Vorlesung 8: B-Lymphozyten und Antikörper

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1 Vorlesung 8: B-Lymphozyten und Antikörper Diversität -somatische Rekombination -somatische Hypermutation (können nur B-Lymphozyten) -Isotypen und Klassenwechsel Somatische Hypermutation(=zufällig) 1-Ag-Erkennung mittels naiven BZR 2-Proliferation und Hypermutation 3-erneuter Kontakt mit Ag 4-Proliferation und Hypermutation so entsteht ein BZR der eine noch höhere Affinität (=Affinitätsreifung) zum Ag hat -die somatische Hypermutation erfolgt in den Keimzentren der sekundär lymphatischen Organe Isotypen und Klassenwechsel -jedes Antikörpermolekül hat einen Isotyp der schweren Kette (IgM,IgG ) Klassenwechsel -Jede Antikörperproduktion beginnt mit IgM-Antikörpern -die Ag-erkennenden VDJ-Elemente der schweren Kette, sowie die leichte Kette bleiben unverändert an der Ag-Erkennung ändert sich durch den KW also NICHTS! -gewechselt wird jedoch die konstante (Effektor) Region der schweren Kette KW auf Ebene der DNA -vor jedem DNA Abschnitt der für eine konstante Kette codiert liegt eine Switch Region CAVE: Nicht vor Cγ 3 -ähnlich wie bei der somatischen Rekombination kommt es zur Exzision von DNA und Umlagerung von Gensegmenten Looping out Sequenzen zwischen zwei verschiedenen Switch Regionen werden herausgeschnitten und die Enden neu verbunden -es können mehrere Umlagerungen aufeinander folgen T-Zell-Hilfe beim Klassenwechsel -T-Zellen binden mit ihrem CD154 am CD40 der B-Zelle (=Ko-Stimulation) -T-Zelle bilden Zytokine die den KW unterstützen (z.b. TGF-β/IL-5 begünstigen KW zu IgA) Klinik -Hyper-IgM-Syndrom -ist eine angeborene Immundefizienz mit rezidivierenden Infektionen und sehr hohem IgM- Spiegel, alle anderen Immunglobuline haben einen sehr niedrigen Titer -Ursache ist eine Mutation im CD154 der T-Zellen, damit fällt die Hilfe beim KW weg Merke -V(D)J Rekombination bei T-Zellen und B-Zellen -Klassenwechsel und Hypermutation nur bei B-Zellen! Effektorfunktionen -Antikörper -Fc-Rezeptoren -Gedächtnis Antikörper Effektorfunktionen -Neutralisierung (Antikörper verhindern die Bindung von Pathogenen oder Toxinen an Zellen) -Opsonisierung (erleichtern die Phagozytose von Pathogenen durch z.b. Makrophagen) -Complement-Aktivierung (=klassischer Weg) bei der Opsonisierung und Complement-Aktivierung spielen die Fc-Rezeptoren eine wichtige Rolle Fc-Rezeptoren -verbinden die Antigenspezifität der Antikörper mit den Effektormechanismen der angeborenen Immunität Merke: - FcγR IIB ist ein inhibierender Rezeptor -B-Zellen und Plasmazellen exprimieren nur den inhibitorischen FcγR IIB -T-Zellen exprimieren KEINE FcR -FcRs spielen KEINE Rolle bei der Komplmentaktivierung (ABER der Fc Teil der Ak)

2 Immunregulation durch FcγR 1-Monozyten/Makrophagen: oxidativer Burst, Freisetzung proinflammatorischer Zytokine 2-Neutrophile: Freisetzung von Chemokinen und zytotoxischen Mediatoren, Phagozytose 3-Mastzellen/Basophile: Freisetzung von Mediatoren (Histamin) und Chemokinen 4-Dendritische Zellen: Ag-Präsentation, Modulation der DC-Aktivierung Antikörper-vermittelte Zytotoxizität -NK-Zelle bindet mit ihrem Fc-Rezeptor an den Fc Teil eines Antikörpers, der mit seinem Fab-Teil an den MHC/Peptid-Komplex einer infizierten Zelle gebunden hat durch die Bindung entlässt die NK-Zelle ihre Granula Untergang der Zielzelle Gedächtnis Wanderung der B-Zellen 1-unreife B-Zelle entwickelt sich im Knochenmarkt 2-naive B-Zelle mit BZR (IgM) entsteht 3-im Keimzentrum kommt es zum Ag-Kontakt und zur Differenzierung zu follikulären B-Zelle 4-diese kann sich zu einer kurzlebigen Plasmazelle oder zu einer Gedächtniszelle differenzieren 5-die Gedächtnis B-Zelle muss ständig durch PAMPs, Antigene und Zytokine stimuliert werden (sonst Apoptose) 6-die Gedächtniszelle kann sich nun zu einen Plasmablast