Vorlesung 8: B-Lymphozyten und Antikörper Diversität

Vorlesung 8: B-Lymphozyten und Antikörper
Diversität
-somatische Rekombination
-somatische Hypermutation (können nur B-Lymphozyten)
-Isotypen und Klassenwechsel
• Somatische Hypermutation(=zufällig)
1-Ag-Erkennung mittels naiven BZR
2-Proliferation und Hypermutation
3-erneuter Kontakt mit Ag
4-Proliferation und Hypermutation
so entsteht ein BZR der eine noch höhere Affinität (=Affinitätsreifung) zum Ag hat
-die somatische Hypermutation erfolgt in den Keimzentren der sekundär lymphatischen Organe
Isotypen und Klassenwechsel
-jedes Antikörpermolekül hat einen Isotyp der schweren Kette (IgM,IgG…)
Klassenwechsel
-Jede Antikörperproduktion beginnt mit IgM-Antikörpern
-die Ag-erkennenden VDJ-Elemente der schweren Kette, sowie die leichte Kette bleiben
unverändertan der Ag-Erkennung ändert sich durch den KW also NICHTS!
-gewechselt wird jedoch die konstante (Effektor) Region der schweren Kette
KW auf Ebene der DNA
-vor jedem DNA Abschnitt der für eine konstante Kette codiert liegt eine „Switch Region“
CAVE: Nicht vor Cγ3
-ähnlich wie bei der somatischen Rekombination kommt es zur Exzision von DNA und
Umlagerung von Gensegmenten „Looping out“ Sequenzen zwischen zwei verschiedenen
Switch Regionen werden „herausgeschnitten“ und die Enden neu verbunden
-es können mehrere Umlagerungen aufeinander folgen
T-Zell-Hilfe beim Klassenwechsel
-T-Zellen binden mit ihrem CD154 am CD40 der B-Zelle (=Ko-Stimulation)
-T-Zelle bilden Zytokine die den KW unterstützen (z.B. TGF-β/IL-5 begünstigen KW zu IgA)
Klinik -Hyper-IgM-Syndrom
-ist eine angeborene Immundefizienz mit rezidivierenden Infektionen und sehr hohem IgMSpiegel, alle anderen Immunglobuline haben einen sehr niedrigen Titer
-Ursache ist eine Mutation im CD154 der T-Zellen, damit fällt die Hilfe beim KW weg
Merke -V(D)J Rekombination bei T-Zellen und B-Zellen
-Klassenwechsel und Hypermutation nur bei B-Zellen!
• Effektorfunktionen
-Antikörper
-Fc-Rezeptoren
-Gedächtnis
Antikörper Effektorfunktionen
-Neutralisierung (Antikörper verhindern die Bindung von Pathogenen oder Toxinen an Zellen)
-Opsonisierung (erleichtern die Phagozytose von Pathogenen durch z.B. Makrophagen)
-Complement-Aktivierung (=klassischer Weg)
bei der Opsonisierung und Complement-Aktivierung spielen die Fc-Rezeptoren eine
wichtige Rolle
Fc-Rezeptoren
-verbinden die Antigenspezifität der Antikörper mit den Effektormechanismen der
angeborenen Immunität
Merke: - FcγR IIB ist ein inhibierender Rezeptor
-B-Zellen und Plasmazellen exprimieren nur den inhibitorischen FcγR IIB
-T-Zellen exprimieren KEINE FcR
-FcRs spielen KEINE Rolle bei der Komplmentaktivierung
(ABER der Fc Teil der Ak)
Immunregulation durch FcγR
1-Monozyten/Makrophagen: oxidativer Burst, Freisetzung proinflammatorischer Zytokine
2-Neutrophile: Freisetzung von Chemokinen und zytotoxischen Mediatoren, Phagozytose
3-Mastzellen/Basophile: Freisetzung von Mediatoren (Histamin) und Chemokinen
4-Dendritische Zellen: Ag-Präsentation, Modulation der DC-Aktivierung
Antikörper-vermittelte Zytotoxizität
-NK-Zelle bindet mit ihrem Fc-Rezeptor an den Fc –Teil eines Antikörpers, der mit seinem
Fab-Teil an den MHC/Peptid-Komplex einer infizierten Zelle gebunden hat durch die
Bindung entlässt die NK-Zelle ihre GranulaUntergang der Zielzelle
Gedächtnis
Wanderung der B-Zellen
1-unreife B-Zelle entwickelt sich im Knochenmarkt
2-naive B-Zelle mit BZR (IgM) entsteht
3-im Keimzentrum kommt es zum Ag-Kontakt und zur Differenzierung zu
follikulären B-Zelle
4-diese kann sich zu einer kurzlebigen Plasmazelle oder zu einer Gedächtniszelle
differenzieren
5-die Gedächtnis B-Zelle muss ständig durch PAMPs, Antigene und Zytokine stimuliert
werden (sonst Apoptose)
6-die Gedächtniszelle kann sich nun zu einen Plasmablast differenzieren, wenn diese nun
bestimmte Zytokinrezeptoren auf seiner Oberfläche exprimiert, kann er zurück in das
Knochenmark gelangen
7-im Knochenmark angekommen, produziert die langlebige Plasmazelle nun kontinuierlich
Antikörper niedrigen Titers
Eigenschaften der B-Lymphozyten und Plasmazellen
Ruhende B-Zelle
-keine konstitutive Immunglobulin-Sekretion
