Mit hoher Raffinesse schützt das Immunsystem die Augen. In Innsbruck wird es erforscht.
An den Grenzen des Körpers muss die Abwehr auf der Hut sein, an der Haut, an den Schleimhäuten, überall attackieren Mikroorganismen, Bakterien und Pilze, an den Augen natürlich auch. Deren Hornhaut ist nicht durchblutet, sie wird von einem anderen Saft versorgt und gereinigt: Tränen. Diese Flüssigkeit wäscht nicht nur Staubkörnchen aus, sie bildet auch die erste Verteidigungslinie und schöpft dazu aus einem breiten Arsenal, sie kann Bakterienwände auflösen - mit Lysozym, Alexander Fleming, der spätere Entdecker des Penicillin, hat es 1922 bemerkt -, sie kann Bakterienwände perforieren, mit kleinen Peptiden, die spitz sind wie Lanzen und auch so wirken.
Diese Abwehrwaffen richten sich unspezifisch gegen ein breites Spektrum von Invasoren, sie gehören zum "angeborenen" Immunsystem, dem ursprünglichsten Teil der Körperabwehr. Später kam das "erlernte" Immunsystem hinzu, das ist jenes, das gegen jeden Eindringling spezifische Antikörper und/oder Abwehrzellen bildet. Sie sind die zweite Verteidigungslinie, werden aktiv, wenn ein Aggressor die erste überwunden hat und im Blut ist.
Aber die ist gut postiert, vor allem in den Augen. "Wir sind ja ununterbrochen mit riesigen Zahlen von Pilzsporen konfrontiert und erkranken trotzdem nicht, solange unser Immunsystem stark ist", erklärt Molekularbiologe Bernhard Redl (Medizin-Uni Innsbruck): "Dafür sorgt das Tränen-Lipocalin, TL." Das gehört zu einer Gruppe von Proteinen, die in allen Lebewesen, von Bakterien bis zu Menschen, wasserunlösliche Moleküle an sich binden und transportieren, wichtige Moleküle, Pheromone, Hormone, Vitamin A im Blutplasma. Aber sie bringen nicht nur Erwünschtes an seinen Ort, sie schaffen auch Unerwünschtes aus dem Körper hinaus. Sie binden an alles Wasserunlösliche, etwa an Siderophore.
Das sind Waffen von Bakterien und Pilzen. Sie brauchen, wie alles andere Leben auch, Eisen, freies Eisen. Aber dort, wo sie attackieren, gibt es kein freies Eisen, der Körper sorgt vor und transportiert sein Eisen fest gebunden an wieder anderen Proteinen (Transferrinen) oder wohl verpackt in den roten Blutzellen. Beide werden von Bakterien attackiert, die Transferrine direkt, bei den Blutzellen wird erst die Wand aufgebrochen, dann kommen die Siderophore. Sie werden von den Bakterien ausgeschieden, binden an das lebenswichtige Metall und werden dann von den Bakterien wieder aufgenommen. "Sie stehlen das Eisen", erklärt Redl: "Im Gegenzug stiehlt das Tränen-Lipocalin die Diebe, die Siderophore. Die Lipocaline sind Siderophor-Fänger, sie nehmen sie in sich auf wie in eine Tasche."
Redl hat es mit seinen Mitarbeitern im Rahmen eines FWF-Projekts getestet, an verschiedenen Bakterien und Pilzen: Das Lipocalin wirkte gegen alle getesteten Pilze und gegen fast alle Bakterien (Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 48, S. 3367). Aber gegen ein Bakterium wirkte es nicht, gegen ein besonders gefürchtetes, Pseudomonas aerungiosasie, das die Lungen befällt und bei Zystischer Fibrose mitspielt. Auch die Schleimhäute der Atemwege und der Lunge sind mit Lipocalinen bewehrt, aber diesem Eindringling können sie das Eisen nicht vorenthalten: Die Siderophore von Pseudomonas sind für die Lipocalin-Tasche schlicht zu groß, sie passen nicht hinein.
So ist das im ewigen Rüstungswettlauf zwischen Krankheitserregern und Immunabwehr, den man natürlich auch ganz neutral "Ko-Evolution" nennen kann: Der Aggressor findet ein Mittel, der Verteidiger ein Gegenmittel, und so weiter. Und sie alle finden, ohne zu suchen, sie mutieren einfach vor sich hin, bis ein Phänotyp erfolgreicher gegen die Waffen des Gegenspielers ist als die anderen, er setzt sich dann in der ganzen Population durch: "Bakterien mit so großen Siderophoren haben einen Selektions-Vorteil", formuliert es Redl.
Bakterien mutieren rasch, zudem tauschen sie ihre erfolgreichen Gene häufig horizontal. Bei Pilzen geht alles langsamer, sie haben den Trick mit der Größe noch nicht gefunden. Redl: "Vermutlich sind die Lipocaline vorrangig gegen Pilze erfunden worden und deshalb gegen sie so wirksam."