Die B-Lymphozyten - Aktivierung

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Abwehr II/2.
Seminar Block 8
WS 09/10
Dr. Mag. Krisztina Szalai
[email protected]
Die B-Lymphozyten - Aktivierung
Prinzip der B-Zellfunktion: Antigenerkennung führt zu
monospezifischer Antikörperproduktion
Knochenmark
9 Spezifität determiniert
9 negative Selektion
unreife B-Zellen
9 IgM und IgD
an die Oberfläche
Treffen mit Antigen in sekundäre lymphatische Organen
Plasmazellen
Die B-Lymphozyten - Aktivierung
Die B-Lymphozyten - Aktivierung
™ Antikörper-Antwort zu Protein-Antigenen Î
braucht CD4+ Helper T Zelle Î
für B-Zell Proliferation Î
T-Zell-abhängige Antigen
(Thymus-abhängige)
™ Antikörper-Antwort zu Polysachariden und LipidenÎ
braucht keine CD4+ Helper T Zelle Î
für B-Zell Proliferation Î
T-Zell-unabhängige Antigen
(Thymus-unabhängige)
Die B-Lymphozyten - Aktivierung
Die B-Lymphozyten - Aktivierung
• Isotyp switch
• Affinity
• Differentiation
Immunglobuline
Antikörper gegen Antigene
Glykoproteine, bestehend aus Polypeptidketten
B-Zellen exprimieren Ig an ihrer Oberfläche = BCR!
Antikörper-produzierende Zellen, die Ig an Umgebung abgeben
= Plasmazellen
Î Sezenierte oder Membran-gebundene
Î
Î
Î
Î
Immunglobuline
Struktur
Antigen Bindung:
™ Hypervariable Regionen –
Complement determining regions (CDR) CDR1-CDR2-CDR3
™„framework regions” konstante Regionen
Die Funktionen der Immunglobuline
Funktionen
Antikörper neutralizieren
binden an andere Zelltypen
aktivieren das Komplement
Antigene binden (jedes Immunglobulin kann dabei nur an
ein bestimmtes Antigen binden an die spezifische
antigene Determinante = Epitop)
Î Valenz: mindestens 2, IgA = 4, IgM = 10
Î
Î
Î
Î
Die Funktionen der Immunglobuline
Î Bindung eines Antikörpers an ein Antigen: oft keine
unmittelbaren Auswirkungen auf das Antigen
Î erst, wenn weitere Effektor-Funktionen ins Spiel kommen
(abhängig von der Bindung des Antikörpers an sein
Antigen und Art der Antikörper-Moleküle)
Î Neutralisation: Pathogen und/oder seine Produkte binden
und sie damit zu neutralisieren (bakterielle Toxine,
Oberfläche von Viren oder Bakterien)
Î Bindung an verschiedene Zellarten: Phagozyten,
Lymphozyten, Dendritische Zellen, Thrombozyten,
Mastzellen und Basophile tragen an ihrer Oberfläche
Rezeptoren (Fc Rezeptoren) Î Phagozytose wesentlich
besser
Die Funktionen der Immunglobuline
Î binden auch an derartige Rezeptoren auf den
Throphoblastzellen der Plazenta Î mütterlichen Ig durch
die Plazenta in den fetalen Kreislauf Î schützen das
Ungeborene vor Infektionen
Î Komplementbindung und – aktivierung: Antikörper können
durch Bindung an bestimmte Komplementkomponenten
zur Aktivierung des Komplementsystems führen Î Lyse
der beladenen Mikroorganismen, dabei Freisetzung von
biologisch aktiven Mediatorsubstanzen und zur Beladung
der Erreger mit bestimmten Komplementkomponenten
Î noch bessere Opsonisierung
Immunglobuline
Isotype switch
IgM Î IgD Î IgG3 Î IgG1 Î IgA1 Î IgG2 Î IgG4 Î IgE Î IgA2
(die CH Regionen werden kombiniert,
die Variable-Regionen und Spezifität bleiben)
IgG: Der universale Antikörper
Î Monomere
Î universiellste Immungloblinklasse (kann die meisten Funktionen
der Immunglobuline ausüben)
Î häufigstes Immunglobulin im Serum: bis 75% der Antikörper
Î häufigstes und wichtigstes Immunglobulin im Extravaskulärraum
(Gewebe)
Î einzige Ig Klasse, die Plazentaschranke überqueren kann (FcRn
Transportprotein, Subklassen können unterschiedlich gut
übertreten, IgG2 am schlechtesten)
Î Komplementbindung ist unterschiedlich ausgeprägt, je nach
Subklasse (IgG4 bindet das Komplement nicht)
Î Makrophagen, Monozyten und manche Lymphozyten haben
Rezeptoren für Fc-Region von IgG (Subklassen binden
unterschiedlich gut: IgG2 und IgG4 z.B. gar nicht) Î IgG ist somit
ein gutes Opsonin
IgG: Der universale Antikörper
Nestschutz
™ Bei körperlich reifen Neugeborenen wurden
vor der Geburt mütterliche IgG-Antikörper
über die Plazenta auf das Kind übertragen
bewirken für dieses einen gewissen Schutz.