Plasmablast
-zur konstitutiven Ig-Sekretion fähig, Membran-Ig ist hoch
Plasmazelle
-produziert immer die gleichen Antikörper
-ist NICHT mehr zur Proliferation, somatischen Hypermutation sowie zum KW fähig
Toleranz
-die unreife B-Zelle „sieht“ im Knochenmark entweder:
1-ein polyvalentes Selbst Molekül
-starke Bindung durch die vielen Epitope
-körpereigene Strukturen dürfen jedoch nicht so stark gebunden werden, daher geht die Zelle
in die Apoptose
2-lösliches Selbst Molekül
-bei Bindung löslicher Selbst Moleküle wandert die B-Zelle in die Peripherie aus bleibt
zunächst im Zustand der Anergie, bei unmittelbar Ag-Kontakt ist die Zelle nicht aktivierbar
-die Zelle bekommt eine zweite Chance
3-kein Selbst Molekül
-Auswanderung in die Peripherie und Differenzierung zur reifen B-Zelle
„Rezeptor-Editing“
Intolerante B-Zellen bekommen eine 2. Chance
-wenn eine unreife B-Zelle schon im Knochenmark mit einem Antigen in Kontakt kommt,
kann es zur Ausbildung autoreaktiver Rezeptoren kommen
-κ-Kette wird zurück genommen und es kommt zur λ-Gen Umlagerung
“Editierter Rezeptor“ entsteht
Diagnostischer Nachweis
-ELISA
-Western Blot
-Immunfluoreszenz
Enzyme-Linkes-Immuno-Sorbent-Assay (ELISA)
-mit der ELISA können Antigene und Antikörper nachgewiesen werden
1-Ag kommt auf Platte
2-Patientenserum mit Antikörpern gegen das bekannte Ag zusetzen
3-überschüssige Antikörper werden weggewaschen
4-Enzymgekoppelte Anti-Antikörper werden zugesetzt und binden
5-Enzymatische Reaktion mit Farbumschlag wenn Antikörper im Serum waren
6.Farbreaktion wird mit Photometer quantifiziert
IgG, IgM, Proteine, Toxine usw. können nachgewiesen werden
„Sandwich“ ELISA
-Platte ist nicht mit dem Antigen, sondern mit dem Antikörper besetzt
-die Antikörper binden, wenn vorhanden das Ag
-Zusatz von Enzymmarkierten monoklonalen Antikörpern
-Enzymreaktion und photometrische Quantifizierung
-Bsp. HCG-Nachweis (Schwangerschaftstest)
Immunfluoreszenz
-weist Antikörper gegen Zellbestandteile nach
-Zusatz von Fluoreszenzmarkierten Antikörpern gegen humanes Ig
Coombs Test
-Nachweis von Antikörpern gegen Erythrozyten
-wenn auf den Erys humane Ak haften, lassen diese sich durch Antikörper gegen humane Ak
nachweisen sichtbar durch Agglutination
Direkter Coombs Test
-wenn Erys mit Ak beladen sind
Indireker Coombs Test
-wenn Ak im Serum nachgewiesen werden sollen
-Test Ery´s werden zuvor mit Serum des Patienten inkubiert
-sind Ak im Serum, sind die Erys danach mit Ak besetzt
-nach auswaschen, werden Anti Human Globuline zugesetzt
-wenn Ak im Serum waren und gebunden haben kommt es zur Agglutination
Medizinische Anwendung, Monoklonale Antikörper(Mak)
-sind Ak, die von einem einzigen B-Zell-Klon produziert
Herstellung
1-MausImmunisierung z.B mit TNF-α
2-Fusion von Plasmazellen der Maus mit Myelomzellen die nicht zur Ig Bildung fähig sind
3-Klonierung in Selektionsmedium
4-In vitro Analyse und Gewinnung der monoklonalen AkTherapie, Forschung, Diagnose
Anwendung
-Psoriasis: Blockade von LFA-1 durch Mak
Monoklonale Antikörper
-Je höher der humane Anteil, desto geringer die Immunität, länger die HWZ, bessere
Effektorfunktion
Vorlesung 9: Hypersensitivitätsreaktionen
Hypersensitivität vom Typ I
-Anaphylaktische Reaktion: biphasischer Verlauf
Zeitlicher Ablauf von Mastzell Antworten
-innerhalb weniger Minuten nach Aktivierung kommt es zur Mastzelldegranulation und auch
zur Induktion der Bildung von Zytokinen z.B. TNF, IL-4
-durch die zuvor gebildeten Zytokine kommt es nach mehreren Stunden zur zweiten
Degranulation
Hypersensitivität: 4 Reaktionen
Hypersensitivitätsreaktionen vom Typ 1 (Anaphylaxie)
-Mastzellen exprimieren FcεR auf ihrer Oberfläche, an diesen binden IgMs mit ihrem Fc
Fragment und dienen der Mastzelle so als Rezeptor
-bindet ein lösliches Antigen am IgM, kommt es zu Mastzellaktivierung und Degranulation
(Histamin, Leukotriene, Prostaglandine, Zytokine)
-wichtig bei Asthma, Heuschnupfen, Anaphylaxie
-alle NICHT-parasitären Ag, die nicht von einem Parasiten kommen, können allergen sein
Instruktion der Th-Zellen durch DC
-manche Viren oder Allergene induzieren die Produktion von Thymic Stromal Lymphopoetin
