Antikörper

Antikörper

Was genau sind Antikörper? Welche Rolle spielen Antikörper im Organismus und bei Allergien?

Bei Antikörpern handelt es sich um Proteine, also Eiweiße, der Klasse der Globuline, welche bei Wirbeltieren als Reaktion auf spezielle Stoffe, den Antigenen, gebildet werden. Sie spielen so im Immunsystem eine große Rolle bei der Abwehr von Fremdstoffen.

Die Antikörper werden von B-Lymphozyten, einer Kategorie der weißen Blutkörperchen gebildet.

Antikörper werden international auch als Immunglobulin bezeichnet bzw. Immunglobuline oder ehemals auch Gammaglobulin.

Antigene sind meist Makromoleküle oder Moleküle die an Partikel gebunden sind. Es werden im Körper ganz gezielt Antikörper auf bestimmte Antigene gebildet beim ersten Kontakt mit dem Allergen. Bei jedem weiteren Kontakt kommt es dann zu allergischen Reaktionen durch die Immunantwort.

Wurden Antikörper gebildet befinden sie sich im Blut und können bei Allergietests nachgewiesen werden.

Antikörper zählen zu den Glykoproteinen die Zuckerketten tragen. Jeder einzelne Antikörper trägt 2 gleichschwere Ketten, zu Englisch heavy chains H, sowie 2 gleich leichte Ketten, auf Englisch light chains L. Diese bilden eine Ypsilon-Form durch kovalente Disulfidbrücken die sie mit einander verbinden.

Aufbau der Antikörper

Die leichten Ketten tragen je eine Konstante und eine variable Domäne. Diese werden CL und VL genannt. Die schweren Ketten tragen je eine variable und drei konstante Domänen (IgG, IgA)oder 4 konstante Domänen (IgM, IgE). Analog werden diese als VH bzw. CH1, CH2 und CH3 bezeichnet.

Die Anbindungsstelle wird von einer schweren und einer leichten variablen Domäne gebildet. Die CH2 Domäne besteht auch aus Kohlenhydraten die als Bindungsstelle für das Komplementsystem dient. Die CH3 Domäne ist die Bindungsstelle für Fc-Rezeptoren. So wird eine Opsonierung ermöglicht. Die variablen Domänen enthalten Epitope verschiedener Art, die so einen Idiotyp bilden.

Die leichten Ketten gehören den Immunglobulin-Subklassen vom Typ κ oder λ, je nach Organismus und bilden zusammen mit den darüber liegenden Gelenkregion,  Englisch „Region“, der schweren Ketten das antigenbindende Fragment Fab, also auf Englisch „antigen-binding fragment“.

Durch Papain, des darunter liegenden kristallisierbaren Fragment Fc (Englisch „crystallisable fragment“) kann es abgespaltet werden. Man spricht hier von der CDR, Complemntarity Determining Region, durch V(D)J-Rekombination.

Es wird hierbei oberhalb der Disulfidbrücken an den schweren Ketten durch das Papain gespaltet. So entstehen 2 Fab-Fragmente und ein komplettes Fragement Fc.

Pepsin spaltet hingegen unterhalb der Disulfidbrücken. So kann die Gelenkregion zwischen den Fab-Fragmenten erhalten blieben. Diese nennt man dann F(ab)2. Kommt es zur Spaltung durch Plasmin und Pepsin wird das Fc-Fragment zwischen der 2. und 3. Domäne des konstanten Teils der schweren Kette.

Autoimmunerkrankungen beruhen darauf, dass Antikörper fälschlicherweise Antigenen binden, die den eigentlichen Antigenen auf die sie spezialisiert sind ähneln. Man spricht hier auch vom Schlüssel-Schloss-Prinzip bei dem nicht nur ein Schlüssel in ein Schloss passt.

So sind Allergien Fehlreaktionen des Immunsystemes. Reagiert ein Antikörper richtig auf das passende Antigen wird dieses in seiner Wirkungsweise blockiert. So können Viren und Bakterien blockiert werden.

Außerdem kann ein Antikörper auch einen Eindringling markieren und ihn so opsonisieren und so schmackhaft für die Fresszellen machen. Der gebildete Komplex wird von Phagozyten erkannt, aufgenommen und verdaut.

Weiterhin können Antikörper das Komplementsystem aktivieren. Man spricht hier auch von der „Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity (ADCC), wenn IgM als Monomer und Oligomere von IgG nach Bindung eines IgG. Antikörper weisen 2 Antigenbindungsstellen auf, so dass es zur Agglutination kommen kann.

Die verschiedenen Immunglobuline

Man unterscheidet verschieden Isotypen (Klassen) von Immunglobulinen, die sich in den Gen-Abschnitten der konstanten Teile der schweren Kette unterscheiden. Ihnen fallen unterschiedliche Aufgaben zu.

Immunglobulin A

Das IgA befindet sich vor allem auf den Schleimhäuten der Augen, des Magen-Darm-Traktes, des Urogentialtrakts und der Atemwege. Außerdem wird es von speziellen Drüsen an den Brustwarzen der Mutter ausgeschieden und schützt so vor Pathogenen. Es kommt sezerniert als Homodimeren vor und wird mit dem Joining-Peptide an beiden Teilen verbunden.

Immunglobulin D

Das IgD kommt in geringen Mengen im Blut und Lymphe vor. Es dient als Antigenrezeptor bei der durch Antigen stimulierten Vermehrung sowie der Differenzierung von B-Zellen. Zusammen mit IgM als B-Zell Rezeptor (BCR) kommt IgD durch alternatives Spleißen der IgM/IgD-Prä-mRNA vor.

