Antikörper

Antikörper sind Proteine(Eiweiße) aus der Klasse der Globuline, die in Wirbeltierengebildet werden, und zwar angeregt durch bestimmte eingedrungene Fremdstoffe, die als Antigenebezeichnet werden. Sie dienen der Abwehr dieser Fremdstoffe. Als Antigene wirken fast ausschließlich Makromoleküleoder an Partikel gebundene Moleküle, zum Beispiel Lipopolysaccharidean der Oberfläche von Bakterien. Ein bestimmtes Antigen induziert in der Regel die Bildung nur eines bestimmten, dazu passenden Antikörpers, der spezifisch nur an diesen Fremdstoff gebunden wird.
Die spezifische Bindung von Antikörpern an die Antigene bildet einen wesentlichen Teil der Abwehr gegen die eingedrungenen Fremdstoffe. Bei Krankheitserregern (Pathogenen) als Fremdstoffe kann die Bildung und Bindung von Antikörpern zur Immunitätführen. Antikörper sind also zentrale Bestandteile des Immunsystemshöherer Wirbeltiere und man bezeichnet deshalb die Antikörper als Immunglobuline (Ig).

Antikörper werden von einer Klasse von weißen Blutzellen (Leukozyten), d.h. zu Effektorzellen differenzierten B-Zellen(=Plasmazellen), sezerniert(abgesondert). Sie kommen im Blutund in der extrazellulären Flüssigkeit der Gewebevor. Sie "erkennen" meist nicht die gesamte Struktur des Antigens, sondern nur einen Teil desselben, die sogenannte antigene Determinante (das Epitop).

Struktur von Antikörpern

Antikörper als B-Zell-Rezeptoren

Membranständige Antikörper (als B-Zell-Rezeptoren (BCR) bezeichnet) können B-Zellen aktivieren, wenn sie durch Antigene quervernetzt werden. Die B-Zellenimmt daraufhin den Immunkomplex durch Endocytose auf, verdaut das Antigen proteolytisch und präsentiert über MHCKlasse II Moleküle Fragmente davon (Peptidemit 8-12 Aminosäuren) auf ihrer Zelloberfläche. Wenn die präsentierten Fragmente dann von einer CD4-T-Zelle(T-Helferzellen) als fremd erkannt werden, stimuliert diese T-Zelledie B-Zelle, was weitere Reifungsprozesse (somatische Hypermutation, Klassenwechsel) sowie die Umwandlung der B-Zelle zur antikörpersezernierenden Plasmazelleoder zur Memory B-Zelle auslöst. Diese Reifungsprozesse finden innerhalb von Keimzentren in den sekundären Lymphatischen Organen (Milz, Lymphknoten) statt und werden unter dem Begriff der Keimzentrumsreaktion zusammengefasst.

Wirkungsweisen von sezernierten Antikörpern

Sezernierte Antikörper wirken durch verschiedene Mechanismen:

• Die einfachste ist die Neutralisation von Antigenen. Dadurch, dass der Antikörper das Antigen bindet, wird dieses blockiert und kann beispielsweise seine toxische Wirkung nicht mehr entfalten, oder andere Wechselwirkungen des Antigens mit Körperzellen werden verhindert.
• Ein weiterer ist die Opsonisierung("lecker machen"), das Einhüllen von Krankheitserregern und Fremdpartikeln mit Antikörpern. Wenn ein Antikörper beispielsweise an ein Antigen bindet, dass sich auf der Oberfläche eines Bakteriums befindet, "markiert" er damit gleichzeitig das Bakterium, denn die konstante Region des Antikörpers, der an sein Antigen gebunden hat, wird von Phagozytenerkannt, die als Fresszellendas Bakterium aufnehmen und verdauen können.
• Eine dritte Wirkungsweise ist, dass Antiköper das Komplementsystemaktivieren.
• Antikörper, die an körpereigene Zellen binden, können NK-Zellenaktivieren, welche diese Zellen dann abtöten. Dieser Prozess wird auch als "Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity" (ADCC) bezeichnet.

