25.12 : Antimikrobielle Proteine

Antimikrobielle Proteine ​​sind wichtige Bestandteile des Immunsystems. Sie unterstützen den Körper bei der Bekämpfung von Krankheitserregern, indem sie diese entweder direkt abtöten oder ihre Replikationsprozesse behindern. Die vier wichtigsten Arten von antimikrobiellen Substanzen sind Interferone, das Komplementsystem, eisenbindende Proteine und antimikrobielle Proteine.

Interferone

Interferone (IFN) sind Proteine, die von Lymphozyten, Makrophagen und Fibroblasten produziert werden, die mit Viren infiziert sind. IFNs können zwar nicht verhindern, dass Viren in Wirtszellen eindringen und sich dort festsetzen, aber sie können ihre Vermehrung verhindern. Wenn virusinfizierte Zellen diese Proteine ​​freisetzen, diffundieren sie in nahe gelegene, nicht infizierte Zellen. Hier lösen sie die Produktion antiviraler Proteine ​​aus, die die Replikation von Viren hemmen. Es gibt drei Arten von Interferonen: Alpha-, Beta- und Gamma-IFN.

Alpha-IFN (IFN-α) steigert die Aktivität natürlicher Killerzellen und erhöht die Expression von MHC-Klasse-I-Molekülen. Während IFN-α hauptsächlich von plasmazytoiden dendritischen Zellen und Leukozyten produziert wird, wird Beta-IFN (IFN-β) hauptsächlich von Fibroblasten und Epithelzellen produziert. Neben der Bekämpfung viraler Infektionen hilft IFN-β bei der Reduzierung von Entzündungen, indem es die Produktion entzündungsfördernder Zytokine hemmt. Gamma-IFN (IFN-γ), das von T-Zellen und natürlichen Killerzellen produziert wird, ist für die adaptive Immunität von entscheidender Bedeutung und spielt eine Schlüsselrolle bei der Aktivierung von Makrophagen.

Das Komplementsystem

Das Komplementsystem ist eine Gruppe von Proteinen im Blutplasma und in Plasmamembranen. Wenn diese Proteine ​​aktiviert werden, verstärken sie Immunreaktionen. Das Komplementsystem kann über drei verschiedene Wege aktiviert werden: den klassischen Weg, den alternativen Weg und den Lektinweg. Jeder Weg wird durch unterschiedliche Reize ausgelöst, läuft aber auf eine gemeinsame Abfolge von Ereignissen hinaus, die zur Immunreaktion führen.

Bei Aktivierung führt das Komplementsystem eine Zytolyse durch, indem es den Membranangriffskomplex (MAC) bildet, der Poren in den Membranen der Krankheitserreger erzeugt und diese zum Platzen bringt. Es verstärkt auch die Phagozytose durch Opsonisierung, bei der ​​Krankheitserreger von Komplementproteinen umhüllt werden, sodass sie leichter von Phagozyten aufgenommen werden können. Darüber hinaus lösen Komplementproteine ​​wie C3a und C5a Entzündungen aus, indem sie die Histaminfreisetzung stimulieren, die Durchlässigkeit der Blutgefäße erhöhen und Immunzellen an die Infektionsstelle locken.

Eisenbindende Proteine

Eisenbindende Proteine ​​hemmen das Wachstum bestimmter Bakterien, indem sie die Verfügbarkeit von freiem Eisen verringern. Viele Bakterien sind für ihr Wachstum und ihren Stoffwechsel auf Eisen angewiesen. Daher schaffen diese Proteine ​​eine eisenarme Umgebung, die die Bakterienvermehrung hemmt. Beispiele hierfür sind:

• Transferrin im Blut und in Gewebeflüssigkeiten.
• Lactoferrin in Milch, Speichel und Schleim.
• Ferritin in Leber, Milz und rotem Knochenmark.

Antimikrobielle Proteine

Antimikrobielle Proteine ​​(AMPs) sind kurze Peptide mit einem breiten antimikrobiellen Wirkungsspektrum. Diese kleinen Proteine ​​können Krankheitserreger direkt abtöten, indem sie deren Zellmembranen oder Virushüllen zerstören und so ihre strukturelle Integrität beeinträchtigen. Diese Zerstörung führt zum Tod des Krankheitserregers, weshalb antimikrobielle Peptide zu der entscheidenden ersten Verteidigungslinie des angeborenen Immunsystems gehören. Beispiele für AMPs sind Dermcidin aus Schweißdrüsen, Thrombocidin aus Blutplättchen sowie Defensine und Cathelicidine aus Neutrophilen, Makrophagen und Epithelien. AMPs töten nicht nur eine Vielzahl von Mikroben, sondern können auch dendritische Zellen und Mastzellen anlocken, die an Immunreaktionen beteiligt sind. Interessanterweise scheinen Mikroben, die AMPs ausgesetzt sind, keine Resistenz zu entwickeln, wie dies bei Antibiotika häufig der Fall ist.