durch innate Immun Zellen
-unter verschiedenen Mechanismen kann dies bewirken, dass die DC in den naiven Th-Zellen
die Th2 Differenzierung anregen
IgE-Diagnostische Bedeutung
-Nachweis von IgE zeigt nur die Sensibilisierung an und nicht das eine Allergie vorliegt
-Diagnose –Allergie- wird klinische gestellt
Wesentliche Komponenten der Typ 1 Reaktion
-IgE kann an den FcεR binden = Mastzellrezeptor erst wenn ein Allergen an IgE bindet
und es zur Kreuzvernetzung kommt, werden die Mastzell-Effektorfunktionen aktiviert
-andere Effektorzellen der Typ 1 Reaktion : Eosinophile, Basophile
Pathomechanismen der akuten und chronischen Reaktion
1 .Das Allergen bindet an IgE der Mastzellen, dies führt zur Aktivierung und Degranulation.
Weiterhin produziert die Mastzellen IL-4, welches den Wandel der B-Lymphozyten zu
Plasmazellen unterstützt. Die Plasmazellen produzieren nun entsprechende IgMs, die
wiederum als Rezeptoren der Mastzellen Verendet werden können. Durch das IL-5 der
Mastzellen werden auch die Eosinophilen aktiviert. Das Allergen kann auch von DC
phagozytiert und entsprechend auf MHC II präsentiert werden. T-Zellen binden den
MHC/Peptid Komplex und werden aktiviert. Dies führt durch die Freisetzung von Zytokinen
wiederum zur Aktivierung der Eosinophilen, Mastzellen und Basophilen. Diese wirken mit
ihren Mediatoren auf das Gewebe (z.B. Bronchen) ein. Die Zielzellen (Gewebe) können nun
auch wieder aktivierend oder inhibierend auf diese Zellen rückkoppeln.
Therapie
-Hyposensibilisierung durch Allergen-Injektion in aufsteigender Dosierung, wirkt am besten,
je früher man anfängt
-Anti-IgEbindet an das Fc-Fragment des IgEs und blockiert somit die Bindung
Hypersensibilitätsreaktionen vom Typ 2 (humoral-Zytotoxisch)
-Verursacher sind Antikörper (IgG) gegen zellgebundene Antigene
-membrangebundene Ags auf der Zelleoberfläche werden vom Fab Fragment der IgGs
gebunden
-CTL binden mit ihrem FcγR am Fc Fragment der gebundenen Antikörper und zerstören die
Zielzelle und/oder die gebundenen Antikörper führen zur Komplementaktivierung
-kann sich gegen körpereigene- und fremde Zellen richten
-Bsp. M.haemolyticus neonatorum (Rh.antigen), AB0 Antigene-Transfusionsreaktionen
Hypersensibilitätsreaktionen vom Typ 3 (Immunkomplex vermittelt)
-verursacher sind Immunkomplexe
-Immunkomplexe jeweils mehreren Antigen- und Antikörpermolekülen (IgG) bilden sich
-Komplement bindet an die Fc Fragment der Antikörper
-dadurch wird die Phagozytose der Komplexe durch Zellen, die Komplement Rezeptoren
exprimieren, ermöglicht
-wenn zu viele IC entstehen, kommt es zu Gewebeschädigungen durch Typ III
Hypersensibilitätsreaktionen (Aktivierung von Neutrophilen u.a. Effektorzellen
-Bsp. Vasculitis, Glomerulonephritis, Arthritis, SLE
Hypersensitivitätsreaktionen vom Typ 4 (T-Zellvermittelt)
-wird, da erst nach 48-72 Stunden voll ausgebildet, auch als Hypersensitivitätsreaktion vom
verzögerten Typ (DTH-delayed type hyperensitivity) bezeichnet
-ist wie die anderen Hypersensitivitätsreaktionen per se nicht pathologisch. Erst wenn die
Reaktion sich gegen die falschen Antigene richtet, am falschen Ort oder überschießend
stattfindet, entstehen klinische Symptome
-Effektormechanismen durch Th1, Th2 und CTL
-Bsp. Kontakt-Dermatitis, Transplantatabstoßung
Vorlesung 10 : Autoimmunität
Autoimmunität
-antigenspezifische adaptive Immunantwort gegen Selbst Antigene
-Prävalenz: ca. 5-7%
Wie wird Autoimmunität normalerweise verhindert
-T-Zellselektion im Thymus
T-Zellen, di e zu stark auf Selbst- Ag reagieren, gehen in die Apoptose
-Merke: Autoreaktive Lymphozyten sind Teil des gesunden Repertoires, sie machen aber halt
auch keine Symptome
-Extrathymische Mechanismen sind wesentlich für die Induktion und Aufrechterhaltung von
T-Zelltoleranzwichtig ist, dass die T-Zellen kreuzreaktiv sind sie können mit einem TZR
mehrere Antigen erkennen dazu zählen auch die autoreaktiven T- Zellen
Immunologische Ignoranz
-AutoreaktiveT-Zellen sind harmlos, solange sie von ihrem Antigen getrennt bleiben
-naive T- Zellen zirkulieren im Blut und den sekundären lymphatischen Organen. Sie
gelangen normalerweise NICHT in anderen Organe.