Verschiedene Klassen (Isotypen) von Antikörpern

Es gibt im Körper fünf verschiedene Gruppen (Klassen) von Antikörpern, wobei das Ig für Immunglobulin steht. Die verschiedenen Isotypen kommen in verschiedenen Kompartimenten des Körpers vor und haben unterschiedliche Aufgaben:

IgA

• Wird auf allen Schleimhäutender Atemwege, der Augen, des Magen-Darm-Trakts , des Urogenitaltrakts sowie der Muttermilch sekretiert und schützt dort vor Pathogenen (auch das Neugeborene). Sekretiertes IgA kommt in Form von Homo-Dimeren vor; die beiden Anteile sind durch das "Joining-Peptide" verbunden.

IgD

• Es wird durch differentielles Spleißen der IgM/IgD-Prä-mRNA zusammen mit IgM als B-Zell Rezeptor (BCR) auf reifen, naiven (antigenunerfahrenen) B-Zellenmembranständig coexprimiert.
• IgD ist nur in geringen Mengen in sezernierter Form in Blut und Lymphe vorhanden, Funktion unbekannt.

IgE

• IgE vermittelt den Schutz vor Parasiten, wie z.B. Würmern. Es wird durch Fc-Rezeptoren auf Mastzellen gebunden. Aus diesem Grund ist nahezu alles IgE membrangebunden, im Blut ist es praktisch nicht vorhanden. Bei Antigenkontakt wird es quervernetzt, was zur Ausschüttung von Histaminen, Granzymen etc. durch die Mastzellen und Granulozyten führt. Diese töten den Erreger ab. Letztere wirken außerdem stark gefäßerweiternd, was das Herankommen anderer Immunzellen erleichtert. Es wirkt außerdem muskelkontraktierend, was die Ausscheidung der Erreger über Lunge und Darm erleichtert.
• IgE ist ebenso an der allergischen Sofortreaktion beteiligt.

IgM

• Wird sofort nach dem Kontakt mit Antigenen gebildet und zeigt die akute Infektionsphaseeiner Krankheit an.
  • z.B. Anti HBs IgM = gegen das Hepatitis BVirusgerichtete Antikörper der IgM-Klasse (Zeichen der aktiven Hepatitis B-Erkrankung)
  • Merkregel: Der Buchstabe M steigt an und fällt wieder ab.

Bild:Antikoerper igm.png

• IgM ist ein Pentamer (Multimer) aus fünf Untereinheiten. Auch diese Untereinheiten sind durch das Joining Peptide verbunden.

IgG

• Wird erst in einer verzögerten Abwehrphase (3 Wochen) gebildet und bleibt lange erhalten. Zeigt eine durchgemachte Infektion an.
  • z.B. Anti HBs IgG= gegen das Hepatitis B-Virus gerichtete Antikörper der IgG-Klasse (Zeichen einer stattgefunden habenden Hepatitis B-Erkrankung oder Impfung)

(Merkregel: "IgG bleibt in der Höh." - Der Buchstabe G bleibt nach oben offen.)

Bild:Antikoerper igg.png

• Es gibt Krankheiten mit einem angeborenen oder erworbenen Mangel an Antikörpern, siehe Antikörpermangel.

• Bildet der Körper gegen eigene Körperbestandteile Antikörper, so genannte Autoantiköper, spricht man von einer Autoimmunkrankheit.

• IgG wird außerdem aktiv über das Blut und die Plazenta(barriere) in den Fötus transportiert und sorgt dort auch nachgeburtlich für einen ersten Schutz vor Infektionen.

Anwendung von Antikörpern in der Medizin

Aus Tieren gewonnene Antikörper (Antiseren) werden als Therapeutikum für verschiedenste Zwecke eingesetzt. Ein wichtiges Beispiel ist die Verwendung als passiver Impfstoff.

Außerdem werden monoklonale Antikörperseit neuestem in der Medizin therapeutisch eingesetzt. Hauptanwendungsgebiet ist die Hämatologieund Onkologie, daneben werden sie auch in der Behandlung von Autoimmunerkrankungen (z.B. bei Multipler Sklerose) wie der Rheumatoiden Arthritis (RA) eingesetzt. Hierbei erkennen diese Antikörper pro-inflammatorische Zytokine wie IL-1 oder TNF-a. Damit stellen Antikörper eine Medikamentenklasse dar, die erstmals in der Lage ist, spezifisch in die entzündlichen Vorgänge einzugreifen.