Immunglobulin E

Das IgE dient dem Schutz vor Parasiten wie Würmern etc. und ist häufig auch bei Allergien involviert. Es wird an Mastzellen durch Fc-Rezeptoren gebunden. Man findet es daher kaum im Blut, sondern membrangebunden. Kommt es zum Kontakt mit einem Antigen findet eine Quervernetzung statt und Ausschüttung von Histamin, Granzymen etc. von den Mastzellen. Man spricht hier von der Mastzelldegranulation die durch Medikamente stabilisiert werden kann (Mastzellstabilisatoren). Werden die Botenstoffe ausgeschüttet weiten sich die Entzündungen, die Immunreaktion wird verbessert und es kommt zu Entzündungen (Sofortreaktion bei Typ I Allergien).

Immunglobulin G

Das IgG kommt bei einer verzögerten Reaktion ins Spiel und bleibt lange erhalten. Kann es nachgewiesen werden ist dieses ein Indiz für eine Impfung oder eine überstandene Infektion. So ist ein Vertreter das anti-Masern-IgG welches gegen den Masernvirus gerichtet ist. Ebenso ist der Rhesusfaktor-D-Antikörper ein IgG-Antikörper. Da IgG plazentagängig ist, kann dieses zu Komplikationen bei Schwangerschaften führen.

Gerade bei angeborenen und erworbenen Mangel an Antikörpern spielt IgG oft eine große Rolle (Antikörpermangel). Über das Blut gelangt IgG durch die Plazenta-Barriere zum Fötus und schützt es so nach der Geburt vor Infektionen.

Durch 2 antigengebundene IgG wird das Komplementsystem aktiviert, so dass der Fc-Rezeptor die Phagozytose vermittelt.

Durch eine intravenöse Verabreichung in die Blutbahn kann man IgG übertragen (Immunmangelsyndrom, Pharmakokinetik), sie haben eine Halbwertszeit von ca 35 Tagen. Danach werden sie vom phagozystischen System abgebaut.

In der Pharmakologie können IgG auf breitenspektrischer Basis viele Erreger von Infektionen bekämpfen. Man nutzt eine Osmolalität von 285 bis 295 mOsmol/kg.

Sie werden auch als passiver Impfstoff genutzt und als Antiseren aus tierischen Antikörpern gewonnen.

IVIG, also intravenöse Immunglobuline, sind bei der Substituionsbehandlung zugelassen wenn erworbene oder angeborene Störungen bei der Antikörperbildung vorliegen, wie der chronischen lymphatischen Leukämie, Multiplem Myelom oder auch zur Immunmodulation von Autoimmunerkrankungen wie Immunthrombozytopenie oder auch bei Krankheiten mit unbekannter Ätiologie wie dem Kawasaki-Syndrom.

Immunglobulin M

Das IgM wird beim ersten Kontakt mit einem Antigen gebildet. Es treten Symptome einer Infektionsphase auf. Ein Vertreter ist hier das anti-Masern-IgM gegen das Masernvirus. IgM besteht aus 5 Protein-Einheiten, es ist ein Pentamer/Multimer.

Immunglobulin W

Das IgW kommt in Lugen- und Knorpelfischen vor und ist aus evolutionstechnischer Sicht interessant.

Immunglobulin Y

Das IgY wird auch Egg Yolk IgG, 7S-IgG oder Chicken IgG genannt und ist das Äquivalent zu IgG bei Hühner. Es befindet sich hochkonzentriert in Hühnereiern. Bei Immunassays im Zusammenhang der Bioanalyse bietet es Vorteile gegenüber dem IgG.

Spezifische monoklonale Antikörper werden auch zu therapeutischen Zwecken in der Medizin verwendet. Beispielsweise bei der Onkologie oder der Hämatologie und der Behandlung von Autoimmunerkrankungen wie Multipler Sklerose oder chronischer inflammatorischer demeyelisierender Polyneuropahtie (CIDP).

Man nutzte anfänglich murine Antikörper-Teile, also die konstanten Teile der Antikörper der Maus. Jedoch kam es zu Abstoßungen durch das Immunsystem. So verwendet man humanisierte Antikörper, die das Problem umgingen, indem die murinen Teile entfernte. und baugleiche Teile menschlicher Antikörper einsetzte bei einem molekularbiologischen Verfahren. Es ensteht so ein humanisierter monoklonaler Antikörper dessen konstanten Anteile nicht an der spezifischen Bindung von monoklonalen Antikörpern beteiligt sind.

Monoklonale Antikörper sind genau auf ein spezifisches Epitop eines Antigens gerichtet.

Auch in der Radiotherapie nutzt man Antikörper die an ionisierte Strahlung gekoppelt werden.

Mangel und Überschuss an Antikörpern

Kommt es zu einem Mangel an Antikörpern spricht man von einer Hypogammaglobulinämie, bei einem vollständigen Mangel von Agammaglobulinämie.

Bei einem Überschuss von Antikörpern spricht man von einer Hypergammaglobulinämie. Durch eine Eiweißelektrophorese von Blutserum kann eine Störung diagnostiziert werden. Auch eine Immunelektrophorese kann hier bei Bedarf zusätzlich erstellt werden.

Mögliche Ursachen für einen Mangel an Antikörpern sind:

• angeborene Mängel
• Leukämie
• maligne Lymphome

Ursachen für einen Überschuss an Antikörpern können sein:

• Erkrankungen und Störungen der Lymphozyten, maligne Lymphome
• Leberzirrhose
• modifizierte Antikörper