Was sind Antigene? 
  (verändert aus www.biorama.ch)
Definition:  Antigene sind Stoffe der belebten oder unbelebten Umwelt, die in einem Organismus eine spezifische Immunreaktion auslösen können.

Moleküle, gegen welche Antikörper gebildet werden, heißen Antigene (AG). Die genaue Stelle (etwa 3-4 Aminosäuren oder Kohlenhydratreste) an die der AK bindet heißt Antigendeterminante oder Epitop. Verschiedene Antikörper (AK) binden verschiedene Antigendeterminanten, da jeder AK spezifisch für eine bestimmte Stelle des Antigens ist. Wichtige Induktoren der Antikörperproduktion sind Mikroorganismen, wie Bakterien, welche in den Organismus eindringen. Jedes Antikörpermolekül verbindet sich nur mit einer bestimmten Antigendeterminante eines der Proteine oder Kohlenhydratreste des Mikroorganismus. Da man auf der Oberfläche eines Mikroorganismus hunderte verschiedene solcher Epitope findet bedeutet dies, dass Mikroorganismen die Produktion vieler verschiedenen Antikörper gleichzeitig induzieren.

Eigenschaften eines Antigens können wie folgt zusammengefasst werden:

 
Ein Antigen muss folgende Eigenschaften besitzen:
1. Es soll an der Oberfläche Strukturen tragen, welche dem Immunsystem fremd sind
2. Es soll eine besondere chemische Struktur aufweisen, welche nicht zu einfach sein darf
3. Es soll phagozytiert und enzymatisch abgebaut werden können
4. Es soll in genügend hoher Konzentration vorliegen

Beispiele für klinisch wichtige Antigene:

  • Zelluläre Antigene

Bakterien z.B. Streptokokken, E.coli, Salmonellen
Viren HBV, HIV, Herpesviren
Körperzellen Krebszellen
virusinfizierte körpereigene Zellen
Fremde Zellen eines Transplantates, z.B. Herz, Niere, Knochenmarkszellen
  • Hochmolekulare Antigene

Proteine Praktisch alle
Polysacharide z.B. Oberflächenantigene von Bakterien,
Lipopolysacharide Salmonellenendotoxine
Glykoproteine Blutgruppensubstanzen auf Erythrozyten
Nukleinsäuren DNS von Viren oder Leukozyten
Synthetische Makromoleküle Polyaminosäuren,  Silikone, Latex (natürlich/synthetisch)
Partikuläre Antigene Pollenkörner, Hausstaubmilbenkot, Taubenfedern, Tierhaare oder Hautschuppen, Schweineborsten,
 

Kommunikation im Immunsystem ,
 Eigen- und Fremderkennung: Spezifische Erkennung über Rezeptormoleküle

Die wichtigsten Zell-Typen des Immunsystems:

Makrophagen:
Aufgabe:
unspezifische Phagozytose, Präsentation der Antigene zur Aktivierung der Abwehr

B-Lymphozyten: Abwehrzelle aus dem Knochenmark, die freie Antigene erkennt.
Plasmazellen: spezialisierte Zelle zur Antikörperproduktion
B-Gedächtniszellen: langlebige Immunzelle mit spezifischem Bauplan für ein AK.
Aufgabe: Humorale Immunantwort
gegen freie Viren, gelöste Gifte, Bakterien. (humor=Körperflüssigkeit)
"Humoral" bedeutet: die Abwehr erfolgt durch (wasserlösliche) Antikörper-Moleküle(=Immunglobuline), die die Antigene verklumpen.

T-Lymphozyten: Abwehrzellen aus der Thymusdrüse, die nur präsentierte Antigene erkennen.
T-Killerzellen (
T8-Zellen): T-Zelle, die Zellen durch Zellmembran auflösende Stoffe zerstört (Sie erkennen nur MHC I präsentierte AG)
T-Unterdrückerzellen: T-Zelle, die die Aktivität der Immunzellen durch Signalstoffe hemmt.
T-Gedächtniszellen: langlebige T-Zelle gegen ein spezifisches Antigen.
Aufgabe: zelluläre Immunantwort
gegen Virus befallene Zellen, Bakterienzellen, Pilzzellen, Tumorzellen, Transplantate
"Zellulär" bedeutet: Die Antigene sind an Zellen gebunden und werden durch Zell-Zell-Interaktion bekämpft, d.h. die fremden Zellen werden getötet (Lyse oder Zelltod)
T-Helferzellen (T4-Zellen):
Aufgabe: Sie spielen eine besondere Rolle. Sie sind für beide Abwehrtypen unentbehrlich als Vermittler (über Zell-Zell-Kontakte) und zur Stimulation (über Signalstoffe) der Abwehrzellen.
B-Lymphozyten können sich nur mit Hilfe der T4-Zellen zu Antikörper-produzierenden Plasmazellen entwickeln.
(HIV-Viren befallen speziell die T-Helferzellen.)
Detailwissen:

Eine effiziente Immunabwehr muss 2 wichtige Probleme lösen:

1) Wie beweisen Körperzellen ihre eigene Identität? d.h. Warum werden eigene Körperzellen nicht bekämpft?

