Humorale Immunantwort Flashcards
1
Q
Beschreibe kurz die humorale Immunantwort
A
- (h)umor = Feuchtigkeit, Saft, Flüssigkeit
- nicht-zelluläre Komponenten wie Immunglobuline transportiert in Blut oder Lymphe
- hist. = induzierbar, löslich & spezifisch
2
Q
Beschreibe Antikörper (Immunglobuline)
A
- Proteinmoleküle der y-Globulin-Familie
- von B-Zellen synthetisiert, Produktion durch Kontakt mit Ag (Antigen) ausgelöst
- AK binden spezifisch Ag
- frei in Lymphe u. Blut & mebramgebunden auf Immunzellen (B Zellen, Mastzellen)
(Nicht nur der Antikörper, sondern auch Poly-Ig-Rezepor, T-Zell- Antigenrezeptor usw. sind Mitglieder der Immunglobulin-Superfamilie
3
Q
Beschreibe die Struktur der Antikörper
A
- 2 identische schwere Ketten (50 kDa)
- 2 identische leichte Ketten (25 kDa)
- über Disulfidbrücken verbunden: schwere mit leichter Kette und die schweren Ketten
- variabler Teil mit N-Terminus > Ag-Bindung
- Konstanter Teil mit C-Terminus > Bindung von Effektor- zellen (B-Zellen, Phagozyten) & Komplement
Fab: fragment antigen binding; Fc: fragment constant (Fc-Rez. auf Effektorzellen)
4
Q
Genaue Struktur der AK
A
- auch in Ketten Disulfidbrücken > Peptidschleifen (Domänen)
- Domänenbezeichnung; Bsp.: CH1 = constant domain of heavy chain
- Ag-Bindungsstellen sind hypervariable Regionen
- bewegliche hinge-Region > Abstandsänderung möglich
- AK sind Glykoproteine (2-14% Kohlenhydratanteil)
5
Q
Was ist ein Paratop?
Was ist ein Epitop?
A
- Paratop = Ag-Bindungsstellen des AK = hypervariable Region > geformt nach Schlüssel-Schloss-Prinzip > bei Ag-Kontakt Konformationsänderung zu fester Bindung
- Epitop = beständiger Bereich des Ag, an den AK bindet (ca. 6 AS) > 1 Ag > verschiedene Epitope > verschiedene AK-Bindungsstellen
6
Q
Paratop-Epitop-Interaktion
A
7
Q
Antigenbindungsstelle im Ak
A
- Bindungsstellen im Fab-Fragment eines AK: > Taschen, Gruben, ausgedehnte und vorgewölbte Oberfläche
8
Q
Beschreibe die Entstehung humoraler Immunantwort
A
- Ag-Bindung an B-Zelle, Ag Prozessierung und T Helferzell-Aktivierung
- Signal von T-Helferzelle und Antigene regen B-Zelle zur Differenzierung in Plasmazelle an und Produktion spezifischer Antikörper
9
Q
Nenne die Aufgaben der humoralen Immunantwort
A
AK schützen auf drei Wegen: Neutralisierung, Opsonierung, Aktivierung des Komplements
10
Q
Beschreibe die Funktionen von Antikörpern
A
Neutralisierung:
- Abfangen von (toxischen) Produkten (Ag) > Phagozytose der Immunkomplexe
Opsonierung:
- markieren größerer Antigene > Phagozytose
Komplement-Aktivierung:
- gebundene AK (meist IgM) sind Rezeptoren für erstes Komplementprotein C1q (klassischer Aktivierungsweg) > Phagozytose
11
Q
Ak und Komplement auf bak. Oberfläche
A
- Klassischer Weg der Komplementaktivierung: Bindung von C1q an Ag (Bakterien)-Ak-Komplex
12
Q
Ak & Komplement frei in Lösung
A
- über Komplementrezeptor auf Erythrozyten werden Immunkomplexe aus Kreislauf entfernt
13
Q
Nenne weitere Funktionen von AK (Opsonierung, Sensibilisierung)
A
Opsonierung für NK-Zellen:
- erkennen Ag durch Fc-Rezeptoren der an Ag-gebundenen Ak.
