Antikörper

1

Einleitung

Antikörper, im Blut aller Wirbeltiere und des Menschen vorkommende Proteinmoleküle, die ein wichtiger Bestandteil des Immunsystems sind.

Antikörper werden auch als Immunglobuline oder Gammaglobuline bezeichnet (im engeren Sinn gelten nur die Moleküle der Immunglobulinklasse IgG als Gammaglobuline). Antikörper werden von B-Lymphozyten, speziellen Leukozyten, gebildet und haben vor allem die Aufgabe, den Körper gegen eingedrungene Fremdsubstanzen zu verteidigen. Jeder Antikörper ist gegen ein bestimmtes Antigen gerichtet, bei der Immunabwehr bildet er mit diesem einen Antigen-Antikörper-Komplex. Bei Antigenen handelt es sich häufig um Moleküle in der Zellwand von Bakterien oder in der Proteinhülle (dem Capsid) von Viren. Da es viele verschiedene Antigene gibt, die in den Körper eindringen, gibt es auch viele verschiedene Antikörper.

2

Antikörperbildung

Antikörper werden gebildet, nachdem ein entsprechendes Antigen in den Organismus gelangt. Im Körper kommt das Antigen in Kontakt mit Leukozyten, die dessen molekulare Struktur erkennen bzw. speichern. Durch T-Lymphozyten aktivierte B-Lymphozyten reagieren mit der Bildung von Antikörpern, deren Molekülstruktur genau zur Struktur des eingedrungenen Antigens passt. So kann sich der Antikörper mit dem Antigen chemisch verbinden (Schlüssel-Schloss-Prinzip); die komplementären (zueinanderpassenden) Bindungsstellen heißen Paratop (beim Antikörper) bzw. Epitop (beim Antigen).

Bindet sich der Antikörper an die Oberflächen von Bakterien, Viren oder Toxinen, werden diese Fremdkörper beseitigt oder neutralisiert. Hier wirken drei Mechanismen, einzeln oder gemeinsam: (1) die unmittelbare Inaktivierung durch Agglutination (Verklumpung); (2) die Aufnahme und Zerstörung durch Fresszellen, die das Antigen mit dem daran gebundenen Antikörper erkennen (siehe Endozytose); (3) die Zersetzung der Oberfläche von Krankheitserregern (im Zusammenwirken mit den Blutproteinen des Komplementsystems; siehe Immunsystem).

Tiere und Menschen besitzen keine Antikörper gegen Substanzen, mit denen sie noch nie in Berührung gekommen sind. Sie können aber so viele verschiedene Antikörper bilden, dass fast zu jeder unbekannten Molekülstruktur einer Fremdsubstanz ein entsprechender Antikörper passt. Dies hängt damit zusammen, dass die Gene für die Antikörpermoleküle während der Reifung der B-Lymphozyten rekombiniert (neu zusammengesetzt) werden oder mutieren. Bei einer aktiven Immunisierung (Impfung) werden Antigene verabreicht, um die Antikörperproduktion anzuregen bzw. um Gedächtniszellen (bestimmte Lymphozyten) zu prägen. Diese haben an ihrer Zelloberfläche Rezeptoren, die dem Paratop solcher Antikörper entsprechen.

3

Antikörpermoleküle

Ein Antikörper ist ein großes Molekül, zusammengesetzt aus dreidimensional gefalteten Proteinketten. Zwei längere Ketten (auch schwere Ketten genannt) und zwei kürzere (leichte) bilden ein Gerüst, das etwa die Form eines großen Ypsilons hat. An den Spitzen der beiden Seitenarme variieren sowohl die schweren als auch die leichten Ketten. Diese Variation in der Molekülstruktur macht die Bindung des Antikörpers an ein bestimmtes Antigen möglich. Es gibt frei schwimmende (humorale) Antikörper und solche, deren Stiel in der Plasmamembran von Immunzellen verankert ist, so dass nur die Arme herausragen (zellgebundene Antikörper).

