Insulinpumpen verbessern das Leben
vieler der 415 Mio. Diabetes erkrankten Menschen auf der Welt
indem der Blutzucker überwacht und Insulin gegeben wird,
und das ohne ständiges Fingerpiksen und Bluttesten.
Diese kleinen Geräte bestehen aus einer Pumpe und einer Nadel,
welche den Glucosegehalt misst, Feedback an die Pumpe gibt,
und dann berechnet, wie viel Insulin über die Nadel abgegeben wird.
Aber es gibt einen Haken: sie sind temporär.
Nach einigen Tagen muss der Glucosesensor entfernt und ausgetauscht werden.
Und nicht nur bei Gluscosemonitoren und der Insulinpumpe gibt es das Problem,
sondern alle Körperimplantate, zu verschiedenen Zeitpunkten.
Plastik-Knieprothesen müssen nach etwa 20 Jahren ausgetauscht werden.
Andere Implantate, die z.B. zu kosmetischen Zwecken genutzt werden,
erleiden das gleiche Schicksal nach etwa 10 Jahren.
Das ist nicht nur ärgerlich: es kann auch teuer und gewagt sein.
Dieses Ärgernis ist auf unser Immunsystem zurückzuführen.
Geschliffen durch einige hundert Millionen Jahre der Evolution,
sind diese Verteidigungsmechanismen
außerordentlich gut darin geworden, Fremdkörper zu erkennen.
Unsere Immunsysteme stolzen
mit einer eindrucksvollen Auswahl an Werkzeugen, um anzugreifen, abzufangen,
und zu zerstören, was ihrer Meinung nach nicht dort sein sollte.
Die Folge der ständigen Überwachung ist,
dass unsere Körper nützliche Implantate, wie Insulinpumpen,
mit dem selben Argwohn behandeln wie schädliche Viren oder Bakterien.
Sobald die Insulinpumpe in die Haut implantiert wurde,
löst ihre Anwesenheit eine sogenannte "Fremdkörperantwort" aus.
Dies beginnt mit frei wandernden Proteinen
die sich an die Oberfläche des Fremdkörpers anheften.
Jene Proteine beinhalten Antikörper,
die das neue Objekt neutralisieren wollen
und Signale senden, die weitere Zellen zum Einsatzort rufen,
um den Angriff zu stärken.
Früh einsetzende entzündungshemmde Zellen,
wie Neutrophile und Makrophagen,
reagieren auf den Notruf.
Die Neutrophile setzen Granulat gefüllt mit Enzymen frei,
die versuchen, die Oberfläche der Insulinpumpe zu zerstören.
Makrophagen sondern auch Enzyme ab,
zusammen mit Stickstoff Radikalen,
die über die Zeit eine chemische Reaktion zum Abbau des Objekts hervorrufen.
Falls es den Makrophagen nicht gelingt den Fremdkörper bald zu erledigen,
verschmelzen sie und bilden ein Zellmasse, die "Riesenzelle" genannt wird.
Gleichzeitig reisen Fibroblasten dorthin
um Schichten aus dichtem Bindegewebe abzulagern.
Diese verschließen die Nadel, welche für die Insulingabe
und zur Bestimmung des Glukose evels gebraucht wird.
Über die Zeit baut sich ein Gerüst auf,
das eine Narbe um das Implantat bildet.
Die Narbe fungiert als nahezu undurchdringliche Wand,
die anfangen kann, wichtige Wechselwirkungen
zwischen Körper und Implantat zu unterbinden.
Die Vernarbung eines Schrittmachers kann die elektrische Übertragung unterbrechen,
die entscheidend für die Funktion ist.
Abgenutzte synthetische Kniegelenke könnten Partikel abgeben,
die zu Entzündungen der Immunzellen um die Bruchstücke führen.
Leider kann der Angriff des Immunsystems auch lebensbedrohlich sein.
Dennoch finden Forscher Wege um das Immunsystem auszutricksen
und das neue Gerät, das in das Gewebe eingeführt wird, anzunehmen.
Wir fanden heraus, dass mit Chemikalien und Drogen umhüllte Implantate
die Immunantwort hemmen können.
Diese machen die Implantate praktisch unsichtbar für das Immunsystem.
Außerdem bilden wir auch Implantate aus natürlichen Materialien,
in Beschaffenheiten, die Gewebe nachahmen,
damit der Körper eine mildere Reaktion einleitet
als es für ein künstliches Implantat der Fall wäre.
Einige medizinische Eingriffe beinhalten Implantate
die entworfen wurden, um verlorenes oder kaputtes Gewebe zu regenerieren.
In diesen Fällen können wir Implantate so entwerfen, dass sie Stoffe beinhalten,
die bestimmte Signale freisetzen
und vorsichtig die Immunreaktionen unserer Körper schneidern.
In der Zukunft, kann uns das Arbeiten mit unserem Immunsystem helfen
bei der Entwicklung kompletter künstliche Organe,
total -- integrierter Prothesen,
und selbstheilender Wundtherapien.
Die Behandlungen werden eines Tages vielleicht die Medizin revolutionieren --
und verändern, für immer, die Körper in denen wir leben.