Immunfunktion: Bedeutung von Mikronährstoffen | DocMedicus Gesundheitslexikon

Die Immunfunktion umfasst die Gesamtheit der zellulären und molekularen Mechanismen, mit denen der Organismus Krankheitserreger und veränderte körpereigene Zellen erkennt, kontrolliert und eliminiert. Gleichzeitig muss das Immunsystem körpereigene Strukturen tolerieren und überschießende Abwehrreaktionen begrenzen. Eine physiologische Immunantwort ist daher nicht durch eine möglichst starke Aktivierung, sondern durch ein koordiniertes Gleichgewicht zwischen Abwehr, Regulation und Immuntoleranz gekennzeichnet [1].

Die Immunabwehr beruht auf zwei eng miteinander verbundenen Systemen: der angeborenen Immunantwort und der adaptiven (erworbenen) Immunantwort. Beide Systeme greifen funktionell ineinander. Mikronährstoffe sind an zahlreichen hierfür notwendigen Prozessen beteiligt, darunter Zellteilung und Zelldifferenzierung, Genregulation, Signalübertragung, Energie- und Ein-Kohlenstoff-Stoffwechsel sowie die Regulation des zellulären Redoxmilieus [1, 3, 4].

Angeborene Immunantwort: schnelle erste Abwehr

Die angeborene Immunantwort reagiert innerhalb kurzer Zeit auf eindringende Mikroorganismen oder Gewebeschäden. Sie umfasst physikalische und chemische Schutzmechanismen sowie spezialisierte Immunzellen. Zu den wichtigsten zellulären Komponenten gehören neutrophile Granulozyten (weiße Blutkörperchen der schnellen angeborenen Immunabwehr), Monozyten (weiße Blutkörperchen, die Krankheitserreger aufnehmen und sich im Gewebe unter anderem zu Makrophagen entwickeln können) und Makrophagen ("Fresszellen"), dendritische Zellen (Immunzellen, die Antigene aufnehmen und T-Lymphozyten zur gezielten Immunabwehr aktivieren) sowie natürliche Killerzellen (NK-Zellen; Immunzellen, die vor allem virusinfizierte und entartete Zellen erkennen und abtöten) [1, 3].

Immunzellen der angeborenen Abwehr erkennen charakteristische molekulare Strukturen von Mikroorganismen oder geschädigten Zellen über Mustererkennungsrezeptoren (Rezeptoren zur Erkennung typischer mikrobieller oder zellulärer Strukturen). Neutrophile Granulozyten und Makrophagen können Krankheitserreger anschließend durch Phagozytose (Aufnahme und intrazellulärer Abbau von Partikeln oder Erregern) aufnehmen und zerstören [1, 3].

Hierbei werden unter anderem antimikrobielle Enzymsysteme und reaktive Sauerstoffspezies (ROS; reaktionsfreudige sauerstoffhaltige Moleküle) eingesetzt. ROS besitzen damit eine physiologische Funktion in der Immunabwehr. Ihre Bildung muss jedoch kontrolliert werden, damit umliegende Zellen und Gewebe nicht durch überschießende oxidative Prozesse geschädigt werden [3, 4].

Dendritische Zellen stellen eine wichtige funktionelle Verbindung zwischen angeborener und adaptiver Immunantwort dar. Nach Aufnahme und Verarbeitung eines Erregers präsentieren sie Bestandteile des Erregers als Antigene und können dadurch spezifische T-Lymphozyten (weiße Blutkörperchen der spezifischen Immunabwehr, die Immunreaktionen steuern oder infizierte und veränderte Zellen gezielt zerstören) aktivieren. Gleichzeitig steuern Zytokine (Botenstoffe zwischen Zellen) die Art, Stärke und Dauer der nachfolgenden Immunantwort [1, 3].

