Immunsystem, Entzündung und Barrieren: Bedeutung von Mikronährstoffen

Das Immunsystem, entzündliche Reaktionen und die Barrierefunktionen von Haut und Schleimhäuten bilden ein eng miteinander verknüpftes Schutz- und Regulationssystem. Epitheliale Barrieren (schützende Zellschichten) begrenzen zunächst den unkontrollierten Kontakt des Organismus mit Mikroorganismen, Allergenen, Schadstoffen und anderen körperfremden Substanzen. Wird diese erste Schutzebene überwunden oder entsteht eine Gewebeschädigung, werden Mechanismen der angeborenen und adaptiven (erworbenen) Immunantwort aktiviert. Entzündungsreaktionen sind dabei ein wesentlicher Bestandteil der Abwehr und Gewebereparatur [1-3].

Diese drei Ebenen lassen sich funktionell nicht voneinander trennen. Epithelzellen erkennen mikrobielle und andere Gefahrenreize und kommunizieren über Zytokine (Botenstoffe) mit Immunzellen. Aktivierte Immunzellen können wiederum die Barrierefunktion beeinflussen. Eine zeitlich begrenzte Entzündungsreaktion unterstützt die Beseitigung schädigender Faktoren und leitet Reparaturprozesse ein. Bleibt die Immunaktivierung jedoch bestehen oder ist die physiologische Entzündungsauflösung gestört, kann sich eine chronische Inflammation (lang anhaltende Entzündungsaktivität) entwickeln. Diese kann ihrerseits Gewebe und epitheliale Barrieren beeinträchtigen und damit weitere entzündliche Reize begünstigen [2-5].

Mikronährstoffe sind in dieses Regulationsnetzwerk auf mehreren Ebenen eingebunden. Vitamine, Mineralstoffe und Spurenelemente wirken als Coenzyme und Cofaktoren, Bestandteile funktioneller Proteine, Regulationsfaktoren und Elemente zellulärer Signalsysteme. Sie werden unter anderem für Zellteilung und Zelldifferenzierung, Immunzellaktivierung, Genregulation, Redoxhomöostase (Gleichgewicht zwischen oxidierenden und reduzierenden Reaktionen), Epithelregeneration und Gewebereparatur benötigt [1, 3]. Damit beeinflusst der Mikronährstoffstatus nicht nur einzelne Immunfunktionen, sondern die Funktionsfähigkeit des gesamten Systems aus Barriere, Immunantwort und Entzündungsregulation.

Immunfunktion: kontrollierte Abwehr statt maximale Aktivierung

Eine physiologische Immunantwort beruht auf dem koordinierten Zusammenspiel der angeborenen und adaptiven Immunabwehr. Die angeborene Immunantwort reagiert rasch auf Krankheitserreger und Gewebeschäden. Die adaptive (erworbene) Immunantwort ermöglicht eine hochspezifische Erkennung von Antigenen sowie die Ausbildung eines immunologischen Gedächtnisses. Beide Systeme sind über Immunzellen, Antigenpräsentation (Vorgang, bei dem Immunzellen Bestandteile eines Erregers oder anderer Fremdstrukturen anderen Immunzellen zeigen und dadurch eine gezielte Immunantwort auslösen) und Zytokine (Botenstoffe des Immunsystems) eng miteinander verbunden [1].

Entscheidend ist dabei nicht eine möglichst starke Immunaktivierung. Das Immunsystem muss Krankheitserreger und veränderte körpereigene Zellen wirksam kontrollieren, gleichzeitig jedoch körpereigene und harmlose Strukturen tolerieren und überschießende Reaktionen begrenzen. Immunfunktion bedeutet daher ein dynamisches Gleichgewicht zwischen Abwehr, Regulation und Immuntoleranz.

