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Toll-like-Rezeptor: Funktion & Bedeutung

Toll-like-Rezeptoren (TLR) sind Proteine des angeborenen Immunsystems, die Krankheitserreger erkennen und eine Immunantwort auslösen. Sie sind essenziell für die körperliche Abwehr.

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Wissenswertes über "Toll-like-Rezeptor"

Toll-like-Rezeptoren (TLR) sind Proteine des angeborenen Immunsystems, die Krankheitserreger erkennen und eine Immunantwort auslösen. Sie sind essenziell für die körperliche Abwehr.

Was sind Toll-like-Rezeptoren?

Toll-like-Rezeptoren (TLR) sind spezialisierte Eiweißmoleküle (Proteine), die auf der Oberfläche oder im Inneren von Immunzellen sitzen. Sie gehören zur Familie der sogenannten Mustererkennungsrezeptoren (engl. Pattern Recognition Receptors, PRR) und sind ein zentraler Bestandteil des angeborenen Immunsystems – dem ersten und schnellsten Verteidigungssystem des menschlichen Körpers gegen Infektionen.

Der Name stammt vom deutschen Wort „toll“ und geht auf das gleichnamige Protein der Fruchtfliege (Drosophila melanogaster) zurück, das 1985 von Christiane Nüsslein-Volhard entdeckt wurde. Die Entdeckung der menschlichen Toll-like-Rezeptoren wurde 2011 mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin geehrt.

Funktion und Wirkmechanismus

Toll-like-Rezeptoren erkennen spezifische Strukturen auf der Oberfläche von Krankheitserregern, sogenannte Pathogen-assoziierte molekulare Muster (PAMP, engl. Pathogen-Associated Molecular Patterns). Dazu zählen unter anderem:

Lipopolysaccharide (LPS) der Zellwand gramnegativer Bakterien
Peptidoglykane aus Bakterienwänden
Flagellin (Bestandteil bakterieller Geiseln)
Virale Erbsubstanz (einfach- oder doppelsträngige RNA/DNA)
Pilzbestandteile wie Zymosan

Nach der Erkennung eines Erregers senden TLR ein Signal ins Innere der Zelle, das eine Kaskade von Immunreaktionen auslöst. Dabei werden unter anderem Zytokine (Botenstoffe des Immunsystems) und Interferone freigesetzt, die Entzündungsreaktionen einleiten und weitere Immunzellen aktivieren.

Arten von Toll-like-Rezeptoren

Beim Menschen sind bislang zehn funktionelle TLR-Typen (TLR1 bis TLR10) bekannt. Sie unterscheiden sich in ihrer Lage und in den Strukturen, die sie erkennen:

Membranständige TLR (z. B. TLR1, TLR2, TLR4, TLR5, TLR6): sitzen auf der Zelloberfläche und erkennen vor allem bakterielle und pilzliche Bestandteile.
Intrazellulaere TLR (z. B. TLR3, TLR7, TLR8, TLR9): befinden sich im Inneren der Zelle (in Endosomen) und erkennen vorwiegend virale Nukleinsäuren.

Klinische Bedeutung

Toll-like-Rezeptoren spielen eine entscheidende Rolle bei zahlreichen Erkrankungen und medizinischen Prozessen:

Infektionskrankheiten

Eine überschießende TLR-Aktivierung kann zu einer unkontrollierten Entzündungsreaktion führen, wie sie beim septischen Schock beobachtet wird. Dabei wird durch massiv freigesetzte Zytokine lebenswichtiges Gewebe geschädigt.

Autoimmunerkrankungen

Fehlfunktionen der TLR-Signalwege werden mit der Entstehung von Autoimmunerkrankungen wie Lupus erythematodes, rheumatoider Arthritis und entzündlichen Darmerkrankungen in Verbindung gebracht. Dabei reagieren die Rezeptoren fälschlicherweise auf körpereigene Strukturen.

Krebs

TLR haben auch eine Bedeutung in der Onkologie: Einerseits können sie Tumorzellen erkennen und die Immunabwehr gegen Krebs stärken. Andererseits kann eine chronische TLR-vermittelte Entzündung die Tumorentwicklung fördern.

Allergie und Asthma

Veränderungen in der TLR-Aktivität, etwa durch mangelnden Kontakt mit Erregern in der frühen Kindheit (Hygienetheorie), können das Gleichgewicht des Immunsystems beeinflussen und zur Entstehung von Allergien und Asthma beitragen.

Therapeutische Relevanz

TLR sind ein aktives Forschungsfeld in der Medizin. Sie dienen als Zielpunkte für neue Therapieansaätze:

Impfstoffe: TLR-Agonisten (Substanzen, die TLR aktivieren) werden als Wirkvestärker (Adjuvanzien) in modernen Impfstoffen eingesetzt, um eine stärkere Immunantwort zu erzeugen.
TLR-Antagonisten: Wirkstoffe, die TLR hemmen, werden zur Behandlung von Autoimmunkrankheiten und chronischen Entzündungen erforscht.
Krebsimmuntherapie: Bestimmte TLR-Agonisten werden als Krebstherapeutika eingesetzt, um das Immunsystem zur Bekämpfung von Tumoren zu aktivieren.

Quellen

Akira S, Uematsu S, Takeuchi O. Pathogen Recognition and Innate Immunity. Cell. 2006;124(4):783-801.
Janeway CA Jr, Medzhitov R. Innate Immune Recognition. Annual Review of Immunology. 2002;20:197-216.
World Health Organization (WHO). Innate Immunity and Vaccine Adjuvants. WHO Technical Report, 2014.

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