Adaptive Immunantwort: spezifische Abwehr und immunologisches Gedächtnis

Die adaptive Immunantwort entwickelt sich langsamer als die angeborene Abwehr, kann bestimmte Antigene jedoch hochspezifisch erkennen. Ihre zentralen Zelltypen sind T-Lymphozyten und B-Lymphozyten (weiße Blutkörperchen der spezifischen Immunabwehr, die sich zu antikörperbildenden Plasmazellen entwickeln können). Nach Erkennung eines passenden Antigens können sich spezifische Lymphozyten durch klonale Expansion (gezielte Vermehrung antigen-spezifischer Immunzellen) stark vermehren und zu funktionellen Effektorzellen differenzieren [1, 3].

T-Helferzellen (Untergruppe der T-Lymphozyten, die andere Immunzellen aktivieren und die Immunantwort koordinieren) koordinieren über Zytokine verschiedene Komponenten der Immunantwort und unterstützen unter anderem B-Lymphozyten und weitere Immunzellen. T-Lymphozyten können virusinfizierte oder anderweitig veränderte Zellen gezielt eliminieren. Regulatorische T-Zellen tragen zur Immuntoleranz (Verhinderung unangemessener Immunreaktionen gegen körpereigene oder harmlose Strukturen) und zur Begrenzung überschießender Immunaktivität bei [1, 6].

B-Lymphozyten können sich nach entsprechender Aktivierung zu Plasmazellen differenzieren und spezifische Antikörper produzieren. Ein Teil der aktivierten T- und B-Lymphozyten verbleibt als Gedächtniszellen im Organismus. Dieses immunologische Gedächtnis ermöglicht bei erneutem Kontakt mit demselben Antigen eine schnellere und gezieltere Immunantwort [1].

Mikronährstoffe als funktionelle Voraussetzungen der Immunantwort

Immunzellen sind auf eine kontinuierliche Versorgung mit Mikronährstoffen angewiesen. Dies gilt insbesondere dann, wenn sie aktiviert werden, sich rasch vermehren, zahlreiche Proteine synthetisieren oder ihre Stoffwechselaktivität erhöhen. Vitamine, Mineralstoffe und Spurenelemente wirken hierbei unter anderem als Coenzyme und Cofaktoren, Bestandteile funktioneller Proteine, Regulationsmoleküle oder Faktoren der zellulären Signalübertragung [1, 3, 4].

Die folgende Tabelle zeigt eine Auswahl von Mikronährstoffen mit besonderer Bedeutung für angeborene und adaptive Immunmechanismen:

Mikronährstoff	Bedeutung für die Immunfunktion
Vitamin A	Vitamin A und seine biologisch aktiven Derivate beeinflussen die Genexpression sowie Entwicklung, Differenzierung und Funktion verschiedener Immunzellen. Dazu gehören unter anderem Prozesse der Antigenpräsentation (Vorgang, bei dem Immunzellen Bestandteile von Krankheitserregern anderen Immunzellen zeigen und dadurch eine gezielte Immunantwort auslösen) und der Differenzierung von T- und B-Lymphozyten [2, 5].
Vitamin D	Der Vitamin-D-Rezeptor ist in zahlreichen Immunzellen nachweisbar. Vitamin D beeinflusst angeborene antimikrobielle Mechanismen sowie Aktivierung und Differenzierung von T- und B-Lymphozyten und ist an der Regulation immunologischer Toleranzmechanismen beteiligt [2, 6].
Vitamin C	Vitamin C trägt zur Redoxregulation von Immunzellen bei und unterstützt unter anderem Funktionen neutrophiler Granulozyten und anderer Phagozyten. Zudem dient es als Cofaktor verschiedener enzymatischer Reaktionen [3].
Vitamin E	Vitamin E trägt als fettlösliches Antioxidans zum Schutz von Zellmembranen vor Lipidperoxidation (oxidative Schädigung von Membranlipiden) bei und kann dadurch zur Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit von Immunzellen beitragen [3].
Vitamin B6, Folsäure und Vitamin B12	Vitamin B6, Folsäure und Vitamin B12 sind an miteinander verknüpften Reaktionen des Aminosäure- und Ein-Kohlenstoff-Stoffwechsels beteiligt und unterstützen damit unter anderem Prozesse, die für Nukleotidsynthese, Methylierungsreaktionen, Zellteilung und Differenzierung erforderlich sind [3].
Zink	Zink wirkt als struktureller und katalytischer Cofaktor zahlreicher Proteine und als intrazelluläres Signalion. Es beeinflusst Entwicklung, Aktivierung und Funktion unter anderem von neutrophilen Granulozyten, natürlichen Killerzellen sowie T- und B-Lymphozyten [2-4].
Selen	Selen ist Bestandteil von Selenoproteinen, darunter redoxregulierende Enzyme. Es trägt damit zur Regulation oxidativer Prozesse und verschiedener zellulärer Immunfunktionen bei [2, 4, 7].
Eisen	Eisen wird für zahlreiche Enzyme, mitochondriale Prozesse und die Proliferation von Immunzellen benötigt. Während einer Infektion kann der Organismus die Verfügbarkeit von Eisen gezielt vermindern, da auch zahlreiche Krankheitserreger für ihre Vermehrung auf Eisen angewiesen sind [2, 4].
Kupfer	Kupfer ist Cofaktor verschiedener redoxaktiver Enzyme und an antimikrobiellen Mechanismen sowie an der Regulation oxidativer Prozesse in Immunzellen beteiligt [4].