-manche Organe sind immunologisch privilegiertsie exprimieren Fas L, dadurch werden
eindringende T-Zellen zur Apoptose gebracht (auch in der Peripherie)
-CD8+ Zellen können ohne Hilfe von CD4+ T-Zellen keine Gewebeschaden induzieren
Erreger, die nicht in die sekundär lymphatischen Organe gelangen können damit nicht
erkannt werden
Mechanismen der peripheren Toleranz
Rolle der APC für die periphere Toleranz
-APC erkennen das Antigen mittels ihrer PRRs, dies kann zur Proliferation und Aktivierung
von Effektorfunktionen führen oder es erfolgt eben keine Aktivierung. Das heißt jedoch nicht,
dass die T-Zellen dann gar nichts machen, vielmehr werden die durch die Vernachlässigung in
die Apoptose oder Anergie geschickt.
T-Zell Toleranz: periphere Deletion
-Autoraktive T-Zellen können auch in der Peripherie durch Apoptose beseitigt werden
T-Zell Tolleranz: Inhibition
-T-Zellen exprimieren Rezeptoren, die inhibitorische Signale empfangen können (CD152)
T-Zell Toleranz: Regulation
-regulatorische T-Zellen dämpfen die Immunantworten
-wesentlicher Phänotyp:CD4+, CD25+, FoxP3+
Mechanismen der B- Zelltoleranz
-klonale DeletionApoptose durch Inhibition der Überlebenssignale oder Aktivierung der
Todesrezeptoren
-Rezeptor Editinig
-B-Zell intrinsische MechanismenAnergie, Downregulation der BZR,
Upregulation der CD5
-B-Zell extrinsische MechanismenFehlen der T-Zellhilfe oder Überlebenssignale
Merke: -trotz der thymischen Selektion gehören autoreaktive T- und B- Zellen zum normalen
physiologischen Repertoire gesunder Individuen
-normalerweise richten diese Zellen dennoch keinen Schaden an, weil sie von Mechanismen
der peripheren Toleranz unter Kontrolle gehalten werden
Autoimmunkrankheiten/beteiligte Zellen
Klinik -Immune-thrombocytopenic Purpura (ITP)bilden Antikörper gegen Thrombozyten
-M. Basedow (Grave´s Disease) bilden Antikörper, die an den TSH Rezeptor binden und
hier eine agonistische Wirkung induzieren
-Hashimoto Hypothyreose unter pathologischen Bedingungen können manche Zellen
durch INF-γ auch MHC II exprimierenpräsentieren jetzt das Ag und dies führt zur
Progredienz der Erkrankung
-Pemphigus Valgus: Antikörper gegen E-Cadherin
-Systemischer Lupus erythematodes (SLE)
-Multisystemerkrankung
-Multiple immunologische Parameter beteiligt..Ak, Complement
-Krankheitsbeginn typischer Weise ca. 20 LJ
-Frauen >Männer
-Rheumatoide Arthritis
-symmetrische periphere Polyarthritis mit Systembeteiligung
-Krankheitsbeginn ca. 35 LJ
-Frauen>Männer
-Ca. 60 – 70 % Rheumafaktor + (Anti-IgG Antikörper,
typischerweise IgM anti –IgG)
-charakteristische Autoantikörper: gegen zitrullierte Peptide z.T. schon viele Jahre
vor Krankheitsausbruch nachweisbar
Pathogenetische Effektorfunktionen der B-Lymphozyten
1-Antikörper (agonistische Ak, neutralisierende Ak, Makrophagenaktivierung…)
2-Immunkomplexe und Complement (je nachdem wo sich die Komplexe ablagern, entstehen
unterschiedliche Symptome)
Merke: -B-Zelldepletion mit einem mAk ist ein erfolgreiches therapeutisches Prinzip bei
Autoimmunkrankheiten
T-Lymphozyten und Autoimmunkrankheiten
Die Empfänglichkeit für Autoimmunkrankheiten ist mit HLA assoziiert
-M. Bechterew
HLA = B27
-Rheumatische Arthritis
DR4
-Multiple Sklerose
DR2
Wie Autoimmunität entsteht
Arthritis: Inflammation and Destruction
-auf die z.B. Fibroblasten sind zur Zytokinproduktion befähigt, diese Zytokine wirken nun
wieder auf die APC und T-Lymphozyten pro-/antiinflammatorisch zurück
-durch Anregung anderer mesenchymaler Zellen z.B. Osteoklasten kommt es dann zur
Gewebeschädigung und zum Substanzverlust am Knochen. Die Aktivierung erfolgt hier durch
die MMPs, Cathepsine der Fibroblasten sowie durch verschiedene Mediatoren der Zellen des
Immunsystems
Merke:
Auch „nicht-immun“ Gewebszellen spielen bei der Pathogenese von Autoimmunität
eine Rollen
Welche Autoantigene werden erkannt?