- IgG-Fc Rezeptor auf NK Zellen > Granularfreisetzung
Sensibilisierung von Mastzellen und Basophilen:
- Zelle bindet mit Fc-Rezeptoren IgE
- gebundenes IgE erkennt und bindet Antigen: > Granularfreisetzung
14
Q
Beschreibe die Aktivierung von B-Zellen
A
-
Aktivierung Ak-prod. B-Zelle
* über Bindung von Ag an zellständiges monomeres IgM (BCR) + Wachstumsfaktoren (von APC u. T-Helferzelle) -
Expression von Rezeptoren für Wachstumsfaktoren
* Th steuert nun über Wachstumsfaktoren mehrere Teilungszyklen -
Differenzierung
* zu Ak-bildender Zelle (AFC: antibody forming cell) oder Gedächtniszellen (durch Wachstumsfaktoren der Th)
15
Q
Beschreibe die Aktivierung von B-Zellen durch 2 Signale
A
Für B-Zellaktivierung wird ein zweites Signal benötigt
Thymus-abhängige Antigene:
- Antikörperreaktion auf Antigene braucht Unterstützung durch antigenspezifische T Zellen > Zytokinproduktion > CD40/CD40L Interaktion > sowie MHC/Peptid Bindung
- Tiere oder Menschen denen T Zellen fehlen können schlecht AK-Reaktionen auslösen! (Bsp.: Mensch, HIV-Infektion)
Thymus-unabhängige Antigene:
- manche Komponenten (bakterielle Polysaccharide) können AK-Bildung ohne T-Helferzellen auslösen
- zweites Signal durch Quervernetzung von B-Zellrezeptoren und durch repetitive Epitope
16
Q
Wieso können B-Zellen nicht ohne T-Zellen aktiviert werden ?
A
- T-Helferzellen stimulieren erst die Proliferation der B-Zellen: > Expression des B Zell stimulierenden Liganden CD40L auf T Zelle > Freisetzung B-Zell-stimulierender Zytokine: IL-4, IL-5, IL-6
- Dann die Differenzierung antigenbindender B-Zellen: > Antikörpersezernierende Plasmazellen > Gedächtniszellen
- T & B-Zelle erkennen dabei dasselbe Antigen
17
Q
Beschreibe wie B- und T-Zellen das Epitop desselben Molekularkomplexes erkennen müssen, um in Wechselwirkung zu treten
A
- B-Zellen, die Antigene T-Zellen präsentieren und interagieren sind 10.000-fach effizienter als B-Zellen ohne T-Zell-Interaktion
- T-Helferzelle unterstützt nur B-Zellen, deren gebundenes Antigen ein für die T Zelle erkennbares Peptid enthält
18
Q
Beschreibe wie die T-Zelle auf B-Zelle trifft
A
- T-Zelle bindet B-Zelle, und exprimiert CD40L und IL-4
- die Bindung wird durch einen Ring von Adhäsionsmolekülen versiegelt (LFA/ICAM)
- es wird das Cytoskelett und der Sekretionsapparat (Golgi-Apparat) auf Kontaktstelle ausgerichtet
MTOC: Mikrotubuliorganisationszentrum
Talin: Cytoskelettprotein
19
Q
Beschreibe die B- und T-Zell-Interaktion in Lymphknoten und Milz
A
- Ag-bindende B-Zellen treffen in sekundärlymphatischen Organen (Milz, Lymphknoten) auf T-Zellen
- nach positiver Interaktion mit T Zelle differenzieren sich die B Zellen und bilden Primärfocus und Plasmablasten
20
Q
Plasmazellen
A
= antibody forming cells (AFC)
- letztes Differenzierungsstadium der B-Zelle
- kann nicht mehr Ag erkennen, nur noch Ak produzieren !
- in Blut u. Gewebe
- sind ausdifferenziert
- exprimieren kein MH2 mehr
- besitzen keine B-Zellrezeptoren mehr
- AK-Produktion erfolgt im Zytoplasma
21
Q
Vergleich Eigenschaften: B-Zelle/Plasmazelle
A
- Plasmazellen sezernieren viele Antikörper, können jedoch nicht mehr auf Antigene oder T-Helferzellen reagieren
22
Q
Keimzentren in Lymphfollikeln , Bildung Keimzentrum
A
- naive zirkulierende B Zellen gelangen über Blutgefäße in den Lymphknoten
- wenn B-Zellen auf Ag und spez. T-Helferzelle treffen werden sie aktiviert und bilden einen Primärfocus in den Marksträngen
- einige B-Zellen wandern aus dem Primärfokus in einen Primärfollikel und bilden ein Keimzentrum
- in den Keimzentren vermehren sich die B-Zellen schnell; Follikel in denen sich Keimzentren gebildet haben = sekundäre Follikel (proliferierende B-Zellen bilden den sekundären Follikel)
23
Q
Was passiert genau im Keimzentrum?