Im menschlichen Organismus kommen fünf Klassen von Antikörpern vor. Sie werden mit den Buchstaben M, G, E, A und D bezeichnet; vorangestellt wird jeweils die Abkürzung Ig für Immunglobulin. Bei Antikörpern derselben Klasse sind die konstanten Regionen der schweren Ketten jeweils gleich. An einer Immunreaktion sind Antikörper verschiedener Klassen beteiligt. Alle Antikörper, die an einer Immunreaktion gegen ein bestimmtes Antigen beteiligt sind, haben dieselben Ketten im Bereich der Seitenarmspitzen (denn dort befindet sich das Paratop, an dem das Antigen gebunden wird).

IgM ist die erste Antikörperklasse, die bei einer Infektion mit einem neuen Antigen gebildet wird; sie wird auch bei Neugeborenen als erste produziert. IgM kommt sowohl als humoraler wie auch als zellgebundener Antikörper vor. Diese Klasse ließ früher (bevor man die Blutgruppen kannte) bei Bluttransfusionen das Blut verschiedener Blutgruppen verklumpen. Das gesamte IgM-Molekül besteht aus fünf sternförmig verbundenen Ypsilons. IgG ist mit einem Anteil von durchschnittlich 75 Prozent die vorherrschende Klasse im Blutserum von Erwachsenen. Sie entsteht bei einer Infektion erst rund drei Wochen nach den IgM-Antikörpern. Beim zweiten Kontakt mit einem Antigen wird IgG jedoch sehr rasch produziert. IgG-Antikörper können in der Schwangerschaft auch über die Plazenta in den Blutkreislauf des Embryos gelangen. Die Moleküle der Klasse IgA sind aus zwei aufeinanderstehenden Ypsilons zusammengesetzt. Sie finden sich vor allem im Speichel und werden in den Schleimhäuten der Körperöffnungen sezerniert. Dort bilden sie eine erste Barriere für Krankheitserreger; im Idealfall kann dadurch eine weiter reichende Immunantwort im Körperinneren vermieden werden. IgA stellt auch den überwiegenden Anteil der Antikörper in der Muttermilch. Die Klassen IgD und IgE sind im Blut sehr selten. IgE ist als Rezeptor in der Zelloberfläche von Mastzellen, bestimmten Granulozyten, an den meisten allergischen Reaktionen beteiligt. Deshalb wurde diese Substanz früher auch als Reagin bezeichnet. Auch bei einem Befall des Körpers durch Parasiten spielt IgE eine wichtige Rolle. Die Bedeutung von IgD ist noch nicht eindeutig geklärt, vermutlich spielt die Klasse bei der Aktivierung bzw. Differenzierung (Reifung) der B-Zellen eine Rolle.

4

Monoklonale Antikörper

Eine besonders hohe Antikörperkonzentration findet man im Blut von Patienten mit multiplem Myelom, einer Krebserkrankung. In den siebziger Jahren entwickelte man eine Methode, um diese Myelomzellen mit Lymphozyten zu verschmelzen, die man zuvor mit einem Antigen in Kontakt gebracht hatte. Aus jeder der dabei entstandenen Hybridzellen (Hybridome) gehen identische Nachkommen (ein Klon) hervor, die identische Antikörper mit einer bestimmten Struktur produzieren. Solche Antikörper nennt man monoklonal. Man wählt das jeweils passende Hybridom aus, um sich die gewünschten Antikörper zu verschaffen.

In der Medizin sind monoklonale Antikörper zu einem sehr nützlichen Hilfsmittel geworden, weil man damit zahlreiche Zell- und Gewebebestandteile markieren und identifizieren kann. Man erzeugt monoklonale Antikörper außer zur passiven Immunisierung z. B. auch zur Gewebetypisierung bei Transplantationen (die der Blutgruppenuntersuchung bei Transfusionen ähnelt) und um Medikamente im Körper an ganz bestimmte Stellen zu bringen. Mit Hilfe monoklonaler Antikörper können Autoimmunkrankheiten gelindert werden. Bei der Radioimmuntherapie zur Behandlung von Krebserkrankungen werden Antikörpermoleküle mit radioaktiven Isotopen gekoppelt, um Krebszellen möglichst gezielt zu zerstören. Dieses Prinzip ist auch Grundlage des Radioimmunoassays. Monoklonale Antikörper werden auch als Indikatoren in HIV-Tests eingesetzt sowie außerhalb der Medizin, u. a. in Schwangerschaftstests und in bakteriologischen Schnelltests der Lebensmittelkontrolle.