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Mustererkennungsrezeptor – Definition & Funktion
Mustererkennungsrezeptoren (PRR) sind Proteine des angeborenen Immunsystems, die pathogene Strukturen erkennen und eine Immunantwort auslösen.
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Mustererkennungsrezeptoren (PRR) sind Proteine des angeborenen Immunsystems, die pathogene Strukturen erkennen und eine Immunantwort auslösen.
Was ist ein Mustererkennungsrezeptor?
Ein Mustererkennungsrezeptor (englisch: Pattern Recognition Receptor, kurz PRR) ist ein Protein des angeborenen Immunsystems, das bestimmte, evolutionär konservierte Strukturen auf Krankheitserregern erkennt. Diese Strukturen werden als Pathogen-assoziierte molekulare Muster (engl. Pathogen-Associated Molecular Patterns, PAMPs) bezeichnet. Darüber hinaus können PRR auch sogenannte Schadensassoziierte molekulare Muster (Damage-Associated Molecular Patterns, DAMPs) erkennen, die bei Gewebsschäden freigesetzt werden.
Mustererkennungsrezeptoren spielen eine zentrale Rolle in der ersten Verteidigungslinie des Immunsystems. Sie ermöglichen es dem Körper, schnell auf Infektionen oder Gewebsschäden zu reagieren, noch bevor das adaptive Immunsystem aktiv wird.
Arten von Mustererkennungsrezeptoren
Es gibt verschiedene Klassen von PRR, die sich in ihrer Lokalisation und Funktion unterscheiden:
- Toll-like-Rezeptoren (TLR): Diese Rezeptoren befinden sich auf der Zelloberfläche oder in intrazellulären Vesikeln von Immunzellen wie Makrophagen und dendritischen Zellen. Sie erkennen eine Vielzahl von Strukturen, darunter Lipopolysaccharide (LPS) bakterieller Zellwände und virale Nukleinsäuren.
- NOD-like-Rezeptoren (NLR): Diese intrazellulären Rezeptoren erkennen bakterielle Bestandteile im Zytoplasma der Zelle und können zur Bildung des sogenannten Inflammasoms beitragen, einem Proteinkomplex, der Entzündungsreaktionen auslöst.
- RIG-I-like-Rezeptoren (RLR): Diese Rezeptoren sind auf die Erkennung viraler RNA im Zellinneren spezialisiert und aktivieren antivirale Immunantworten.
- C-Typ-Lektin-Rezeptoren (CLR): Diese Rezeptoren auf der Zelloberfläche erkennen Kohlenhydratstrukturen auf Pilzen und anderen Pathogenen.
- STING und cGAS: Diese Moleküle erkennen zytosolische DNA und spielen eine wichtige Rolle bei der Abwehr von Viren und bei der Tumorimmunität.
Wirkmechanismus
Wenn ein Mustererkennungsrezeptor ein PAMP oder DAMP bindet, werden intrazelluläre Signalkaskaden ausgelöst. Diese führen zur Aktivierung von Transkriptionsfaktoren wie NF-κB oder IRF3/7, die die Produktion von Zytokinen, Chemokinen und Interferonen anregen. Diese Botenstoffe koordinieren die Entzündungsreaktion, locken weitere Immunzellen an und bereiten die Aktivierung des adaptiven Immunsystems vor.
Klinische Bedeutung
Mustererkennungsrezeptoren sind von großer klinischer Bedeutung. Störungen in ihrer Funktion können zu verschiedenen Erkrankungen führen:
- Chronische Entzündungskrankheiten: Eine überschießende oder fehlgeleitete PRR-Aktivierung kann zu chronischen Entzündungen wie Morbus Crohn oder rheumatoider Arthritis beitragen.
- Sepsis: Eine unkontrollierte systemische Aktivierung von PRR durch bakterielle Produkte kann zu einem lebensbedrohlichen Zytokinsturm und Sepsis führen.
- Autoimmunerkrankungen: Fehlfunktionen bei der Erkennung körpereigener Strukturen können Autoimmunreaktionen ausloßen.
- Infektionsanfälligkeit: Mutationen in PRR-Genen erhöhen die Empfänglichkeit gegenüber bestimmten Infektionen.
Therapeutische Relevanz
Mustererkennungsrezeptoren sind wichtige Zielstrukturen in der medizinischen Forschung. So werden PRR-Agonisten als Adjuvanzien in Impfstoffen eingesetzt, um eine stärkere Immunantwort zu erzeugen. Umgekehrt werden PRR-Antagonisten erforscht, um überschießende Entzündungsreaktionen bei Autoimmunerkrankungen oder Sepsis zu dämpfen.
Quellen
- Janeway CA Jr., Travers P, Walport M, Shlomchik MJ. Immunologie. 7. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, 2009.
- Takeuchi O, Akira S. Pattern Recognition Receptors and Inflammation. Cell. 2010;140(6):805-820. doi:10.1016/j.cell.2010.01.022
- World Health Organization (WHO). Innate Immunity and Pathogen Recognition. WHO Technical Reports, 2021.
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