Multiple Sklerose
-T-Zell vermittelte DemyelinisierungMBP (Myelin-Ag) werden von APC auf HLA-DR2
präsentiertTZRImmunreaktion
Rheumatische Arthritis
-die auslösenden Antigene sind noch nicht bekannt
-derzeit keine sicheren Hinweise auf gelenkspezifisch exprimierte Antigen als Ziel der
autoimmunen Attacke
-Arthritis durch Autoimmunität gegen systemisch exprimierte Antigene oder bei
systemischen Alterationen im Immunsystem bei Tiermodellen
-bei einigen humanen Autoimmunkrankheiten: AutoAk gegen systemische Ag diagnostisch
bedeutsamAk gegen zitrullinierte Peptide bei rheumatischer Arthritis
Überwindung der immunologischen Toleranz
-an der Pathogenese von Autoimmunkrankheiten sind beteiligt:
-Umweltfaktoren (haben wohl den größten Einfluss)
-Immunsystem
-genetische Faktoren (Frauen>Männer)
Gen-Umweltreaktionen
-HLA-DR (ACPA=antibodies to citrullinates protein antigens) und Rauchen bei rheumatoider
Arthritis jeder Faktor für sich allein erhöht das Risiko nur gering, beide zusammen deutlich
Therapeutische Konzepte
-Zytokinblockade
-Zytokinneutralisierung mittels monoklonaler Antikörper z.B. gegen TNF-α
(Infliximab) oder gegen IL-6…
-Rezeptorblockade durch Antagonisten oder entsprechende monoklonale Ak
-Aktivierung antiinflammatorischer SignaleIL-10
Vorlesung 11: Impfung
Immunität: aktiv und passiv
Passive Immunität
-mütterliche Antikörper
-Immunglobuline (Präparationen aus humanen-Pools)
-Antitoxin (Antiseren von Tieren, die mit dem entsprechenden Antigen immunisiert wurden)
-Monoklonale Antikörper
Aktive Immunität
-natürliche Infektionen
-Impfungen
Lebendimpfstoffe
Attenuierte Lebendimpfstoffe
-Typhus, Polis (Sabin-Impfung), Mumps, Masern, Varizella Zoster, Gelbfieber, BCG
-wiederholte Passagen eines Pathogens durch Zellkulturen oder nicht humane
Wirtsorganismen das Ergebnis sind Mutationen und dadurch eine stark verminderte
Pathogenität bei erhaltener Antigenität
-Vorteil ist die bessere Immunantwort
Mögliche Komplikationen
-können in seltenen Fällen Symptome wie bei der Krankheit, gegen die geimpft wird,
verursachendaher auch heute keine routinemäßige BCG-Impfung Neugeborener
-attenuierte Lebendimpfstoffe können in seltenen Fällen wieder pathogen werden (Revision)
Revision
-Beispiel: Polio
-der Impfstoff nach Sabin revertiert ca. 1 x pro 2.500.000 Impfdosen
-durch schlechte hygienische Bedingungen kann dieser revertierte pathogene Stamm in die
Trinkwasserversorgung kommen und zu Infektionen führen
Polio kann nur ausgerottet werden, wenn flächendeckend der parenteral zu applizierende
inaktive Impfstoff nach Salk verwendet wird
Rekombinant
1-Das pathogene Virus wird isoliert
2-Isolierung des Virulenz- Gens
3-entsprechende Gen wird so verändert, dass es nicht mehr pathogen ist..