differenzieren, wenn diese nun bestimmte Zytokinrezeptoren auf seiner Oberfläche exprimiert, kann er zurück in das Knochenmark gelangen 7-im Knochenmark angekommen, produziert die langlebige Plasmazelle nun kontinuierlich Antikörper niedrigen Titers Eigenschaften der B-Lymphozyten und Plasmazellen Ruhende B-Zelle -keine konstitutive Immunglobulin-Sekretion Plasmablast -zur konstitutiven Ig-Sekretion fähig, Membran-Ig ist hoch Plasmazelle -produziert immer die gleichen Antikörper -ist NICHT mehr zur Proliferation, somatischen Hypermutation sowie zum KW fähig Toleranz -die unreife B-Zelle sieht im Knochenmark entweder: 1-ein polyvalentes Selbst Molekül -starke Bindung durch die vielen Epitope -körpereigene Strukturen dürfen jedoch nicht so stark gebunden werden, daher geht die Zelle in die Apoptose 2-lösliches Selbst Molekül -bei Bindung löslicher Selbst Moleküle wandert die B-Zelle in die Peripherie aus bleibt zunächst im Zustand der Anergie, bei unmittelbar Ag-Kontakt ist die Zelle nicht aktivierbar -die Zelle bekommt eine zweite Chance 3-kein Selbst Molekül -Auswanderung in die Peripherie und Differenzierung zur reifen B-Zelle Rezeptor-Editing Intolerante B-Zellen bekommen eine 2. Chance -wenn eine unreife B-Zelle schon im Knochenmark mit einem Antigen in Kontakt kommt, kann es zur Ausbildung autoreaktiver Rezeptoren kommen -κ-kette wird zurück genommen und es kommt zur λ-gen Umlagerung Editierter Rezeptor entsteht

3 Diagnostischer Nachweis -ELISA -Western Blot -Immunfluoreszenz Enzyme-Linkes-Immuno-Sorbent-Assay (ELISA) -mit der ELISA können Antigene und Antikörper nachgewiesen werden 1-Ag kommt auf Platte 2-Patientenserum mit Antikörpern gegen das bekannte Ag zusetzen 3-überschüssige Antikörper werden weggewaschen 4-Enzymgekoppelte Anti-Antikörper werden zugesetzt und binden 5-Enzymatische Reaktion mit Farbumschlag wenn Antikörper im Serum waren 6.Farbreaktion wird mit Photometer quantifiziert IgG, IgM, Proteine, Toxine usw. können nachgewiesen werden Sandwich ELISA -Platte ist nicht mit dem Antigen, sondern mit dem Antikörper besetzt -die Antikörper binden, wenn vorhanden das Ag -Zusatz von Enzymmarkierten monoklonalen Antikörpern -Enzymreaktion und photometrische Quantifizierung -Bsp. HCG-Nachweis (Schwangerschaftstest) Immunfluoreszenz -weist Antikörper gegen Zellbestandteile nach -Zusatz von Fluoreszenzmarkierten Antikörpern gegen humanes Ig Coombs Test -Nachweis von Antikörpern gegen Erythrozyten -wenn auf den Erys humane Ak haften, lassen diese sich durch Antikörper gegen humane Ak nachweisen sichtbar durch Agglutination Direkter Coombs Test -wenn Erys mit Ak beladen sind Indireker Coombs Test -wenn Ak im Serum nachgewiesen werden sollen -Test Ery s werden zuvor mit Serum des Patienten inkubiert -sind Ak im Serum, sind die Erys danach mit Ak besetzt -nach auswaschen, werden Anti Human Globuline zugesetzt -wenn Ak im Serum waren und gebunden haben kommt es zur Agglutination Medizinische Anwendung, Monoklonale Antikörper(Mak) -sind Ak, die von einem einzigen B-Zell-Klon produziert Herstellung 1-Maus Immunisierung z.b mit TNF-α 2-Fusion von Plasmazellen der Maus mit Myelomzellen die nicht zur Ig Bildung fähig sind 3-Klonierung in Selektionsmedium 4-In vitro Analyse und Gewinnung der monoklonalen Ak Therapie, Forschung, Diagnose Anwendung -Psoriasis: Blockade von LFA-1 durch Mak Monoklonale Antikörper -Je höher der humane Anteil, desto geringer die Immunität, länger die HWZ, bessere Effektorfunktion Vorlesung 9: Hypersensitivitätsreaktionen Hypersensitivität vom Typ I -Anaphylaktische Reaktion: biphasischer Verlauf Zeitlicher Ablauf von Mastzell Antworten -innerhalb weniger Minuten nach Aktivierung kommt es zur Mastzelldegranulation und auch zur Induktion der Bildung von Zytokinen z.b. TNF, IL-4 -durch die zuvor gebildeten Zytokine kommt es nach mehreren Stunden zur zweiten Degranulation

