Immunologie spezifische Abwehr „Antigene und Antikörper“

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1 Immunologie spezifische Abwehr „Antigene und Antikörper“
Beda M. Stadler Block „Blut und Abwehr“ zum Ausdrucken „2 Folien pro Seite“ wählen die Original PPT Files können hier heruntergeladen werden: Einige Inhalte der Folien werden als Illustration verwendet und sind nicht Lernstoff. Sie sind so wie hier entweder orange unterlegt oder umrandet

2 Das Immunsystem: Einführung
Abwehr Unterscheidung “fremd/eigen” Unspezifisches oder Angeborenes Immunsystem. Spezifisches oder adaptives Immunsystem. Immunüberwachung Unterscheidung “eigen/fremd”

3 Wir können „alles“ erkennen
Immunsystem erkennt fremde & eigene Antigene ... alle Eiweisse und viele Zucker und ... Schätzung  1012 Strukturen

4 Erkennbare Strukturen: Antigene
Protein 0.01 mm Bakterium 1 mm Zelle 10 mm Virus 0.1 mm

5 Epitop-Hapten-Immunogen
kontinuierliches Epitop Diskontinuierliches Epitop Hapten nicht immunogen Immunogen

6 Immunogenizität eines Antigens (molekulare Beschaffenheit)
Grad der Verwandschaft Grösse Chemische Zusammensetzung Molekulare Struktur: konformationelle oder sequenzielle Determinanten Physikalische Eigenschaft denaturiert > nativ Repetierte Epitope Partikel > löslich Degradierbarkeit Ag Prozessierung

7 Immunogenizität eines Antigens (molekulare Beschaffenheit)
Dosis Route subkutan > intravenös > intragastrisch Adjuvans Substanzen die eine Immunantwort gegen ein Antigen verstärken

8 Immunsystem: Rezeptor-Ligand Paare
Antikörper T Zell Rezeptor MHC FcR Zytokin-R natives Antigen fragment. Antigen Antigen-Peptide Zytokin

9 Drei antigen-spezifische Rezeptoren
BcR Antikörper MHC TcR

10 Antigen-spezifische Zellen
BcR = Antikörper TcR MHC T Zellen kernhaltige Zellen B Zellen

11 Anzahl: Antigene = Antikörper
~ Antigene ~ Antikörper B & T Zellen

12 Antikörper Protein Struktur (I)

13 Antikörper Protein Struktur (II)

14 Das Genrearrangement B Zelle VH DH JH VL JL H-Kette L-Kette
Gensegmente zusammenfügen

15 Das Antikörpergenprodukt
Das Zentrale Dogma DNA RNA Protein

16 Heavy Chain Rearrangement
Immunology, 3rd Edition, 1997 Janis Kuby

17 Rekombination: das Prinzip
Verlust von genetischer Information! B Zelle H-Kette Chromosom 14 VH DH JH  VH DJH primäres RNA Transkript

18 H-Kette plus Ersatzkette
B Zelle H-Kette VDJH H-Kette Protein Ersatzkette

19  LVJ Rekombination B Zelle VL JL VDJH entweder VJL VL JL
Chromosom2 kL-Kette B Zelle VL JL Chromosom 14 H-Kette VDJH entweder  VJL Chromosom22 lL-Kette VL JL Kombinatorik! oder

20 Antikörper Bindungsstelle
von der Seite von oben CDR 1 CDR 2 CDR 3

21 Theoretische Rekombinationen
H Kette Gensegmente L Kette Gensegmente L/H Ketten Diversität V 200 100 20‘000 D 20 400‘000 J 6 5 12‘000‘000 D-frame 0.33 - 4‘000‘000 Nur ein Frame! = 30% Reduktion J-frame 0.33 0.33 ~450‘000 Nukleotide einfügen (Durchschnitt 6) ~1 ·1014 Nukleotid Verlust (meist <=7) ~1 ·1019 ~1018 Nur ein Frame! = 30% Reduktion