Mikronährstoffe unterstützen zahlreiche hierfür erforderliche Prozesse. Vitamin A und Vitamin D beeinflussen beispielsweise Differenzierung und Regulation verschiedener Immunzellen. Zink ist an zahlreichen enzymatischen, strukturellen und signalgebenden Prozessen beteiligt. Selen, Kupfer sowie die Vitamine C und E stehen unter anderem mit der zellulären Redoxregulation in Verbindung. Eisen wird für mitochondriale Prozesse, Enzymfunktionen und die Proliferation (Zellvermehrung) von Immunzellen benötigt. Vitamin B6, Folsäure und Vitamin B12 tragen über den Aminosäure- und Ein-Kohlenstoff-Stoffwechsel zu Synthese- und Zellteilungsprozessen bei [1, 3].

Entzündung: physiologische Schutzreaktion und mögliche chronische Dysregulation

Entzündung ist zunächst eine physiologische Reaktion auf Infektionen, Gewebeschäden oder andere Gefahrensignale. Aktivierte Immun- und Gewebezellen setzen Entzündungsmediatoren frei, verändern lokale Stoffwechselprozesse und fördern die Rekrutierung weiterer Immunzellen. Nach Beseitigung des auslösenden Reizes wird die Entzündungsreaktion normalerweise aktiv beendet und die Gewebehomöostase wiederhergestellt [4].

Dauert der schädigende Reiz an oder ist die Entzündungsauflösung unzureichend, kann eine chronische Entzündungsaktivität entstehen. Eine besondere Bedeutung besitzt die chronische niedriggradige Inflammation, die unter anderem bei Adipositas und verschiedenen metabolischen, kardiovaskulären und gastrointestinalen Erkrankungen beobachtet wird [4]. Entzündliche Signalwege, Zytokine, Inflammasome (intrazelluläre Proteinkomplexe zur Aktivierung entzündlicher Reaktionen), Redoxprozesse und epitheliale Barrierestörungen können sich dabei gegenseitig beeinflussen.

Für die Mikronährstoffmedizin ist von besonderer Bedeutung, dass die Beziehung zwischen Entzündung und Mikronährstoffstatus bidirektional ist. Mikronährstoffe werden für normale Immun-, Redox- und Reparaturprozesse benötigt. Umgekehrt kann eine Entzündungsreaktion Resorption, Transport, Speicherung, Umverteilung und Gewebeverfügbarkeit einzelner Mikronährstoffe verändern [3]. Besonders gut charakterisiert ist die entzündungsbedingte Einschränkung der Eisenverfügbarkeit. Auch zirkulierende Konzentrationen anderer Mikronährstoffe, beispielsweise von Zink, können durch Entzündungsprozesse beeinflusst werden. Bei der Interpretation von Mikronährstofflaborwerten muss der Entzündungsstatus deshalb berücksichtigt werden.

Haut und Schleimhäute: aktive Schnittstellen zwischen Umwelt und Immunsystem

Haut und Schleimhäute sind hochaktive immunologische Grenzflächen. Zu den wichtigsten Schleimhautbarrieren gehören die Epithelien des Gastrointestinaltrakts (Magen-Darm-Trakt), der Atemwege und des Urogenitaltrakts (Harn- und Geschlechtsorgane). Gemeinsam mit der Haut kontrollieren sie den Austausch mit der Umwelt und begrenzen das Eindringen von Krankheitserregern, Allergenen und Schadstoffen [2, 5].

Die Barrierewirkung entsteht durch das Zusammenwirken von Epithelzellen, dichten Zell-Zell-Verbindungen, Schleim- oder Lipidschichten, antimikrobiellen Substanzen, lokalen Immunzellen und der jeweiligen Mikrobiota (Gesamtheit der angesiedelten Mikroorganismen). Im Darm und an anderen Schleimhäuten muss diese Barriere zugleich selektiv durchlässig bleiben, damit physiologische Funktionen wie Nährstoffaufnahme oder Gasaustausch möglich sind [2, 5].

Eine Störung der Barriereintegrität kann den Kontakt mikrobieller Bestandteile und anderer Antigene mit dem Immunsystem verstärken und entzündliche Reaktionen begünstigen. Umgekehrt können Entzündungsmediatoren Zellkontakte, epitheliale Differenzierung und Reparaturprozesse beeinträchtigen. Dadurch können sich Barrierestörung und Entzündung gegenseitig verstärken [2, 5].