4 Hypersensitivität: 4 Reaktionen Hypersensitivitätsreaktionen vom Typ 1 (Anaphylaxie) -Mastzellen exprimieren FcεR auf ihrer Oberfläche, an diesen binden IgMs mit ihrem Fc Fragment und dienen der Mastzelle so als Rezeptor -bindet ein lösliches Antigen am IgM, kommt es zu Mastzellaktivierung und Degranulation (Histamin, Leukotriene, Prostaglandine, Zytokine) -wichtig bei Asthma, Heuschnupfen, Anaphylaxie -alle NICHT-parasitären Ag, die nicht von einem Parasiten kommen, können allergen sein Instruktion der Th-Zellen durch DC -manche Viren oder Allergene induzieren die Produktion von Thymic Stromal Lymphopoetin durch innate Immun Zellen -unter verschiedenen Mechanismen kann dies bewirken, dass die DC in den naiven Th-Zellen die Th2 Differenzierung anregen IgE-Diagnostische Bedeutung -Nachweis von IgE zeigt nur die Sensibilisierung an und nicht das eine Allergie vorliegt -Diagnose Allergie- wird klinische gestellt Wesentliche Komponenten der Typ 1 Reaktion -IgE kann an den FcεR binden = Mastzellrezeptor erst wenn ein Allergen an IgE bindet und es zur Kreuzvernetzung kommt, werden die Mastzell-Effektorfunktionen aktiviert -andere Effektorzellen der Typ 1 Reaktion : Eosinophile, Basophile Pathomechanismen der akuten und chronischen Reaktion 1.Das Allergen bindet an IgE der Mastzellen, dies führt zur Aktivierung und Degranulation. Weiterhin produziert die Mastzellen IL-4, welches den Wandel der B-Lymphozyten zu Plasmazellen unterstützt. Die Plasmazellen produzieren nun entsprechende IgMs, die wiederum als Rezeptoren der Mastzellen Verendet werden können. Durch das IL-5 der Mastzellen werden auch die Eosinophilen aktiviert. Das Allergen kann auch von DC phagozytiert und entsprechend auf MHC II präsentiert werden. T-Zellen binden den MHC/Peptid Komplex und werden aktiviert. Dies führt durch die Freisetzung von Zytokinen wiederum zur Aktivierung der Eosinophilen, Mastzellen und Basophilen. Diese wirken mit ihren Mediatoren auf das Gewebe (z.b. Bronchen) ein. Die Zielzellen (Gewebe) können nun auch wieder aktivierend oder inhibierend auf diese Zellen rückkoppeln. Therapie -Hyposensibilisierung durch Allergen-Injektion in aufsteigender Dosierung, wirkt am besten, je früher man anfängt -Anti-IgE bindet an das Fc-Fragment des IgEs und blockiert somit die Bindung Hypersensibilitätsreaktionen vom Typ 2 (humoral-zytotoxisch) -Verursacher sind Antikörper (IgG) gegen zellgebundene Antigene -membrangebundene Ags auf der Zelleoberfläche werden vom Fab Fragment der IgGs gebunden -CTL binden mit ihrem FcγR am Fc Fragment der gebundenen Antikörper und zerstören die Zielzelle und/oder die gebundenen Antikörper führen zur Komplementaktivierung -kann sich gegen körpereigene- und fremde Zellen richten -Bsp. M.haemolyticus neonatorum (Rh.antigen), AB0 Antigene-Transfusionsreaktionen Hypersensibilitätsreaktionen vom Typ 3 (Immunkomplex vermittelt) -verursacher sind Immunkomplexe -Immunkomplexe jeweils mehreren Antigen- und Antikörpermolekülen (IgG) bilden sich -Komplement bindet an die Fc Fragment der Antikörper -dadurch wird die Phagozytose der Komplexe durch Zellen, die Komplement Rezeptoren exprimieren, ermöglicht -wenn zu viele IC entstehen, kommt es zu Gewebeschädigungen durch Typ III Hypersensibilitätsreaktionen (Aktivierung von Neutrophilen u.a. Effektorzellen -Bsp. Vasculitis, Glomerulonephritis, Arthritis, SLE Hypersensitivitätsreaktionen vom Typ 4 (T-Zellvermittelt) -wird, da erst nach Stunden voll ausgebildet, auch als Hypersensitivitätsreaktion vom verzögerten Typ (DTH-delayed type hyperensitivity) bezeichnet

