Antikörper: Definition & Aufbau – zelluläre Immunabwehr

5.1 Überblick
über das Körperabwehrsystem des Menschen

5.1.3 Antikörper, zelluläre Immunabwehr

 

Antikörper

Antikörper (= Immunoglobuline,
Ig
) sind Glycoproteide mit Quartärstruktur, die von Plasmazellen
auf den Reiz eines Antigens hin gebildet werden. Sie werden in 5 Klassen
unterteilt:


IgG,
IgM, IgA, IgD, IgE

Die meisten Typen zirkulieren in bestimmten Bereichen
des Körpers, einige sind an Lymphozyten gebunden.

IgG2

In Abb. 31 ist IgG in
der Cartoon-Darstellung zu sehen. Immunoglobulin
G
(IgG) ist die häufigste Klasse (80%) und besteht aus zwei
leichten kurzen Ketten (L chains, 220 Aminosäuren) und zwei schweren
langen Ketten (H=heavy chains, 450-550 Aminosäuren). L- und H-Ketten
sind über eine Disulfidbrücke miteinander verbunden.

Die Antigen-Bindungsstelle liegt in dem verbundenen
Teil zwischen der L- und der H-Kette (antigen binding fragment = Fab)

akorper

Die freien Enden der H-Ketten neigen zur Kristallisierung
(crystallizable fragment = Fc). Durch Disulfidbindung
zwischen zwei freien Enden der H-Ketten entsteht die Y-förmige Struktur
des IgG. Fc
bindet Lymphozyten oder Komplement.

Dabei besitzt der untere Teil der
Ketten eine konstante Aminsäuresequenz, der Antigen-bindende Teil
je nach Antigen eine variable spezifische Sequenz.
IgGs
sind zwischen Blut- und Gewebsflüssigkeit gleich verteilt. Von
IgG gibt es verschiedene Subklassen.
IgG sind die einzigen Antikörper,
die die Plazenta durchdringen können, mit Fc an Makrophagen binden
und das Komplementsystem aktivieren können.

Igg1

IgA hat ebenfalls
eine dimere Struktur und wird vornehmlich in Schleimhäuten der Nase,
Lunge, des Eingeweidebereichs, der Vagina, den Speichel-, Schweiß-
und Tränendrüsen gefunden. Ca. 10-15% des Immunoglobuline sind
vom IgA-Typ.

IgM kommt
zu 5 -10% fast nur im Blut vor und hat eine typische, pentamere Struktur.
Als Monomer sitzt er als “Oberflächenantikörper” in
der Membran der B-Lymphozyten (sIgM). Die pentamere, freie Form wirkt
effektiv bei der Agglutination von Bakterien und im Zusammenhang mt dem
Komplementsystem.

Vom Typ IgD
werden nur wenig gebildet und seine Funktion ist unklar. Man findet ihn
auf der Oberfläche von B-Lymphozyten. Möglicherweise wirkt er
als Antigenrezeptor.

Die Produktion der Immunoglobuline
IgE
wird durch Cytokinine kontrolliert. Sie sind für die hypersensitiven
Reaktionen bei
Allergien
und
anaphylaktischen Reaktionen
verantwortlich. Man findet sie vor allem in Schleimhäuten aber auch
im Blut und Gewebe. Die Konzentration dort ist meist sehr gering, da IgEs
meist an Rezeptoren auf
Basophilen
Zellen
und Mastzellen
gebunden sind. Bei einer Infektion durch Parasiten und bei Entzündungen
kann man erhöhte Konzentrationen feststellen,

Durch die Möglichkeit der
variablen Antigenbindungsstellen kann das menschliche Immunsystem Antikörper
gegen ca. 107 verschiedene Antigene produzieren. Die Variabilität
der Immunoglobuline beruht unter anderem auf dem Vorhandensein verschiedener
Gene zur Bildung der Aminosäuresequenzen.

Eine reife B-Zelle produziert
zunächst IgD und IgM, die an die Membran wandern und als Membranrezeptoren
wirken. Bei einer zweiten Stimulierung durch ein Antigen werden dann IgG
produziert.

Die genauen Vorgänge, die
zur Bildung von IgE oder IgA führen sind noch nicht bekannt.