ABER immer noch immunogen
Totimpfstoffe
-Inaktivierte Pathogene
-Toxoide (Tetanus)
-rekombinante Proteine
benötigen Adjuvantien (Verstärker)
-Kapselantigene
Nachteil
-Booster-Immunisierung notwendig
-V.a. humorale Immunantwort
-dabei aber kaum IgA
Aktive Immunisierung
Inaktivierte Pathogene als Impfstoff
-Herstellung meist mittels Formalin-Inaktivierung
-Bsp. Influenza, Röteln, Hepatitis A, FSME, Rabies Cholera, Typhus, Pertussis
-Nachteil: Booster-Immunisierung notwendig, V.a. humorale Immunantwort, dabei aber
kaum IgA
-Risiko besteht in einer nur inkompletten Inaktivierung
Influenza-Epidemien: Wo ist das immunologische Gedächtnis
-Influenza Virus entkommt der immunologischen Gedächtnisantwort durch:
1.AntigenshiftPandemien
-Recombination von H1N1 mit H2N2
-bisher gibt es nur drei Kombinationen bei human-adaptierten Influenzaviren:
H1N1, H2N2 und H3N2
2.antigendriftEpidemien
-Punktmutationen unter dem Druck der Immunantwot
-meist Hämagglutinin
Adaptation an neue Spezies
Influenzaimpfung – ein Totimpfstoff
Inaktivierte Totimpfstoffe
1-Inaktivierte Pathogene z.B. Influenza Virus
- Virusproduktion auf Hühnereiern
- KEIN Adjuvanz notwendig
2-Toxoide
-Herstellung durch rekombinante Produktion, dann Formalin-Inaktivierung
-Diphtherie, Tetanus, Cholera
-Nachteil: Booster-Immunisierung notwendig v.a. humorale Immunantwort, kaum IgA
derzeit noch keine Impfung gegen Exotoxine von Streptokokken und Staphylokokken
3.rekombinante Proteine
-HBsAg (Hepatitis B), HPV Capsid Proteine
-Nachteile: : Booster-Immunisierung notwendig, V.a. humorale Immunantwort, kaum IgA
4.Kapselantigene
-Hintergrund ist, dass die Virulenz von Bakterien oft abhängig von der Polysacchridkapsel ist
-Bsp. Strep. Pneumoniae, N. meningitides
-Nachteil ist, dass es nicht zur T- Zellaktivierung kommt
Konjugat-Impfstoff:
An die Kapsel-Zuckermoleküle wird ein Eiweißmolekül gebunden, das es den TLymphozyten erleichtert, den Erreger zu erkennen.
-Das Polysaccharid-Protein Konjugat kann von APC und B-Zellen präsentiert werden. Die
präsentierten Konjugate werden von T-Zellen erkanntB-ZellhilfeAntikörperbildung und
B-Memory Zellen
Herdenimmunität, PCV7: direkte und indirekte Effekte
-verminderte Infektionsraten bei Impflingen
-verminderte Rade gesunder Träger unter den Impflingen
direkt
-verminderte Rate AB- resistenter Besiedlungen bei Impflingen
-verminderte Infektionsraten auch bei NICHT –geimpftenHerdenimmunität = indirekt
-vermehrte Rate gesunder Träger mit Nicht-Impfstämmen
Adjuvantien und Dauer des Impfschutzes
-keine Immunantwort ohne Gefahrensignal
Totimpfstoffe
-keine immunantwort ohne Adjuvanz
-Adjuvantien gehören immer zum Totimpfstoff dazu
-am häufigsten wird Aluminiumhydroxid eingesetzt
-im DTP-Impfstoff ist ein natürliches Adjuvanz enthalten:
D iphtherie Toxin + T etanus Toxin + Bordetella P ertussis
Erwartungen an Adjuvantien
-geringere Impfstoff-Dosis
-Induktion zellulärer Immunität
-weniger Immunisierungen
-Feinsteuerung der Immunantwort (Zytokine, Isotypen)
-besseres Gedächtnis
Infektionen , gegen die es noch keine Impfstoffe gibt
Erfolgreiche Impfkampagnen: Voraussetzungen
-erfolgreiche Immunantwort muss möglich sein
-Erkranke müssen die Infektionen überwinden können
-es darf nur wenige unterschiedliche Stämme des Pathogens geben
-die antigene Variabilität muss gering sein
-Pathogen sollte möglichst keine Reservoirs außer Menschen haben
-es muss einen wirksamen Wirkstoff geben
Noch keine Impfstoffe gegen:
-Malaria
-HIV /AIDS
-Tuberculose
Probleme bei Malaria
-geringe protektive Memory-Response nach natürlicher Infektion
-Antigen sind hoch variabel und gering immunogen
Neuere Impfstrategien
-DNA-Impfstoffe
-Rekombinantes Vaccinia Virus
induzieren auch zelluläre Immunantworten
-Dendritische Zellen als Impfstoff
Impfen gegen Krankheiten, die keine Infektionen sind?
