entzündungsbotenstoffen wie Prostaglandinen und Leukotrienen führen.

Funktionen des Komplementsystems

Opsonierung

C3b lagert sich auf der Oberfläche von Erregern an und macht diese für Phagozyten besser erkennbar und angreifbar. Makrophagen und neutrophile Granulozyten besitzen C3b-Rezeptoren, über die sie die markierten Erreger effizient aufnehmen.

Zellzerstörung (sog. Zelllyse)

Über den MAC werden Membranporen in pathogene Mikroorganismen (insbesondere gramnegative Bakterien) eingebaut, was zur osmotischen Zerstörung der Zelle führt. Das bedeutet, dass diese Zellen aufplatzen.

Chemotaxis und Entzündung

C3a und C5a rekrutieren Immunzellen zum Ort der Infektion, erhöhen die Gefäßpermeabilität und aktivieren Mastzellen zur Histaminfreisetzung, wodurch eine entzündliche Reaktion eingeleitet wird.

Immunregulation und Aktivierung des adaptiven Systems

Komplementfragmente unterstützen die Aktivierung von B-Zellen, die Präsentation von Antigenen durch dendritische Zellen und fördern die Bildung des immunologischen Gedächtnisses.

Abbildung 3 Die Aufgaben des Komplementsystems.

Komplementregulation und Schutz gesunder Zellen

Ein unkontrolliertes Komplementsystem wäre gefährlich für körpereigene Zellen. Daher gibt es verschiedene Regulationsmechanismen, die gesunde Gewebe vor Angriffen schützen:

• CD55 (Decay-Accelerating Factor): Hemmt die Bildung von C3- und C5-Konvertasen (Enzyme, die C3 und C5 spalten und dadurch zur Aktivierung des MAC beitragen)
• CD59 (Protectin): Verhindert die Bildung des MAC auf körpereigenen Zellen.
• Faktor H und I: Regulieren den alternativen Weg, indem sie C3b inaktivieren.

Störungen in diesen Schutzmechanismen können zu Autoimmunerkrankungen, Komplement-vermittelter Hämolyse oder chronisch-entzündlichen Prozessen führen.

Zusammenfassung

Das Komplementsystem ist ein wichtiger Teil der angeborenen Immunabwehr. Es erkennt Krankheitserreger oder geschädigtes Gewebe und startet eine Kettenreaktion, die hilft, Eindringlinge zu markieren und zu beseitigen.

Dabei entstehen Aktivierungsprodukte wie C3a und C5a, die auch Mastzellen anregen und sie so zur Abwehrreaktion dazuholen können. Mastzellen reagieren darauf mit der Ausschüttung verschiedener Botenstoffe, die Entzündungsprozesse unterstützen und das Abwehrgeschehen verstärken.

Diese Zusammenhänge zeigen: Eine überaktive Mastzellreaktion kann ein Hinweis auf ein dauerhaft aktives Immunsystem sein. Die Ursache muss dabei nicht primär auf Allergien liegen, sondern kann auch die Folge einer permanenten Immunabwehr gegen anhaltende Belastungen oder Erreger sein.  

So geht es in Teil 3 weiter

Mit welchen Botenstoffen kommuniziert das Immunsystem?
Welche Aufgaben haben die verschiedenen Botenstoffe, wie z.B. Histamin, Zytokine und Eicosanoide (Prostaglandine, Leukotriene)?
Wie arbeiten die verschiedenen Komponenten des Immunsystems zusammen?

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