22 Das minimale Repertoire
B Zellen Mensch Maus Total Zellgrösse identisch identisch Neu pro Tag Platzbedarf

23 Allele Exklusion

24 Konservative Mutation:
Somatische Mutation B Zellen Affinität: höher unverändert niedriger Konservative Mutation: keine Veränderung pro Zellteilung eine Mutation

25 Genrearrangement & Klassenswitch
HC-Gensegmente m d g3 g1 a1 g2 g4 e a2 B Zelle VH DH JH VL JL k l H-Kette LC-Gensegmente L-Kette

26 d m g a e Antikörperklassen B Zelle Isotyp Antikörper IgD IgM IgG IgA
IgE

27 IgG Subklassen

28 B Zellreifung Antigenunabhängig Antigenabhängig Klassenswitch
B Zelle Stamm Zelle Plasmazelle Prae-B Pro-B Lymphoide Vorläufer Klassenswitch Ig Genrearrangement Somatische Mutation Antigenunabhängig Antigenabhängig

29 Antigen/Antikörper Reaktionen
passende Elektronenwolken nicht kovalente Bindungen Wasserstoffbrücken elektrostatische Bindung Van der Waal Kräfte hydrophobe Bindung multiple Bindungen reversibel

30 Spezifität Epitop eines Antigens
B Zelle Epitop eines Antigens eine B Zelle = ein Antikörper = ein Idiotyp

31 Bindungstärke zwischen einem Epitop und einer Ak Bindungstelle
Affintät Bindungstärke zwischen einem Epitop und einer Ak Bindungstelle Ak Ag hohe Affinität niedrige Affinität Ak Ag

32 Berechnung der Affinität
Ag + Ab  Ag-Ab Anwendung des Massenwirkungsgesetz Keq = [Ag-Ab] [Ag] x [Ab]

33 Bindungstärke zwischen mehreren Epitopen und einem multivalenten Ak
Avidität Bindungstärke zwischen mehreren Epitopen und einem multivalenten Ak Y 1010 Avidität Y Keq = 104 Affinität Y 106 Avidität

34 Kreuzreaktivität Ein (eine Population) Antikörper reagiert mit
mehr als einer Antigendeterminante (Antigene) Kreuzreaktionen Anti-A Ak Anti-A Ak Anti-A Ak Ag A Ag B Ag C gemeinsames Epitop ähnliches Epitop

35 Drei antigenspezifische Rezeptoren
natives Antigen Peptid BcR TcR MHC ca. 20

36 Das antiidiotypische Netzwerk
Antikörper Anti-idiotyp Anti-anti-idiotyp Antigen „gleiches“ Epitop etc.

37 Antikörper: wissenswerter Jargon
Fab, F(ab)2, konstante Region k und l L-Kette Ig Domänen Ig Supergenfamilie Isotyp, Idiotyp, Allotyp CDR und Framework Keimbahnkonfiguration der C-Gensegmente

38 Klonale Expansion B Zell Klon Antigen APZ T Zell Klon

39 Immunantwort primär sekundär [Log Antikörper] [Wochen]

40 Toxoid Impfstoffe Toxin Toxoid chemische Modifikation Toxin Teil
antigene Determinanten

41 Wege immun zu werden Immunität erworben angeboren passiv aktiv
künstlich natürlich passiv aktiv Immunität erworben Immunization is the means of providing specific protection against most common and damaging pathogens. Specific immunity can be acquired either by passive or by active immunization and both modes of immunization can occur by natural or artificial means (Figure 1).

42 Rückblick / Zusammenfassung
angeborene Immunität Antigen unabhängig ohne Zeitverzögerung nicht antigenspezifisch kein immunologisches Gedächtnis erworbene Immunität Antigen abhängig mit Zeitverzögerung nicht antigenspezifisch immunologisches Gedächtnis