-Autoimmunkrankheiten
-Allergien / Asthma
-Tumorerkrankungen
-HBVchron. HepB Hepatozelluläres Ca. Schutz durch HBV-Impfstoff
-HPVgenitale InfektionCervix Ca Schutz durch Impfung
-Prostata CaSipuleucel-T
-M. Alzheimer
Impfen nach durchgemachter Infektion?
-Bsp. Herpes zoster Risiko steigt mit Alter an
-auch bei durchgemachter Infektion ist eine Impfung sinnvollImmunseneszenz
Nebenwirkungen
-häufig: Rötung und Schwellungen, leichtes Fieber, Übelkeit, Erbrechen
-weniger häufig:Fieberkrämpfe
-selten: schwere allergische Reaktionen
-sehr selten:Guillian-Barre´ Syndrom
Merke:
-Lymphozyten sind die Träger des immunologischen Gedächtnisses
-Lebendimpfstoffe könne in seltenen Fällen revertieren oder die Krankheit auslösen
-Totimpfstoffen brauchen Adjuvanz. Ohne, keine Immunantwort
-Adjuvanz seit 1932 AI(OH)3, aktuell multiple Neuentwicklungen
-ImmunseneszenzVZV Impfung im Alter auch nach durchgemachter Infektion
-Impfungen gegen Krankheiten, die keine Infektionskrankheiten sind werden entwickelt
Vorlesung 12: Complement
Prinzipielle Mechanismen
1-Erkennung des Pathogens durch Complement –Moleküle (PRR)
2-Stufenweise Aktivierung des Complement-Systems durch proteolytische Spaltung einzelner
Komponenten
3-Effektormechanismen
4-Beseitigung des Pathogens
Die Complement Kaskade
-Complement ist ein exakt reguliertes System im Blut zirkulierender Proteine
-die meisten Complement-Proteine sind Proteasen, die durch proteolytische Spaltung
aktiviert werden (Zymogen)
-Das System besteht aus ca. 30 verschiedenen Proteinen, im Plama und auf Zelloberflächen.
Etwa 3 g/l Plasma, damit normalerweise ca. 15% der Globulin-Fraktion
wird schrittweise kaskadenartig aktiviert
Nomenklatur
Klassischer Aktivierungsweg
-zuerst entdeckt
-Komponenten werden mit C1- C9 durchnummeriert.
Spaltprodukte
-C3C3a und C3b“b“ ist normalerweise das größere Fragment
Alternativer Aktivierungsweg
-Komponenten werden als Faktor bezeichnet und mit Buchstaben versehen z.B. Faktor B
-CAVE: nicht mit den Buchstaben für die regulatorischen Proteine „H“ verwechseln
Membranproteine
-Complementrezeptoren: CR werden numeriert (CR1=CR4). Zusätzlich haben manche CR
auch CD Nummern z.B. CR 1=CD35
Regulatorische Proteine
-manche folgen der CD Nomenklatur z.B. CD59 , andere werden mit Buchstaben bezeichnet,
wie die Komponenten des alternativen Aktivierungsweges
4 wesentliche Funktionen
-Lyse
-Opsonisierung
-Beseitigung von Immunkomplexen
-Rekrutierung inflammatorischer Zellen
Drei Wege der Komplementaktivierung
Das Ergebnis ist immer die Bildung von C3 Konvertase und Spaltung von C3 in C3a und C3b
1.Klassischer Aktivierungsweg
2.Lekin Aktivierungsweg
3.Alternativer Aktivierungsweg
CR1 (CD35) ist der Rezeptor für C3b
-Complement Faktoren binden an das Bakterium
-Die Komplementfaktoren(C3b) mit dem gebundenen Bakterium binden an den CR1 (CD35)
der Makrophagen
-der gebundene Komplex wird phagozytiert und das Phagosom verschmilzt mit den
Lysosomen
Alternativer Weg
-wird nicht von pathogenbindenden Proteinen initiiert
-C3 , unterliegt einer spontanen Hydrolyse seiner Thioesterbindung, die resultierende
Konformationsänderung erlaubt die Bindung von Faktor B
der Initialvorgang spielt sich also in der löslichen Phase ab
- der Plasmaprotease Faktor D kann von diesem löslichen Komplex (C3b/B) das Ba
abspalten
-es entsteht C3(H2O)Bb als fluid-phase C3 convertase
-das entstehende Produkt, lösliches C3b, wird sofort hydrolysiert, es sein denn, es kann
kovalent mit seiner reaktiven Thioestergruppe an Zellmembranen von Pathogenen oder
Wirtszellen binden
-hier bindet es an Faktor B, der wieder durch den Faktor D gespalten wird (dieser mal an der
Zelloberfläche), es entsteht Bb, dass mit C3b einen membrangebundenen Komplex bildet
-der C3bBb Komplex ist die C3 Konvertase des alternativen Wegeskann schnell große
Mengen C3b produzierenstrikte Kontrolle notwendig!!