2) Wie unterscheiden Abwehr-Zellen zwischen "fremd" und "selbst"? d.h. Warum wird eine Abwehrzelle, die  einen Eindringling auf der Oberfläche präsentiert nicht selbst angegriffen?

Lösung: Durch spezielle Membran-Rezeptorproteine, die verschiedene Aufgaben übernehmen müssen:

a) Wie beweisen normale Körper-Zellen, dass sie keine "Fremden" sind?

Alle Zellen besitzen sog. MHC I-Rezeptoren***  die als "Ausweis-Hülle" für die eigene Identität fungierenMan nennt sie deshalb auch Transplantations-Antigene, weil sie für die Abstoßung von fremden Geweben verantwortlich sind. Jede Zelle zerlegt einige eigene Proteine und präsentiert sie als eigene Identität -"selbst"-Signatur- auf dem MHC I-Rezeptor auf der Zelloberfläche. Eine Virus befallene Zelle verrät sich durch zusätzlich präsentierte "fremde" Virusproteine. Eine transplantierte Zelle aus einem anderen Individuum ist genetisch verschieden und hat ein anderes MHC-Muster. 

b) Wie erkennen Abwehrzellen einen "Eindringling" ? Wie schlagen Abwehrzellen Alarm, wenn sie einen "Eindringling" gefangen haben?

Sie besitzen einen bestimmten Rezeptortyp (B- und T-Zellrezeptor), der wie ein Antikörper gebaut ist und in der Membran sitzt und fremde Oberflächen erkennen muss, um dann im Zellplasma bestimmte Abwehrreaktionen und Alarmreaktionen auszulösen (Endozytose oder Signalstoff-Produktion). Von ihm muss es sehr viele verschiedene Formen ("Greifer") geben.

Bei den Abwehrzellen gibt es folgende Arbeitsteilung: 
1) Makrophagen und B-Lymphozyten erkennen und präsentieren freie Antigene.
2) T-Zellen können nur auf präsentierte Antigene reagieren.

zu 1) Sie können mit ihren AK-ähnlichen Zellrezeptoren freie Antigene (Viren, Bakterien..) erkennen und festhalten (Makrophagen und B-Lymphozyten) ("Fahnder","Greifer"). Sie können mit ihrer Beute aber ohne Hilfe der T-Helferzellen nichts anfangen.  Deshalb präsentieren sie ihre "Beute-Antigene" mit  besonderen MHC-Proteinen = MHC II-Rezeptoren ("Beutezangen") auf der eigenen Zelloberfläche. Die MHC II-Proteine dienen also den Antigen-präsentierenden Zellen als Erkennungsignal bei der Zusammenarbeit mit den T-Helferzellen. 
zu 2) Die anderen (alle T-Zellen) können nur solche, auf  MHC-Proteinen (I und II) servierte - also bereits "gefangene" Eindringlinge (oder fremde Zellen mit falscher "selbst"-Signatur) erkennen und dann Vermittlerdienste verrichten  (T-Helferzellen) bzw. ihre Bekämpfung veranlassen (T-Killerzellen). 

***MHC: Da diese Membranproteine zuerst im Rahmen der Transplantationsforschung entdeckt wurden, nannte man sie "Hauptgewebeverträglichkeits-Komplex" = major-histocompatibility-complex. Die Gene für die MHC-Proteine liegen auf Chromosom 6.
Schematische Darstellung der Zell-Zell-Kontakte bei der Immunreaktion:
1.Schritt der humoralen Immunreaktion:

Antigen-Präsentation durch Makrophagen mit Hilfe der MHC II-Rezeptoren

 

2. Schritt:
Aktivierung der T-Helferzelle, Ausschüttung von stimulierenden Signalstoffen (für Makrophagen und T-Helferzellen)

3. Schritt:

Aktivierung der B-Lymphozyten zur Vermehrung und Differenzierung zu Plasmazellen durch Zellkontakt mit aktivierten Helferzellen.

Die Zellkommunikation bei der zellulären Immunantwort:

T-Lymphozyt erkennt mit T-Zellrezeptor den MHC I-Rezeptor mit fremdem Antigen und wird aktiviert. Durch Signalstoffe der ebenfalls aktivierten T-Helferzellen erfolgt die Klonierung und Differenzierung zu T-Killerzellen, T-Gedächtniszellen (und T-Unterdrückerzellen).  Produktion von Zellmembran auflösenden Stoffen in den Killerzellen.  Lyse der Virus infizierten Zellen .
Fragen:
1) 
Versuchen Sie, das Schema der humoralen Immunantwort mit eigenen Worten zu erklären.

2)
Erläutern Sie die Bedeutung der T-Helferzellen für die humorale Immunantwort.


3)
Die B-Lymphozyten können erst Antikörper produzieren, wenn sie einen zweifachen Anstoß dazu bekommen haben. Erläutern sie die zwei Signale. 

4) Warum ist es nicht sinnvoll, dass ein Abwehrzelltyp die ganze Arbeit allein erledigt: suchen, fangen, töten?
Lösungen:

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