Antikörper können auch dazu benutzt werden bestimmte Stoffe im Körper ausfindig zu machen. Dazu hängt man an den Antikörper einen schwach radioaktivenStoff. Wenn man den Antikörper nun darauf ausrichted, sich an einen bestimmten Stoff zu hängen, indem man die Antigen-Bindestelle entsprechend verändert, kann man durch Röntgenaufnahmenfeststellen, wo der radioaktive Stoff sich genau befindet. Dies kann zum Beispiel dazu benutzt werden, Geschwülste im Körper ausfindig zu machen.

Früher war der konstante Teil der Antikörper noch murin (aus der Maus), was zu Abstoßungsreaktionen durch das Immunsystem führen konnte. Um dieses Problem zu umgehen, werden neuerdings sogenannte humanisierte Antikörper verwendet. Herkömmliche monoklonale Antikörper enthalten neben der die Spezifität gegen humane Antigene vermittelnden variablen Region immer noch Proteinbestandteile der Maus, die das menschliche Immunsystem möglicherweise als fremdartig abstößt. Mit Hilfe molekularbiologischer Verfahren werden deshalb die murinen Teile der konstanten Abschnitte entfernt und durch baugleiche konstante Teile menschlicher Antikörper ersetzt. Die konstanten Abschnitte der Antikörper spielen für die spezifische Bindung des monoklonalen Antikörpers keine Rolle. Der so entstandene monoklonale Antikörper wird als ?humanisierter monoklonaler Antikörper" bezeichnet und wird vom Immunsystem des Menschen nicht mehr abgestossen. Humanisierte Antikörper werden in einer Kultur aus Hamster-Ovarialzellen hergestellt, weshalb ihre Produktion sehr viel aufwendiger und deshalb auch teurer als die Produktion in Mikroorganismen ist.

Anwendung von Antikörpern in der Biologie

Die hohe Spezifität, mit der Antikörper ihr Antigen erkennen, macht man sich in der Biologie zu Nutze, um das Antigen, in den allermeisten Fällen ein Protein, sichtbar zu machen. Es wird folgendermaßen vorgegangen: Zunächst muss das Antigen, gegen das der Antikörper gerichtet sein soll, ausgewählt und produziert werden. Dies kann auf verschiedene Weisen erreicht werden, zum Beispiel, indem ein Peptidin vitro synthetisiert wird oder das Protein als ganzes rekombinantin Bakterienhergestellt wird. Anschließend wird das Protein einem Tier eingespritzt, dessen Immunsystem dann Antikörper gegen das Protein bildet. Dieser Vorgang heißt "Immunisierung". Als Antikörper-Produzenten werden besonders Mäuse und Kaninchen, aber auch Ziegen, Schafe und Pferde verwendet. Die Immunisierung wird mehrfach wiederholt. Nach ein paar Wochen wird dem Tier eine Blutprobe entnommen, die auf vorhandene Antikörper gegen das Antigen untersucht wird. Wenn sie positiv ist, kann mit dem Antikörper das Antigen sichtbar gemacht werden (siehe Antikörperfärbung).

Anwendungen methodisch:

• Immunohistochemie
• ELISA
• ELISPOT
• FACS
• SEREX

Siehe auch

• Abzyme
• monoklonale Antikörper
• Phagen-Display
• Drugwipe-Test

• Radioimmuntherapie : Bei dieser Therapie ist eine radioaktive Strahlung an einen Antikörper gekoppelt.

Literatur

• Stefan Dübel, Petra Rohrbach, Andreas Schmiedl: Rekombinante Antikörper: Werkzeuge gegen Krebs, Infektionen und Autoimmunerkrankungen? Biologie in unserer Zeit 34(6), S. 372-379 (2004), ISSN 0045-205X

Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Antikörper aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation.
In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar.