B-Zellen und humorale Immunität
Während T-Zellen hauptsächlich gegen intrazelluläre Bedrohungen kämpfen, richtet sich die humorale Immunantwort gegen extrazelluläre Erreger und deren Toxine. Das Wort „humoral" stammt von „Humor" – in der alten Medizin die Bezeichnung für Körperflüssigkeit. Antikörper zirkulieren in den Körperflüssigkeiten, hauptsächlich im Blut und in der Lymphe, und können so nahezu jeden Ort im Körper erreichen.
Antigene und Epitope: Was B-Zellen und Antikörper erkennen
Ein Antigen ist ein Molekül, das von der Immunantwort erkannt werden kann. Dies können Proteine, Polysaccharide, Lipide oder Nukleinsäuren sein – im Grunde jede ausreichend große und komplexe Struktur. Die meisten Antigene sind Bestandteile von Mikroorganismen, aber auch Pollen, Nahrungsmittelproteine oder Transplantate können als Antigene wirken.
Entscheidend ist die Unterscheidung zwischen Antigen und Epitop: Das Antigen ist das gesamte Molekül, etwa ein virales Hüllprotein. Ein Epitop ist der kleine Bereich innerhalb des Antigens, an den ein spezifischer Antikörper bindet. Ein großes Antigen kann viele verschiedene Epitope enthalten, und verschiedene Antikörper können an verschiedene Epitope desselben Antigens binden. Epitope können entweder aus einer kontinuierlichen Aminosäuresequenz bestehen (lineares Epitop) oder aus Aminosäuren, die räumlich nahe beieinander liegen, aber in der Sequenz weit auseinander sind (konformationelles Epitop).
B-Zell-Rezeptoren und die von ihnen produzierten Antikörper können intakte, dreidimensionale Epitope auf ganzen Proteinen erkennen. T-Zell-Rezeptoren dagegen erkennen nur kurze Peptidfragmente, die auf MHC-Molekülen präsentiert werden – ein wichtiger Unterschied zwischen den beiden Lymphozytentypen.
B-Zell-Aktivierung: Der Weg zur Antikörperproduktion
B-Zellen benötigen für ihre vollständige Aktivierung zwei Signale. Das erste Signal kommt von der Bindung eines Antigens an den B-Zell-Rezeptor auf der Zelloberfläche; dieser Rezeptor ist im Grunde ein membrangebundener Antikörper. Das zweite Signal liefert eine aktivierte T-Helferzelle: Die B-Zelle nimmt das Antigen auf, verarbeitet es und präsentiert Fragmente davon auf MHC-Klasse-II-Molekülen. Eine T-Helferzelle, die diesen Komplex erkennt, bindet daran und liefert über direkten Zellkontakt und ausgeschüttete Zytokine das notwendige Aktivierungssignal.
Nach Erhalt beider Signale beginnt die B-Zelle zu proliferieren und sich zu differenzieren. Sie entwickelt sich zur Plasmazelle – einer hochspezialisierten Zelle, deren einzige Aufgabe die Massenproduktion von Antikörpern ist. Eine einzelne Plasmazelle kann mehrere tausend Antikörpermoleküle pro Sekunde produzieren. Diese Antikörper werden ins Blut und in die Lymphe abgegeben und zirkulieren im ganzen Körper.
Die humorale Immunantwort: Drei Wirkungsweisen von Antikörpern
Antikörper beteiligen sich auf drei Wegen an der Immunabwehr.
Neutralisierung: Antikörper binden an bakterielle Toxine oder an Viren und blockieren deren Bindungsstellen. Ein mit Antikörpern bedecktes Virus kann keine Zellen mehr infizieren, ein neutralisiertes Toxin nicht mehr an seine Zielrezeptoren binden. Die antikörperbedeckten Komplexe werden von Makrophagen aufgenommen und abgebaut. Dieser Mechanismus ist besonders wichtig bei Erkrankungen durch Toxine; Impfungen gegen Tetanus und Diphtherie zielen darauf ab, neutralisierende Antikörper zu induzieren.
Opsonisierung: Antikörper, die an Bakterien gebunden sind, markieren diese für die Phagozytose. Makrophagen besitzen Rezeptoren für den Fc-Teil von Antikörpern (den „Schwanz" des Y-förmigen Moleküls). Ein mit vielen Antikörpern bedecktes Bakterium wird von Makrophagen hundertfach effizienter erkannt und aufgenommen als ein unmarkiertes.
Komplementaktivierung: Antikörper, die an Bakterien gebunden sind, können das Komplementsystem über den klassischen Weg aktivieren. Dieses bildet dann den Membranangriffskomplex, der die Bakterienmembran perforiert und zur Lyse führt. Gleichzeitig lagern sich Komplementfaktoren wie C3b an die markierten Bakterien an und verstärken die Phagozytose weiter.
Das perfekte Zusammenspiel
Was die humorale Immunantwort so wirkungsvoll macht, ist das Zusammenwirken aller Komponenten. Dendritische Zellen nehmen Antigene auf und präsentieren sie T-Zellen. T-Helferzellen aktivieren B-Zellen und Makrophagen. B-Zellen produzieren Antikörper, die neutralisieren, opsonisieren und das Komplement aktivieren. Zytotoxische T-Zellen töten infizierte Zellen. Regulatorische T-Zellen verhindern, dass das System überreagiert. Jede Komponente hat ihre Rolle, und jede ist auf die anderen angewiesen. Die adaptive Immunantwort braucht einige Tage bis zur vollen Wirksamkeit, ist dann aber hochspezifisch und sehr effektiv.