Immunmetabolismus: Stoffwechsel als Voraussetzung der Immunaktivierung

Die Aktivierung von Immunzellen ist mit einer ausgeprägten Anpassung ihres Zellstoffwechsels verbunden. Ruhende Lymphozyten besitzen einen vergleichsweise niedrigen Energie- und Biosynthesebedarf. Nach Antigenkontakt müssen sie dagegen innerhalb kurzer Zeit Zellmasse aufbauen, DNA replizieren und große Mengen an Proteinen, Membranbestandteilen und Signalstoffen synthetisieren. Der Zusammenhang zwischen Stoffwechsel und Immunzellfunktion wird als Immunmetabolismus (stoffwechselabhängige Steuerung von Immunzellen) bezeichnet [1].

Mikronährstoffe ermöglichen zahlreiche dieser Stoffwechsel- und Syntheseprozesse. Ein Mangel kann deshalb insbesondere solche Immunfunktionen beeinträchtigen, die eine hohe Zellteilungsrate, intensive Biosynthese oder präzise intrazelluläre Signalübertragung voraussetzen [2, 3].

Redoxhomöostase als Bestandteil der Immunabwehr

Reaktive Sauerstoffspezies werden von bestimmten Immunzellen gezielt zur Abwehr von Krankheitserregern gebildet und dienen zugleich als Signalmoleküle. Gleichzeitig müssen oxidierende und reduzierende Prozesse kontrolliert werden. Diese Redoxhomöostase (Gleichgewicht zwischen oxidierenden und reduzierenden Reaktionen) verhindert, dass physiologische Abwehrmechanismen zu einer übermäßigen Schädigung der Immunzellen oder des umliegenden Gewebes führen [3, 4].

Vitamin C, Vitamin E sowie die Spurenelemente Zink, Kupfer und Selen sind auf unterschiedlichen Ebenen an redoxregulierenden Systemen beteiligt. Ihre immunologische Bedeutung besteht daher nicht darin, reaktive Sauerstoffspezies vollständig zu beseitigen, sondern zu einer kontrollierten Bildung, Nutzung und Inaktivierung dieser Moleküle beizutragen [3, 4, 7].

Mikronährstoffmangel und verminderte Immunkompetenz

Ein ausgeprägter oder kombinierter Mikronährstoffmangel kann sowohl angeborene als auch adaptive Immunmechanismen beeinträchtigen. Abhängig vom betroffenen Mikronährstoff können unter anderem Phagozytose, Aktivität natürlicher Killerzellen, Antigenpräsentation, Lymphozytenproliferation, T-Zell-Differenzierung oder Antikörperbildung beeinträchtigt sein [2-5].

Besonders relevant können solche Störungen bei Malnutrition (unzureichende Energie- und/oder Nährstoffversorgung), Malabsorption (unzureichende Aufnahme von Nährstoffen aus dem Darm), chronischen Erkrankungen, erhöhten Verlusten oder stark einseitiger Ernährung werden.

Der Zusammenhang zwischen Infektion und Mikronährstoffstatus ist dabei bidirektional: Mikronährstoffdefizite können immunologische Abwehrmechanismen beeinträchtigen, während Infektionen ihrerseits den Mikronährstoffstatus verschlechtern können. Zu den möglichen Ursachen gehören verminderte Nahrungsaufnahme, veränderte intestinale Resorption, erhöhte Verluste sowie entzündungsbedingte Veränderungen der Verteilung und Verfügbarkeit einzelner Mikronährstoffe [2].

Ausreichende Versorgung ist nicht gleichbedeutend mit Hochdosis-Supplementierung

Aus der essentiellen Bedeutung von Mikronährstoffen für die Immunfunktion lässt sich nicht ableiten, dass eine Zufuhr oberhalb des physiologischen Bedarfs die Immunabwehr bei bereits ausreichend versorgten Personen weiter verbessert. Die Beziehung zwischen Mikronährstoffstatus und Immunfunktion ist nicht grundsätzlich linear. Sowohl eine Unterversorgung als auch eine übermäßige Zufuhr können physiologische Regulationsprozesse beeinträchtigen [4, 7].

Dies wird beispielsweise für Selen deutlich. Eine systematische Übersichtsarbeit und Meta-Analyse randomisierter Humanstudien zeigte keine konsistenten Verbesserungen zentraler Immunparameter durch eine Selenzufuhr oberhalb einer bereits ausreichenden Versorgung. Die vorliegende Evidenz unterstützt daher keine generelle Supplementierung über die empfohlene Zufuhr hinaus mit dem Ziel einer Verbesserung der Immunfunktion [7].

Auch bei Vitamin D muss zwischen seiner physiologischen Bedeutung für Immunzellen und dem klinischen Nutzen einer zusätzlichen Supplementierung unterschieden werden. Eine aktualisierte systematische Übersichtsarbeit und Meta-Analyse randomisierter kontrollierter Studien zeigte insgesamt keine statistisch signifikante Verringerung des Risikos akuter Atemwegsinfektionen durch Vitamin-D-Supplementierung gegenüber Placebo [8].

Für die Mikronährstoffmedizin folgt daraus: Primäres Ziel ist die Sicherstellung einer bedarfsgerechten Versorgung und bei entsprechender Indikation die Korrektur eines nachgewiesenen oder klinisch plausiblen Mangels. Eine unspezifische Hochdosis-Supplementierung zur vermeintlichen allgemeinen „Stärkung“ des Immunsystems lässt sich aus den physiologischen Funktionen einzelner Mikronährstoffe nicht ableiten.

Fazit

Eine normale Immunfunktion beruht auf dem koordinierten Zusammenspiel von angeborener und adaptiver Immunantwort. Mikronährstoffe wirken dabei nicht als unspezifische „Immunverstärker“, sondern als notwendige Bestandteile der zugrunde liegenden Zell-, Stoffwechsel- und Regulationsprozesse.

Sie unterstützen unter anderem Entwicklung und Differenzierung von Immunzellen, Antigenerkennung und -verarbeitung, Signalübertragung, Lymphozytenproliferation (Vermehrung von Lymphozyten nach ihrer Aktivierung, um eine wirksame Immunantwort aufzubauen), Antikörperbildung, Immunmetabolismus und Redoxhomöostase. Eine unzureichende Versorgung kann diese Prozesse beeinträchtigen und dadurch die Immunkompetenz vermindern [1-5].

Entscheidend ist daher eine bedarfsgerechte und ausgewogene Mikronährstoffversorgung. Ein zusätzlicher immunologischer Nutzen einer Zufuhr oberhalb des Bedarfs ist dagegen nicht generell belegt und muss mikronährstoff-, dosis- und populationsspezifisch beurteilt werden [4, 7, 8].

Literatur

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