Immunbiologie

Antikörper

Antikörper stellen den humoralen (in Körperflüssigkeiten gelösten) Teil der erworbenen Immunabwehr dar – zu finden nicht nur im Blut, sondern auch in Tränenflüssigkeit, Speichel und Muttermilch. Treffen naive B-Lymphozyten auf ihr spezifisches Antigen, vermehren sie sich klonal (klonale Expansion) und differenzieren zu Antikörper-produzierenden Plasmazellen sowie zu B-Gedächtniszellen. Plasmazellen können dabei bis zu 1.000–2.000 Antikörper pro Sekunde produzieren. Bevor B-Lymphozyten zu Plasmazellen differenzieren, fungieren die Antikörper als membrangebundene B-Zell-Rezeptoren; erst bei der Differenzierung verlieren sie ihre Membranverankerung und werden in den Extrazellulärraum entlassen.

Strukturell besteht ein Antikörper (Immunglobulin) aus vier Proteinketten: zwei schweren (H, “heavy”) und zwei leichten (L, “light”) Ketten, die über Disulfidbrücken verbunden sind. Die schweren Ketten bilden im Bereich der Gelenkregion (“hinge region”) einen Knick, der es dem Antikörper erlaubt, zwei identische Epitope desselben Antigens zu binden. Das Enzym Papain spaltet das Molekül oberhalb der Gelenkregion und liefert dabei drei Teilstücke: zwei Fab-Fragmente (jedes trägt eine der beiden identischen Antigenbindungsstellen) und ein Fc-Fragment (bestimmt, wie der Antikörper mit dem restlichen Immunsystem interagiert). Pepsin schneidet dagegen unterhalb der Gelenkregion, sodass ein zusammenhängendes, zweiarmiges F(ab′)₂-Fragment entsteht, während der Fc-Teil weitgehend zerlegt wird. Die Stärke der Bindung einer einzelnen Antigenbindungsstelle nennt man Affinität, die Gesamtbindung über alle Bindungsstellen hinweg Avidität.

Es gibt fünf Antikörper-Klassen (Isotypen), deren Zugehörigkeit einzig von der Fc-Region abhängt: IgM bildet ein Pentamer aus fünf Immunglobulin-Molekülen mit insgesamt zehn Antigenbindungsstellen, ist der erste bei einer Immunreaktion ausgeschüttete Isotyp (da naive B-Zell-Rezeptoren überwiegend vom IgM-Typ sind) und besonders effektiv bei Komplementaktivierung und Opsonierung. IgD ist ein Monomer mit zwei Bindungsstellen, kommt v. a. auf naiven B-Zellen vor und leitet Wachstums-/Differenzierungssignale ins Zellinnere. IgG ist ein Monomer mit zwei Bindungsstellen und die höchste Konzentration im Blut – plazentagängig, sorgt für Leihimmunität (Nestschutz) des Kindes im Mutterleib. IgE ist ein Monomer, interagiert mit basophilen Granulozyten und Mastzellen (mitverantwortlich für Allergien) sowie mit eosinophilen Granulozyten (Abwehr von Parasiten). IgA kommt als Monomer im Blut sowie als Dimer (vier Bindungsstellen) auf Schleimhäuten, im Speichel, in Tränenflüssigkeit und Muttermilch vor und dient dort als erste immunologische Barriere zur Neutralisation.