5 -ist wie die anderen Hypersensitivitätsreaktionen per se nicht pathologisch. Erst wenn die Reaktion sich gegen die falschen Antigene richtet, am falschen Ort oder überschießend stattfindet, entstehen klinische Symptome -Effektormechanismen durch Th1, Th2 und CTL -Bsp. Kontakt-Dermatitis, Transplantatabstoßung Vorlesung 10 : Autoimmunität Autoimmunität -antigenspezifische adaptive Immunantwort gegen Selbst Antigene -Prävalenz: ca. 5-7% Wie wird Autoimmunität normalerweise verhindert -T-Zellselektion im Thymus T-Zellen, di e zu stark auf Selbst- Ag reagieren, gehen in die Apoptose -Merke: Autoreaktive Lymphozyten sind Teil des gesunden Repertoires, sie machen aber halt auch keine Symptome -Extrathymische Mechanismen sind wesentlich für die Induktion und Aufrechterhaltung von T-Zelltoleranz wichtig ist, dass die T-Zellen kreuzreaktiv sind sie können mit einem TZR mehrere Antigen erkennen dazu zählen auch die autoreaktiven T- Zellen Immunologische Ignoranz -AutoreaktiveT-Zellen sind harmlos, solange sie von ihrem Antigen getrennt bleiben -naive T- Zellen zirkulieren im Blut und den sekundären lymphatischen Organen. Sie gelangen normalerweise NICHT in anderen Organe. -manche Organe sind immunologisch privilegiert sie exprimieren Fas L, dadurch werden eindringende T-Zellen zur Apoptose gebracht (auch in der Peripherie) -CD8 + Zellen können ohne Hilfe von CD4 + T-Zellen keine Gewebeschaden induzieren Erreger, die nicht in die sekundär lymphatischen Organe gelangen können damit nicht erkannt werden Mechanismen der peripheren Toleranz Rolle der APC für die periphere Toleranz -APC erkennen das Antigen mittels ihrer PRRs, dies kann zur Proliferation und Aktivierung von Effektorfunktionen führen oder es erfolgt eben keine Aktivierung. Das heißt jedoch nicht, dass die T-Zellen dann gar nichts machen, vielmehr werden die durch die Vernachlässigung in die Apoptose oder Anergie geschickt. T-Zell Toleranz: periphere Deletion -Autoraktive T-Zellen können auch in der Peripherie durch Apoptose beseitigt werden T-Zell Tolleranz: Inhibition -T-Zellen exprimieren Rezeptoren, die inhibitorische Signale empfangen können (CD152) T-Zell Toleranz: Regulation -regulatorische T-Zellen dämpfen die Immunantworten -wesentlicher Phänotyp:CD4 +, CD25 +, FoxP3 + Mechanismen der B- Zelltoleranz -klonale Deletion Apoptose durch Inhibition der Überlebenssignale oder Aktivierung der Todesrezeptoren -Rezeptor Editinig -B-Zell intrinsische Mechanismen Anergie, Downregulation der BZR, Upregulation der CD5 -B-Zell extrinsische Mechanismen Fehlen der T-Zellhilfe oder Überlebenssignale Merke: -trotz der thymischen Selektion gehören autoreaktive T- und B- Zellen zum normalen physiologischen Repertoire gesunder Individuen -normalerweise richten diese Zellen dennoch keinen Schaden an, weil sie von Mechanismen der peripheren Toleranz unter Kontrolle gehalten werden

6 Autoimmunkrankheiten/beteiligte Zellen Klinik -Immune-thrombocytopenic Purpura (ITP) bilden Antikörper gegen Thrombozyten -M. Basedow (Grave s Disease) bilden Antikörper, die an den TSH Rezeptor binden und hier eine agonistische Wirkung induzieren -Hashimoto Hypothyreose unter pathologischen Bedingungen können manche Zellen durch INF-γ auch MHC II exprimieren präsentieren jetzt das Ag und dies führt zur Progredienz der Erkrankung -Pemphigus Valgus: Antikörper gegen E-Cadherin -Systemischer Lupus erythematodes (SLE) -Multisystemerkrankung -Multiple immunologische Parameter beteiligt..ak, Complement -Krankheitsbeginn typischer Weise ca. 20 LJ -Frauen >Männer -Rheumatoide Arthritis -symmetrische periphere Polyarthritis mit Systembeteiligung -Krankheitsbeginn ca. 35 LJ -Frauen>Männer -Ca % Rheumafaktor + (Anti-IgG Antikörper, typischerweise IgM anti IgG) -charakteristische Autoantikörper: gegen zitrullierte Peptide z.t. schon viele Jahre vor Krankheitsausbruch nachweisbar Pathogenetische Effektorfunktionen der B-Lymphozyten 1-Antikörper (agonistische Ak, neutralisierende Ak, Makrophagenaktivierung ) 2-Immunkomplexe und Complement (je nachdem wo sich die Komplexe ablagern, entstehen unterschiedliche Symptome) Merke: -B-Zelldepletion mit einem mak ist ein erfolgreiches therapeutisches Prinzip bei Autoimmunkrankheiten T-Lymphozyten und Autoimmunkrankheiten Die Empfänglichkeit für Autoimmunkrankheiten ist mit HLA assoziiert -M. Bechterew HLA = B27 -Rheumatische Arthritis DR4 -Multiple Sklerose DR2 Wie Autoimmunität entsteht Arthritis: Inflammation and Destruction -auf die z.b. Fibroblasten sind zur Zytokinproduktion befähigt, diese Zytokine wirken nun wieder auf die APC und T-Lymphozyten pro-/antiinflammatorisch zurück -durch Anregung anderer mesenchymaler Zellen z.b. Osteoklasten kommt es dann zur Gewebeschädigung und zum Substanzverlust am Knochen. Die Aktivierung erfolgt hier durch die MMPs, Cathepsine der Fibroblasten sowie durch verschiedene Mediatoren der Zellen des Immunsystems Merke: Auch nicht-immun Gewebszellen spielen bei der Pathogenese von Autoimmunität eine Rollen Welche Autoantigene werden erkannt? Multiple Sklerose -T-Zell vermittelte Demyelinisierung MBP (Myelin-Ag) werden von APC auf HLA-DR2 präsentiert TZR Immunreaktion Rheumatische Arthritis -die auslösenden Antigene sind noch nicht bekannt -derzeit keine sicheren Hinweise auf gelenkspezifisch exprimierte Antigen als Ziel der autoimmunen Attacke -Arthritis durch Autoimmunität gegen systemisch exprimierte Antigene oder bei systemischen Alterationen im Immunsystem bei Tiermodellen -bei einigen humanen Autoimmunkrankheiten: AutoAk gegen systemische Ag diagnostisch bedeutsam Ak gegen zitrullinierte Peptide bei rheumatischer Arthritis

7 Überwindung der immunologischen Toleranz -an der Pathogenese von Autoimmunkrankheiten sind beteiligt: -Umweltfaktoren (haben wohl den größten Einfluss) -Immunsystem -genetische Faktoren (Frauen>Männer) Gen-Umweltreaktionen -HLA-DR (ACPA=antibodies to citrullinates protein antigens) und Rauchen bei rheumatoider Arthritis jeder Faktor für sich allein erhöht das Risiko nur gering, beide zusammen deutlich Therapeutische Konzepte -Zytokinblockade -Zytokinneutralisierung mittels monoklonaler Antikörper z.b. gegen TNF-α (Infliximab) oder gegen IL-6 -Rezeptorblockade durch Antagonisten oder entsprechende monoklonale Ak -Aktivierung antiinflammatorischer Signale IL-10 Vorlesung 11: Impfung Immunität: aktiv und passiv Passive Immunität -mütterliche Antikörper -Immunglobuline (Präparationen aus humanen-pools) -Antitoxin (Antiseren von Tieren, die mit dem entsprechenden Antigen immunisiert wurden) -Monoklonale Antikörper Aktive Immunität -natürliche Infektionen -Impfungen Lebendimpfstoffe Attenuierte Lebendimpfstoffe -Typhus, Polis (Sabin-Impfung), Mumps, Masern, Varizella Zoster, Gelbfieber, BCG -wiederholte Passagen eines Pathogens durch Zellkulturen oder nicht humane Wirtsorganismen das Ergebnis sind Mutationen und dadurch eine stark verminderte Pathogenität bei erhaltener Antigenität -Vorteil ist die bessere Immunantwort Mögliche Komplikationen -können in seltenen Fällen Symptome wie bei der Krankheit, gegen die geimpft wird, verursachen daher auch heute keine routinemäßige BCG-Impfung Neugeborener -attenuierte Lebendimpfstoffe können in seltenen Fällen wieder pathogen werden (Revision) Revision -Beispiel: Polio -der Impfstoff nach Sabin revertiert ca. 1 x pro Impfdosen -durch schlechte hygienische Bedingungen kann dieser revertierte pathogene Stamm in die Trinkwasserversorgung kommen und zu Infektionen führen Polio kann nur ausgerottet werden, wenn flächendeckend der parenteral zu applizierende inaktive Impfstoff nach Salk verwendet wird Rekombinant 1-Das pathogene Virus wird isoliert 2-Isolierung des Virulenz- Gens 3-entsprechende Gen wird so verändert, dass es nicht mehr pathogen ist.. ABER immer noch immunogen

8 Totimpfstoffe -Inaktivierte Pathogene -Toxoide (Tetanus) -rekombinante Proteine benötigen Adjuvantien (Verstärker) -Kapselantigene Nachteil -Booster-Immunisierung notwendig -V.a. humorale Immunantwort -dabei aber kaum IgA Aktive Immunisierung Inaktivierte Pathogene als Impfstoff -Herstellung meist mittels Formalin-Inaktivierung -Bsp. Influenza, Röteln, Hepatitis A, FSME, Rabies Cholera, Typhus, Pertussis -Nachteil: Booster-Immunisierung notwendig, V.a. humorale Immunantwort, kaum IgA -Risiko besteht in einer nur inkompletten Inaktivierung Influenza-Epidemien: Wo ist das immunologische Gedächtnis -Influenza Virus entkommt der immunologischen Gedächtnisantwort durch: 1.Antigenshift Pandemien -Recombination von H1N1 mit H2N2 -bisher gibt es nur drei Kombinationen bei human-adaptierten Influenzaviren: H1N1, H2N2 und H3N2 2.antigendrift Epidemien -Punktmutationen unter dem Druck der Immunantwot -meist Hämagglutinin Adaptation an neue Spezies dabei aber Influenzaimpfung ein Totimpfstoff Inaktivierte Totimpfstoffe 1-Inaktivierte Pathogene z.b. Influenza Virus - Virusproduktion auf Hühnereiern - KEIN Adjuvanz notwendig 2-Toxoide -Herstellung durch rekombinante Produktion, dann Formalin-Inaktivierung -Diphtherie, Tetanus, Cholera -Nachteil: Booster-Immunisierung notwendig v.a. humorale Immunantwort, kaum IgA derzeit noch keine Impfung gegen Exotoxine von Streptokokken und Staphylokokken 3.rekombinante Proteine -HBsAg (Hepatitis B), HPV Capsid Proteine -Nachteile: : Booster-Immunisierung notwendig, V.a. humorale Immunantwort, kaum IgA 4.Kapselantigene -Hintergrund ist, dass die Virulenz von Bakterien oft abhängig von der Polysacchridkapsel ist -Bsp. Strep. Pneumoniae, N. meningitides -Nachteil ist, dass es nicht zur T- Zellaktivierung kommt Konjugat-Impfstoff: An die Kapsel-Zuckermoleküle wird ein Eiweißmolekül gebunden, das es den T- Lymphozyten erleichtert, den Erreger zu erkennen. -Das Polysaccharid-Protein Konjugat kann von APC und B-Zellen präsentiert werden. Die präsentierten Konjugate werden von T-Zellen erkannt B-Zellhilfe Antikörperbildung und B-Memory Zellen

9 Herdenimmunität, PCV7: direkte und indirekte Effekte -verminderte Infektionsraten bei Impflingen -verminderte Rade gesunder Träger unter den Impflingen direkt -verminderte Rate AB- resistenter Besiedlungen bei Impflingen -verminderte Infektionsraten auch bei NICHT geimpften Herdenimmunität = indirekt -vermehrte Rate gesunder Träger mit Nicht-Impfstämmen Adjuvantien und Dauer des Impfschutzes -keine Immunantwort ohne Gefahrensignal Totimpfstoffe -keine immunantwort ohne Adjuvanz -Adjuvantien gehören immer zum Totimpfstoff dazu -am häufigsten wird Aluminiumhydroxid eingesetzt -im DTP-Impfstoff ist ein natürliches Adjuvanz enthalten: D iphtherie Toxin + T etanus Toxin + Bordetella P ertussis Erwartungen an Adjuvantien -geringere Impfstoff-Dosis -Induktion zellulärer Immunität -weniger Immunisierungen -Feinsteuerung der Immunantwort (Zytokine, Isotypen) -besseres Gedächtnis Infektionen, gegen die es noch keine Impfstoffe gibt Erfolgreiche Impfkampagnen: Voraussetzungen -erfolgreiche Immunantwort muss möglich sein -Erkranke müssen die Infektionen überwinden können -es darf nur wenige unterschiedliche Stämme des Pathogens geben -die antigene Variabilität muss gering sein -Pathogen sollte möglichst keine Reservoirs außer Menschen haben -es muss einen wirksamen Wirkstoff geben Noch keine Impfstoffe gegen: -Malaria -HIV /AIDS -Tuberculose Probleme bei Malaria -geringe protektive Memory-Response nach natürlicher Infektion -Antigen sind hoch variabel und gering immunogen Neuere Impfstrategien -DNA-Impfstoffe -Rekombinantes Vaccinia Virus induzieren auch zelluläre Immunantworten -Dendritische Zellen als Impfstoff Impfen gegen Krankheiten, die keine Infektionen sind? -Autoimmunkrankheiten -Allergien / Asthma -Tumorerkrankungen -HBV chron. HepB Hepatozelluläres Ca. Schutz durch HBV-Impfstoff -HPV genitale Infektion Cervix Ca Schutz durch Impfung -Prostata Ca Sipuleucel-T -M. Alzheimer Impfen nach durchgemachter Infektion? -Bsp. Herpes zoster Risiko steigt mit Alter an -auch bei durchgemachter Infektion ist eine Impfung sinnvoll Immunseneszenz Nebenwirkungen -häufig: Rötung und Schwellungen, leichtes Fieber, Übelkeit, Erbrechen -weniger häufig:fieberkrämpfe -selten: schwere allergische Reaktionen -sehr selten:guillian-barre Syndrom

10 Merke: -Lymphozyten sind die Träger des immunologischen Gedächtnisses -Lebendimpfstoffe könne in seltenen Fällen revertieren oder die Krankheit auslösen -Totimpfstoffen brauchen Adjuvanz. Ohne, keine Immunantwort -Adjuvanz seit 1932 AI(OH) 3, aktuell multiple Neuentwicklungen -Immunseneszenz VZV Impfung im Alter auch nach durchgemachter Infektion -Impfungen gegen Krankheiten, die keine Infektionskrankheiten sind werden entwickelt Vorlesung 12: Complement Prinzipielle Mechanismen 1-Erkennung des Pathogens durch Complement Moleküle (PRR) 2-Stufenweise Aktivierung des Complement-Systems durch proteolytische Spaltung einzelner Komponenten 3-Effektormechanismen 4-Beseitigung des Pathogens Die Complement Kaskade -Complement ist ein exakt reguliertes System im Blut zirkulierender Proteine -die meisten Complement-Proteine sind Proteasen, die durch proteolytische Spaltung aktiviert werden (Zymogen) -Das System besteht aus ca. 30 verschiedenen Proteinen, im Plama und auf Zelloberflächen. Etwa 3 g/l Plasma, damit normalerweise ca. 15% der Globulin-Fraktion wird schrittweise kaskadenartig aktiviert Nomenklatur Klassischer Aktivierungsweg -zuerst entdeckt -Komponenten werden mit C1- C9 durchnummeriert. Spaltprodukte -C3 C3a und C3b b ist normalerweise das größere Fragment Alternativer Aktivierungsweg -Komponenten werden als Faktor bezeichnet und mit Buchstaben versehen z.b. Faktor B -CAVE: nicht mit den Buchstaben für die regulatorischen Proteine H verwechseln Membranproteine -Complementrezeptoren: CR werden numeriert (CR1=CR4). Zusätzlich haben manche CR auch CD Nummern z.b. CR 1=CD35 Regulatorische Proteine -manche folgen der CD Nomenklatur z.b. CD59, andere werden mit Buchstaben bezeichnet, wie die Komponenten des alternativen Aktivierungsweges 4 wesentliche Funktionen -Lyse -Opsonisierung -Beseitigung von Immunkomplexen -Rekrutierung inflammatorischer Zellen Drei Wege der Komplementaktivierung Das Ergebnis ist immer die Bildung von C3 Konvertase und Spaltung von C3 in C3a und C3b 1.Klassischer Aktivierungsweg 2.Lekin Aktivierungsweg 3.Alternativer Aktivierungsweg CR1 (CD35) ist der Rezeptor für C3b -Complement Faktoren binden an das Bakterium -Die Komplementfaktoren(C3b) mit dem gebundenen Bakterium binden an den CR1 (CD35) der Makrophagen -der gebundene Komplex wird phagozytiert und das Phagosom verschmilzt mit den Lysosomen

11 Alternativer Weg -wird nicht von pathogenbindenden Proteinen initiiert -C3, unterliegt einer spontanen Hydrolyse seiner Thioesterbindung, die resultierende Konformationsänderung erlaubt die Bindung von Faktor B der Initialvorgang spielt sich also in der löslichen Phase ab - der Plasmaprotease Faktor D kann von diesem löslichen Komplex (C3b/B) das Ba abspalten -es entsteht C3(H 2 O)Bb als fluid-phase C3 convertase -das entstehende Produkt, lösliches C3b, wird sofort hydrolysiert, es sein denn, es kann kovalent mit seiner reaktiven Thioestergruppe an Zellmembranen von Pathogenen oder Wirtszellen binden -hier bindet es an Faktor B, der wieder durch den Faktor D gespalten wird (dieser mal an der Zelloberfläche), es entsteht Bb, dass mit C3b einen membrangebundenen Komplex bildet -der C3bBb Komplex ist die C3 Konvertase des alternativen Weges kann schnell große Mengen C3b produzieren strikte Kontrolle notwendig!! -nun wir noch mehr C3 gespalten