Auch hier besitzen Mikronährstoffe grundlegende Funktionen. Besonders gut charakterisiert sind Vitamin A, Vitamin D und Zink hinsichtlich epithelialer Differenzierung, mukosaler Immunabwehr, Zellkontaktregulation und Regeneration. Vitamin C trägt unter anderem zur Kollagenbiosynthese und Gewebereparatur bei, während Vitamin E an Schutzmechanismen lipidreicher Zell- und Gewebestrukturen beteiligt ist [1-3].

Mikronährstoffe als verbindendes Element

Die gemeinsame Betrachtung von Immunfunktion, Entzündung und Barrierebiologie verdeutlicht ein zentrales Prinzip der Mikronährstoffmedizin: Mikronährstoffe wirken innerhalb funktioneller Netzwerke und nicht isoliert. Eine ausreichende Versorgung unterstützt die strukturellen, metabolischen und regulatorischen Voraussetzungen, unter denen Immunabwehr, Entzündungsauflösung und Barrierehomöostase funktionieren können.

Gleichzeitig darf die physiologische Bedeutung eines Mikronährstoffs nicht mit einem generellen therapeutischen Nutzen einer zusätzlichen Supplementierung gleichgesetzt werden. Ein Mikronährstoffmangel kann immunologische oder epitheliale Funktionen beeinträchtigen und sollte bei entsprechender Indikation korrigiert werden. Daraus folgt jedoch nicht, dass eine Zufuhr oberhalb des physiologischen Bedarfs bei bereits ausreichender Versorgung das Immunsystem weiter „stärkt“, chronische Entzündungen generell reduziert oder die Barrierefunktion zusätzlich verbessert [1, 3]. Ausgangsstatus, Erkrankung, Dosierung und klinische Situation müssen jeweils berücksichtigt werden.

Die folgenden Artikel betrachten die drei eng miteinander verbundenen Ebenen dieses Regulationssystems im Detail:

• Immunfunktion: Bedeutung von Mikronährstoffen
  Angeborene und adaptive Immunantwort, Immunzellfunktion, Immunmetabolismus, Redoxregulation sowie Bedeutung einer bedarfsgerechten Mikronährstoffversorgung
• Chronische Inflammation (Entzündung): Ursachen, Mechanismen und Mikronährstoffe
  Entstehung und Aufrechterhaltung chronischer Entzündungsprozesse, zentrale Signalwege, Wechselwirkungen mit Redox- und Barrierefunktionen sowie entzündungsbedingte Veränderungen des Mikronährstoffstoffwechsels
• Schleimhaut- und Hautbarriere: Funktion, Immunabwehr und Bedeutung von Mikronährstoffen
  Aufbau und Funktion epithelialer Barrieren, Zusammenspiel mit Mikrobiota und Immunsystem sowie Bedeutung von Mikronährstoffen für Differenzierung, Regeneration und Barrierehomöostase

Literatur

1. Palmer AC, Bedsaul-Fryer JR, Stephensen CB: Interactions of Nutrition and Infection: The Role of Micronutrient Deficiencies in the Immune Response to Pathogens and Implications for Child Health. Annu Rev Nutr. 2024;44(1):99-124. doi: 10.1146/annurev-nutr-062122-014910.
2. Berni Canani R, Caminati M, Carucci L, Eguiluz-Gracia I: Skin, gut, and lung barrier: Physiological interface and target of intervention for preventing and treating allergic diseases. Allergy. 2024;79(6):1485-1500. doi: 10.1111/all.16092.
3. Roth-Walter F, Berni Canani R, O'Mahony L et al.: Nutrition in chronic inflammatory conditions: Bypassing the mucosal block for micronutrients. Allergy. 2024;79(2):353-383. doi: 10.1111/all.15972.
4. Cifuentes M, Verdejo HE, Castro PF et al.: Low-Grade Chronic Inflammation: a Shared Mechanism for Chronic Diseases. Physiology (Bethesda). 2025;40(1):4-25. doi: 10.1152/physiol.00021.2024.
5. Neurath MF, Artis D, Becker C: The intestinal barrier: a pivotal role in health, inflammation, and cancer. Lancet Gastroenterol Hepatol. 2025;10(6):573-592. doi: 10.1016/S2468-1253(24)00390-X.