™ Im Verlauf der nächsten Monate kommt es zum
Abbau der mütterlichen Antikörper
und die Eigenproduktion des Kindes
übernimmt allein die Abwehr von
Krankheitserregern.
™ Der "enteraler Nestschutz" entsteht bei
gestillten Kindern durch die Übertragung von IgA-Antikörpern
in Kolostrum und Muttermilch.
IgM: Der erste Antikörper
Î Pentamere
Î jeweils alle schweren und leichten Ketten ident, die Valenz
beträgt maximal 10, Aufbau des Pentamers mit J-Kette, die
durch Disulfidbrücken an 2 schwere Ketten gebunden ist
Î IgM wird als erstes vom Fetus produziert
Î auch das erste Immunglobulin, das von einer naiven B-Zelle
produziert wird, wenn sie durch ein Antigen aktiviert wird
Î Aufgrund seiner pentameren Struktur kann IgM das
Komplement besonders gut binden
Î IgM kann gut agglutinieren:
Mikroorganismen und Antikörper
verklumpen miteinander,
die Keime werden eliminiert
IgA: Der sezernierte Antikörper
Î im Serum als Monomer, in Sekreten als Dimer
Î auch hier ist eine J-Kette mit den beiden schweren
(alpha) Ketten verbunden
Î IgA ist der wichtigste Antikörper in Sekreten wie Tränen,
Speichel, Kolostrum, Schleim Î besonders wichtig zur
Ausbildung der lokalen (mukosalen) Immunantwort
Î In Sekreten ist IgA mit einem weiteren Protein zusammen, dem
sekretorischen Stück Î für den Transport durch die Epithelzellen
notwendig (wird von den Epithelzellen produziert und an ihrer
basalen Seite exprimiert) Î sekretorisches Stück beschützt das
sezernierte IgA davor, in den Sekreten verdaut zu werden
Î IgA bindet an CD89 (FcαRI-hochaffine Rezeptor) auf eosinoplilen
und neutrophilen Granulozyten, Monozyten, Makrophagen Î
Antigenerkennung durch zwei IgA Î Zellen degranulieren
IgD: Der unbekannte Antikörper
Î nur als Monomere
IgD:
Î IgD nur in sehr geringen Mengen im Serum
Mission unknown
Î Bedeutung ist unklar
Î zusammen mit IgM ist als frühe Klasse on der B-Zellen koexprimiert
Î IgD wird auf der Oberfläche von reifen naiven B-Zellen
gefunden und fungiert dort als Antigenrezeptor
IgE: Der allergische Antikörper
Î nur Monomere
Î IgE ist das seltenste Immunglobulin im Serum
Î auch ohne Antigen bindet es an Oberfläche von Basophilen und
Mastzellen an Fc Rezeptoren für IgE (FcεRI – „high affinity”)
Î FcεRII (CD23) – „low affinity” – reguliert IgE Expression, auf B-Zellen,
Makrophagen, Eosinophilen, FDC
Î an allergischen Reaktionen beteiligt: bindet ein Antigen an
zwei oberflächengebundene IgE-Moleküle gleichzeitig Î
Quervernetzung der Fc Rezeptoren der Mastzelle
Î Freisetzung von pharmakologisch aktiven Substanzen, die die
klinische Symptomatik der Allergie hervorrufen
Î wichtige Rolle bei der Abwehr von parasitären Wurmerkrankungen
Î gute Opsonine: IgE-Moleküle binden an Antigene auf den Parasiten
Î docken sie an Fc Rezeptoren von Eosinophilen an Î Abtöten der
Parasiten
Die Funktionen der Immunglobuline
+++
++
+
*
dominierend
weniger wichtig
sehr selten
Opsonin bei bestimmten Fc-Rezeptor-Allotyp
(50% der weißen Bevölkerung)
Die Verteilung der Immunglobuline
Typ I Allergie
• atopische Hintergrund – genetische Prädispozition
(verschiedene Genen sind mit Atopy assoziiert)
• Aktivierung von Th2-Zellen
Typ I Allergie
IL4, IL13
Th2-Zellen
B-Zell aktivierung
IL3, IL5, GM-CSF
IL4, IL9
IL9, IL13
Eosinophil, Basophil
aktivierung
Mastzelle
Mukus Produktion
Typ I Allergie
Eosinophile Granulozyten
Meistens ins Peripherie
Reifung: GM-CSF, IL-3, IL-5
Aktivierung: IL-5
Rezeptoren:
FcγR, FcεRI, FcεRII (CD23)
für Komplement
CCR3 (für Eotaxin)
™ Rezirkulation: VLA-4
(E-Selektin auf Endothelialzellen,
IL-4 induziert die Expression)
™ CCR3: bindet Eotaxin (von Endothelialzellen)
™
™
™
™
Typ I Allergie
Eosinophile Granulozyten
™ Effektormechanismen
• Granulaproteine + freie Radikale Î töten MO und Parasiten
• Prostaglandine, Leukotriene, Zytokine Î locken weitere
Entzündungszellen an
™ Granulainhalte:
Major basic protein
Eosinophil cationic protein
Peroxidase
Lipidmediatoren
Charcot-Leyden Kristalle
(asthma, parasitic pneumonia)
Charcot-Leyden Kristalle
im Sputum (Histologie)
Typ I Allergie
Basophile Granulozyten
Vorkommen
• Im Blut: 0 - 1%
Funktion
• Unbekannt, Parasitenabwehr?
