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.

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)

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.

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.

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

 

 

Abb. 35
Makrophage

Makrophage, der Bakterien angreift.
(ELMI coloriert)

 

Abb. 36
phagozytierender Makrophage
 

 

 

 

Abb. 37
Zelluläre Immunantwort
 

 

 

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 T-Gedächtniszellen, 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
Immunoglobuline http://www.path.cam.ac.uk/~mrc7/mikeimages.html
Immunbiologie http://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
Immunreaktionen http://www.niaid.nih.gov/final/immun/immun.htm
IgG http://www.whfreeman.com/immunology/CH05/igg-overview.htm