A
- im Keimzentrum differenzieren sich B-Zellen zu antikörperproduzierenden Plasmazellen oder B-Gedächtniszellen
- 3-4 Wochen nach Ag-Kontakt entstehen Keimzentren
- Plasmazellen verlassen die Keimzentren der LK über die efferenten Lymphbahnen und wandern u.a. ins Knochenmark
- Primärfokus führt zur schnellen Produktion spezifischer Antikörper
- Ereignisse in Keimzentren führen zur effektiven Ak-Antwort in chronischen Infektionen und Reinfektion
24
Q
Beschreibe die Affinitätsreifung in Keimzentren
A
- aktivierte B-Zellen mutieren in Keimzentren; Mutanten mit höherer Affinität werden selektioniert > es entstehen Plasmazellen, die hochaffine Ak sezernieren und hochaffine Gedächtniszellen
- zunächst Aktivierung von B-Zellen durch Interaktion mit T-Zellen außerhalb von Follikeln
- dann Wanderung aktivierter B-Zellen in Keimzentren
- durch Punktmutationen in den V-Regionen des BCR werden AS ausgetauscht
25
Wozu führt eine geringe Affinität des B-Zellrezeptors zu einem Antigen?
* **führen die Punktmutationen zu einem B-Zellrezeptor mit geringerer Affinität** zum Antigen \> die B-Zelle wird nicht effizient genug aktiviert
* es wird kein B-Zell-Rezeptor vernetzt und den T-Zellen kein Ag präsentiert
* so stirbt die B-Zelle durch **Apoptose**
26
Beschreibe die starke Affinität einer B-zelle zu einem Antigen: Ak-prod. Plasmazelle
* **einige Punktmutationen im BZR stärken die Affinität** des B-Zell-Rezeptors zum Antigen \> B-Zelle wird effizienter aktiviert
* Quervernetzung des B-Zell-Rezeptors und Unterstützung durch T-Zellen denen Ag präsentiert wird
* die Zellen durchlaufen mehrere Mutations- und Selektionszyklen: \> **hochaffine Tochterzellen entwickeln sich zu Ak-produzierenden Plasmazellen oder zu Gedächtniszellen**
27
Immunglobulin-Isotypen
* Variationen in der konstanten Ig schweren Kette resultieren in verschiedenen Ig Isotypen
* Anzahl der Isotypen variiert zwischen Spezies
28
Immunglobulin-Isotypen der Säugetiere
Hauptunterschiede: Fc-Teil, KH-Anteil, SH-Brücken
29
Immunglobulin-Isotyp M
* Monomer, wenn auf Zelloberfläche gebunden
* Pentamer im Plasma (10 Ag-Bindungsstellen)
* erster Ak in Phylogenese & Ontogenese
* **Halbwertszeit: 5d**
* einziger Ak, der ohne T-Zellhilfe gegen repetitive Epitope gebildet werden (z.B. Polysaccharide)
* sehr groß \> schlechte Diffusionsfähigkeit
* **Hauptfunktion: Komplementaktivierung**
30
IgG
* Haupt-Ak, 8-17 g/L
* Monomer
* **Halbwertzeit: 23d**
* 45% im Gewebe
* rel. klein \> gute Diffusionsfähigkeit (u.a. plazentagängig)
**Hauptfunktionen:**
* **Opsonierung**
* **NK-Sensibilisierung**
* **Neutralisation**
31
IgA
* IgA im aktiven Zustand: Dimer
* neigt zur Polymerisierung
* **Polymerisierung für Transport durch Epithel nötig**
* **Schleimhautimmunität, Muttermilch**
* hohe Syntheserate, **Halbwertszeit: 6d**
* geringe Konzentration
**Hauptfunktion:**
* **Neutralisation, verhindern Bindung von Bakterien**
32
IgA im Darmlumen
* Hauptsächlicher Ak im **Darmlumen: sekretiertes IgA**
* IgA wird von Plasmazellen in der Lamina propria synthetisiert und durch die Epithelzellen am Grund der Krypten ins Darmlumen transportiert