Modulation von Entzündungsreaktionen
• über IgE-Rezeptoren bei Allergien beteiligt: bei Bindung Î
Degranulation von Histamin, Serotonin Î Gefäßtonus und
– permeabilität verändert
Typ I Allergie
Mastzellen, basophile Granulozyten
Vorkommen: Mastzellen → Bindegewebe- und Mukosa
basophile Granulozyten: 0-1 %
Beide haben: FcεRI (high affinity R. Für IgE)
FcγR (für IgE)
R. für C3a, C5a, CR1, CR3
basophile Granula (Histamin), Leukotriene
Mechanism von Mediator-Freizetzung
• Cross-linking - FcεRI
• Anaphylatoxine – C3a, C5a
• Neuropeptide – Substanz P
• Gewebezerstörung - Traumen
• Toxine – Insektenstiche, Pharmaka (Tubocuranin)
Typ I Allergie
Mastzellen, basophile Granulozyten
Mast cells play a key role in onset of allergy
symptoms. Upon subsequent exposure, the
allergen binds to IgE on mast cells, causing the
cells to degranulate and release the contents of
their cytoplasmic granules.
http://www.meduniwien.ac.at/ipp
Studierendenservice
Lernunterlagen
Plus
Gedächtniszellen
™ Memory B Zellen:
exprimieren IgE, IgG (nach Isotypswitch)
CD27
™ Memory T Zellen:
CD45
IL-7 Rezeptor
Immunglobuline
™ IgM: erste Antikörper
pentamer
™ IgD: exprimiert auf den Oberfläche von naiven B-Zellen
™ IgG: häufigste Antikörper
kann durch Plazenta
Opsonin
™ IgA: mukosale Antikörper
™ IgE: seltenste Immunglobulin
akkergische Reaktion
Antikörperprodukzion
Monoklonale & polyklonale Antikörper
™ Monoklonale Antikörper:
- produziert von einen einzigen B-Zelle
- gegen ein Epitop
- Herstellung: Hybridom-Technik (B-Zelle & Myelom-Zellinie)
- Applikation bei Therapien
™ Polyklonale Antikörper:
- reinigen von Serum (immuniziert, allergisch)
- produziert von mehrere B-Zellen
- kann gegen den selben Allergen
- aber gegen unterschiedliche Epitope
Antikörpermangel
™ Agammaglobulinämie:
- bestimmte Antikörper nicht ausbildet
™ Hypogammaglubulinämie –
„common variable immunodeficiency“ = CVID:
- Verminderung der Antikörpermenge
- B-Zellen sind aber vorhanden
™ Transiente Hypogammaglubulinämie:
- Defekt der T-Helferzellen-Funktion
- kommt nicht rechtzeitig zum IgG-Switch
™ Hyper-IgM Syndrom:
- X-gekoppelt rezessiv erblich
- Switch von IgM zu IgG blockiert → IgM erhöht
™ IgG-Subklassenmangel:
- Mängelzustände treten oft in Kombination auf IgGs / IgA
™IgA-Mangel:
- häufigste Immundefekt
- vermehrte Infektanfälligkeit
Superantigene
• Mikrobielle Toxine
• Aktivieren T Zellen (micht alle)
• Enterotoxins
• St. aureus
• SEA, SEB, SEC, SED, SEE
Überempfindlichkeitsreaktionen
Coombs und Gell (1963)
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