-nun wir noch mehr C3 gespalten und so auch noch mehr C3b auf der Oberflächer gebunden
-auch C3b das über den klassischen Weg entsteht kann gebunden werdenVerstärkereffekt
-C3Bb3b ist die C5 Konvertase des alternativen Weges
C3
spontane Hydrolyse
Konformationsänderung
Bindung an Faktor B
C3b/B
Faktor D
Bindung an Zelloberfläche
C3
C3b/Bb
(fluid-phase C3 convertase)
Faktor B bindet
Ba
C3b/…C3a
Bb/C3b (=C3 Konvertase auf Zelloberfläche)
Kontrolle der C3b
Faktor I-um Komplementtacken gegen körpereigene Zellen zu verhindern, gibt es Faktoren, die die
Pathogenmarkierung promovieren und körpereigene Zellen protegieren
-sind Serumproteine oder membrangebundene Moleküle
-können die Konvertase blockieren oder den Komplex dissoziieren
CAVE: kernlose Zellen können keine Schutzproteine synthetisieren
-Faktor I spaltet u.a. C3b ind iC3b, C3d, C3dg
-Die Integrine CR3 und CR4 sind Rezeptoren für iC3bsie erleichtern die Phagozytose
opsonierter Pathogene
Klinik -Immundefekte durch Mangel an Faktor I
-C3 wird ständig gespalten, dadurch Mangel an C3
-massiv erhöhte Suszeptibilität für Infektionen mit bekapselten Bakterien
DAF -Decay accelarating factor „Zerfalls-beschleunigender Faktor“ CD55 beschleunigt den
Zerfall des C3b/Bb Komplexes auf der Zelloberfläche
Klassischer Aktivierungsweg
-beginnt mit der Bindung von C1q an den Fc Teil von Antikörpermolekülen
-dazu müssen die Ak ein Ag gebunden haben, dies bewirkt eine Konformationsänderung
im Fc-Teilist C1q fixiert, bildet sich der C1-Komplex
-bei Bildung des Komplex kommt es zu Autolyse von C1r, sowie zur Spaltung und
Aktivierung des C1s-Proenzymsdas entstehende C12 spaltet nun C4 und C2 dabei
werden C4a und C2a freigesetzt und C4b/C2b bilden die zellgebundene aktive C3Konvertasespaltet C3 in C3b (Opsonisierung) und C3a hat chemotaktische Funktionen
-die C3-Konvertase bindet auch selbst C3b und wird so zur C5 Konvertase (C4b2b3b)diese
Serinprotease spaltet C5a (Anaphylatoxin) von C5 abC5b bleibt an der Membran und
initiiert die Endphase der KaskadeC6, C7, C8 und C9 bilden den Membran-AttackeKomplex die Zelle wird osmotisch lysiert
CD59 -schützt vor Komplementattacken
-verhindert die Zusammensetzung zwischen C8 und C9
Complement Rezeptoren und Effektorfunktionen
1-effektivere Phagozytose (CR1, CR3)
2-Regulation der C´Aktivität (CR1)
3-Aktivierung der Zellen
Chemotaxis und Leukozytenaktivierung
-C5a Rezeptoren auf Granulozyten und Makrophagen
-Chemotaxis zum Gradienten hin
-gesteigerte Phagozytose
-besseres killing
-IL-8, IL-6, P-Selektin vermehrt von Endothelzellen produziert
Lektin-Aktivierungsweg
-ist Antikörper unabhängig
-beruht auf Erkennung von Erregerstrukturen durch Proteine der unspezifischen Abwehr
also unabhängig von einer spezifischen Immunantwort
-das mannanbindende Lektin (MBL) bindet selektiv an Mannosereste auf Zuckerstrukturen
von Pathogenen (MBL ist ein Akut Phase Protein)
-MBL bildet mit MBL assoziierten Serinproteasen (MASP1,MASP2) Komplexe
-Das MBL hat bis zu sechs Lektinbindungsstellen und ist dem C1q sehr ähnlich, so dass
MBL/MASP1/MASP2 dem C1-Komplex ähneln und ebenfalls C4 und C2 spalten kann
Complement-Defekte
-unterschiedliche MAK-Defekte bewirken uniforme klinische Konsequenzen
erhöhte Suszeptibilität gegen N. meningitides
C3-Mangel
-rezidivierende pyogene Infektionencharakteristisches Erythem
CD59-Defekt
-intravaskuläre Hämolyseparoxysmale nächtliche Hämoglobinurie
Therapie mit Eculizumab(monoklonaler Ak gegen C5)
C3-Aktivierung muss exakt reguliert werden
-Dysregulierte C3 AktivierungGlomerulonephritis
-Faktor H DefizienzGlomerulonephritis
-Manche Bakterien bilden Faktor H-ähnliche Proteine als Virulenzfaktoren
-Faktor H-PolymorphismusHypofunktionAMD (die häufigste Ursache von
Altersblindheit ist mit einem Faktor H-Mangel assoziiert)
-Mangel an Faktor LAnfälligkeit für bekapselte Bakterien