* **IgA-Dimer bindet an Schleimschicht im Darmlumen** und fungiert als Barriere als Krankheitserreger
33
IgE
* **Fc-Teil des IgE bindet stark an Mastzellen und (eosinophile) Basophile**
* Ag-Bindung \> Degranulation
* **Halbwertszeit: 3d im Serum, mehrere Wochen wenn membrangebunden an Zelle!**
* normalerweise sehr geringe Konzentration; bei allergischen Reaktionen 1000-fache Konz. möglich
* Konzentration auch bei Parasitenbefall erhöht
**Funktionen:**
* **Sensibilisierung von Mastzellen, Basophilen**
* **Opsonierung für Eosinophile**
34
Effektorfunktionen der Ak
* jeder Immunglobulinisotyp hat spezielle Funktionen
* Funktion von IgD bei der Differenzierung von B-Zellen
35
Beschreibe die Verteilung der Antikörperisotypen
* IgA: als Dimere durch Epithelien abgegebene Sekrete, auf Mukus
* IgE: Mastzell-assoziierter Ak vorallem unterhalb epithelialer Oberflächen
* IgG im Gewebe
* IgG und IgM vorallem im Blutplasma
36
Verteilung der Ak
37
Beschreibe die klonale B-Zell Selektion
* jeder Lymphozyt (B&T) kann nur ein best. Ag erkennen
* daher: nur geringer Anteil ist auf ein bestimmtes Ag spezialisiert!
* Problem: bei infektiösen Ag-Aufkommen müssen genug Ak gebildet werden
* Lösung: **Klonale Selektion (B& T-Zellen)**
* Ag-Bindung regt B-Zellen der *betreffenden Spezifität* zu Proliferation an
* innerhalb weniger Tage genügend B-Zellen dieser Spezifität
* Großteil wird zu Plasmazellen, einige zu Gedächtniszellen (bleiben erhalten, für Restimulation)
38
Verlauf der AK-Antwort
**AK-Antworten brauchen Zeit!**
* **IgM überwiegend in Frühphase** der Erstinfektion (5-7 Tage)
* **IgG erst nach 2 Wochen,** bei häufigem Ag-Kontakt, sehr effektiv \> Vorhandensein von **IgG spricht für fortgeschrittene Infektion**
39
Vergleich Primär-/Sekundär-AK Antwort
40
Beschreibe die höhere Affinität der Sekundärantwort
* Sekundärantwort-Ak haben höhere Affinität als Primärantwort-Ak
* **Umschaltung von IgM zu IgG (IgM keine Affinitätsreifung)**
* abhängig von Ag-Dosis: geringe Dosis \> höhere Affinität (mehr Konkurrenz um weniger Ag)
2 Mechanismen:
1. B-Zellen mit höherer Affinität haben mehr Ag-Kontakt \> Proliferation dieser Zellen
2. somatische Hypermutation in Ak-Genen in Keimzentren
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Immunglobulindefizienzen bei Hunden
verschiedene Hunderassen wie:
* Chinesischer Shar-Pei
* Schäferhunde
* Beagle
* Irischer Wolfshund
* Cocker Spaniel
leiden an:
* Caniner Demodikose
* Ohrentzündung (Otitis externa)
* Floh Allergie
* Nahrungsintoleranz
* Blasenentzündung (Zystitis)
* Bronchitis
Klinische Laboranalyse der Serums:
- normale IgG und IgM Werte, supprimierte IgA Werte
- IgA Werte schwanken von kein IgA bis wenig IgA
* selektive Immunglobulindefizienzen: häufigste Immundefizienzen bei Hunden
* 80% Chinesischer Shar-Peis haben IgA Defizienzen
* IgA ist der Isotyp auf Epitheloberfläche!
* ohne IgA: Infektionsrisiko massiv erhöht
* ohne IgA ist IgE oftmals mehr dominant: Allergie
Grund
* genetischer Defekt in C-Segment, welcher IgA H-Kette kodiert
* Zytokindefekt, TGF-b, welches IgA Switsch induziert
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