Zelluläre Immunantwort

Der 2. Arm der Immunantwort des Körpers wird als
Zelluläre Immunantwort bezeichnet.
Wie der Name schon sagt, erfolgt sie durch verschieden Zellen. Diese bewirken:

  • Phagocytose and Tötung intrazellulärer Pathogene
    durch
  • Direkte Abtötung von Zellen durch Zytotoxische
    T-Zellen
    .
  • Direkte Abtötung von Zellen durch Natürliche
    Killerzellen.

Diese Reaktionen sind wichtig für die Zerstörung
intrazellulärer Bakterien, die Eliminierung von Virusinfektionen
und Zerstörung von Krebszellen.

phago9

Bakterien ohne
Schleimkapsel
können durch Makrophagen
leicht phagozytiert und verdaut werden.

Bakterien mit Schleimkapsel
müssen erst durch Antikörper lokalisiert werden und können
dann durch Makrophagen aufgenommen werden.

Intrazelluläre Mikroorganismen
können ebenfalls nur mit Antikörpern bekämpft und dann
phagozytiert werden. Allerdings besteht die Möglickeit, daß
sie den Makrophagen dabei töten. Intrazelluläre Mikroorganismen
aktivieren aber ebenfalls T-Zellen, die Lymphokinine freisetzen. Diese
aktivieren die Makrophagen, sodaß sie die Eindringlinge zerstören.

Wie im vorigen Kapitel schon erwähnt, sind die
Cytotoxischen T-Zellen (CTL), die
Natürlichen Killerzellen (NK)
und die K-Zellen (K) diejenigen
Immunzellen, die Zielzellen direkt töten können.

Auch hier kann man eine Aktivierungs
und Effektorphase feststellen.

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 31
 

Immunoglobulin G (IgG)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 32
 

Immunoglobuline

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 33

Feinbau IgG

Abb. 34

T-Zellaktivierung durch Dendritenzellen
dendri3

 

 


Abb. 35

Makrophage
_macro00

Makrophage, der Bakterien angreift.
(ELMI coloriert)

 


Abb. 36

phagozytierender Makrophage

 

 

 


Abb. 37

Zelluläre Immunantwort

 

zimmun3

CTls müssen dazu die Antigendeterminante
an der Zielzelle und den MHC I-Rezeptoren erkennen. Dadurch werden sie
aktiviert und teilen sich (in den Lymphknoten, Milz, und anderen lymphatischen
Organen). Dabei entstehen auch TGedächtniszellen, die teilweise
lebenslang im Blut zirkulieren und die Zielzellinformation gespeichert
haben. Bei einer erneuten Infektion erkennen Sie die Zielzelle sofort
und töten Sie. Der Körper ist also immun geworden.

Nun können die CTLs Cytokinine ausschütten,
die an spezifische Zielzellrezeptoren andocken und den Zelltod der Zielzelle
veranlassen.

Eine andere Möglichkeit besteht
darin, daß die CTLs das Protein Perforin
ausschütten, das polymerisiert und einen Tunnel in der Membran der
Zielzelle bildet. Dadurch lysieren die Zellen.
Weiterhin
werden Enzyme produziert, die durch die Perforintunnel diffundieren und
die Zielzellen schädigen.

Natürliche Killerzellen (NK)
sind eher unspezifisch. Sie erkennen die Zielzellen ( z. B. Tumorzellen)
über spezifische Rezeptoren und führen zur Lyse. Der genaue
Mechanismus ist unbekannt. Sie können durch CTLs über Interleukine
aktiviert werden.

K-Zellen (K)
docken an die Fc-Seite der an Zielzellen gebundenen Antikörper an.
Dies führt ebenfalls zur Lyse der Zelle. Man nennt diesen Prozess
Antikörper-abhängige,
zelluläre Toxizität.
( im
englischen: ADCC)

 

Weiterführende Quellen:

Zelluläre
Immunreaktion
http://www.cehs.siu.edu/fix/medmicro/cmir.htm
Immunoglobulinehttp://www.path.cam.ac.uk/~mrc7/mikeimages.html
Immunbiologiehttp://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookTOC.html
Cytolytische T-Lymphocyten
(CTL):
http://www.ultranet.com/~jkimball/BiologyPages/B/B_and_Tcells.html
http://www-micro.msb.le.ac.uk/MBChB/2a.html
Immunreaktion
des Körpers
http://www.cancerresearch.org/immresp.html
Immunreaktionenhttp://www.niaid.nih.gov/final/immun/immun.htm
IgGhttp://www.whfreeman.com/immunology/CH05/igg-overview.htm
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