und so auch noch mehr C3b auf der Oberflächer gebunden -auch C3b das über den klassischen Weg entsteht kann gebunden werden Verstärkereffekt -C3Bb3b ist die C5 Konvertase des alternativen Weges C3 spontane Hydrolyse Konformationsänderung Bindung an Faktor B C3b/B Bindung an Zelloberfläche C3 Faktor D C3b/Bb (fluid-phase C3 convertase) Ba Faktor B bindet C3b/ C3a Bb/C3b (=C3 Konvertase auf Zelloberfläche) Kontrolle der C3b Faktor I -um Komplementtacken gegen körpereigene Zellen zu verhindern, gibt es Faktoren, die die Pathogenmarkierung promovieren und körpereigene Zellen protegieren -sind Serumproteine oder membrangebundene Moleküle -können die Konvertase blockieren oder den Komplex dissoziieren CAVE: kernlose Zellen können keine Schutzproteine synthetisieren -Faktor I spaltet u.a. C3b ind ic3b, C3d, C3dg -Die Integrine CR3 und CR4 sind Rezeptoren für ic3b sie erleichtern die Phagozytose opsonierter Pathogene Klinik -Immundefekte durch Mangel an Faktor I -C3 wird ständig gespalten, dadurch Mangel an C3 -massiv erhöhte Suszeptibilität für Infektionen mit bekapselten Bakterien DAF -Decay accelarating factor Zerfalls-beschleunigender Faktor CD55 beschleunigt den Zerfall des C3b/Bb Komplexes auf der Zelloberfläche

12 Klassischer Aktivierungsweg -beginnt mit der Bindung von C1q an den Fc Teil von Antikörpermolekülen -dazu müssen die Ak ein Ag gebunden haben, dies bewirkt eine Konformationsänderung im Fc-Teil ist C1q fixiert, bildet sich der C1-Komplex -bei Bildung des Komplex kommt es zu Autolyse von C1r, sowie zur Spaltung und Aktivierung des C1s-Proenzyms das entstehende C12 spaltet nun C4 und C2 dabei werden C4a und C2a freigesetzt und C4b/C2b bilden die zellgebundene aktive C3- Konvertase spaltet C3 in C3b (Opsonisierung) und C3a hat chemotaktische Funktionen -die C3-Konvertase bindet auch selbst C3b und wird so zur C5 Konvertase (C4b2b3b) diese Serinprotease spaltet C5a (Anaphylatoxin) von C5 ab C5b bleibt an der Membran und initiiert die Endphase der Kaskade C6, C7, C8 und C9 bilden den Membran-Attacke- Komplex die Zelle wird osmotisch lysiert CD59 -schützt vor Komplementattacken -verhindert die Zusammensetzung zwischen C8 und C9 Complement Rezeptoren und Effektorfunktionen 1-effektivere Phagozytose (CR1, CR3) 2-Regulation der C Aktivität (CR1) 3-Aktivierung der Zellen Chemotaxis und Leukozytenaktivierung -C5a Rezeptoren auf Granulozyten und Makrophagen -Chemotaxis zum Gradienten hin -gesteigerte Phagozytose -besseres killing -IL-8, IL-6, P-Selektin vermehrt von Endothelzellen produziert Lektin-Aktivierungsweg -ist Antikörper unabhängig -beruht auf Erkennung von Erregerstrukturen durch Proteine der unspezifischen Abwehr also unabhängig von einer spezifischen Immunantwort -das mannanbindende Lektin (MBL) bindet selektiv an Mannosereste auf Zuckerstrukturen von Pathogenen (MBL ist ein Akut Phase Protein) -MBL bildet mit MBL assoziierten Serinproteasen (MASP1,MASP2) Komplexe -Das MBL hat bis zu sechs Lektinbindungsstellen und ist dem C1q sehr ähnlich, so dass MBL/MASP1/MASP2 dem C1-Komplex ähneln und ebenfalls C4 und C2 spalten kann Complement-Defekte -unterschiedliche MAK-Defekte bewirken uniforme klinische Konsequenzen erhöhte Suszeptibilität gegen N. meningitides C3-Mangel -rezidivierende pyogene Infektionen charakteristisches Erythem CD59-Defekt -intravaskuläre Hämolyse paroxysmale nächtliche Hämoglobinurie Therapie mit Eculizumab(monoklonaler Ak gegen C5) C3-Aktivierung muss exakt reguliert werden -Dysregulierte C3 Aktivierung Glomerulonephritis -Faktor H Defizienz Glomerulonephritis -Manche Bakterien bilden Faktor H-ähnliche Proteine als Virulenzfaktoren -Faktor H-Polymorphismus Hypofunktion AMD (die häufigste Ursache von Altersblindheit ist mit einem Faktor H-Mangel assoziiert) -Mangel an Faktor L Anfälligkeit für bekapselte Bakterien