Humorale Immunität II. Antikörperstruktur und Funktion Immunologie für Studierende der Biologie & Molekularmedizin Konzepte der Immunologie Erlangen  WS 2007/2008 Humorale Immunität II. Antikörperstruktur und Funktion Hans-Martin Jäck Division of Molecular Immunology Department of Internal Medicine III Nikolaus-Fiebiger-Zentrum University of Erlangen-Nürnberg Zunächst möchte ich mich ganh herzlich bei den Organisatoren Prof. Thoni aus Würzburg und Prof. Schett aus Erlangen für Einladung und die Firma Roche für die hervorragende Organsiation dieser wunderbaren Veranstaltung bedanken. Ich werde Ihnen heute einen Überblick über die B-Lymphozyten und ihre Bedeutung für einerseits die humorale Immunität und anderseits für die Pathogenese von Autoimmunerkrankungen geben. Dabei werde ich folgende Themengebiete mit Ihnen diskutieren Universitätsklinikum Erlangen

Periphäres lymphatisches Organ HUMORALE IMMUNITÄT - Übersicht Knochenmark Prä-BZR IgM Stammzelle Pro-B-Zelle Prä-B-Zelle Unreife B-Zelle Gedächtnis- B-Zelle IgG IgM IgD +Ag +TH Plasma- zelle Naive, reife B-Zelle IgM, IgA, IgG, IgE Periphäres lymphatisches Organ

Entdeckung der humoralen Immunität Humoral immunity was discoverd by Emil von Behring about 100 years ago and consists of a soluble (humoral), inducible and specific response against a pathogens. Today, we know that the antibodies, or immunoglobulins, are globular Y-shaped glycoproteins that are produced by plasma cells in response to any foreign substance, or also known as antigen (for Antikörper generierend). Plasma cells, one of the effector cells of the humoral immunity, developed from a single B lymphocyte that has been activated and mutliplied after the cognate antigen has bound to the membrane bound antibody, better known as the Immunoglobulin or B cell cell receptor.

  Discovery of Humoral Immunity (Emil von Behring 1890) Inactivated Tetanus 10 Serum  Pathogenic Tetanus 20  Inactivated Diphteria Serum 10 Emil von Behring (1890) Soluble, inducible and specific immunity trough immunisation with pathogens Individual can be protected by transferring serum from immunized animal → 1st Nobel Price 1901 for Serum Therapie

Lösliche Seitenketten Entdeckung der humoralen Immunität Paul Ehrlich (1900) Seitenketten-Theorie Erklärt Induzierbarkeit und Spezifität Begründer der Chemotherapie Nobelpreis 1906 Toxin Seiten- kette Emil von Behring (1890) Lösliche, induzierbare und spezifische Immunität durch Immunisieren mit Pathogen Individuum kann durch Übertragen von Serum aus immunisiertem Individuum geschützt werden (Serumtherapie) 1. Nobelpreis 1901 für Serumtherapie Humoral immunity was discoverd by Emil von Behring about 100 years ago and consists of a soluble (humoral), inducible and specific response against a pathogens. Today, we know that the antibodies, or immunoglobulins, are globular Y-shaped glycoproteins that are produced by plasma cells in response to any foreign substance, or also known as antigen (for Antikörper generierend). Plasma cells, one of the effector cells of the humoral immunity, developed from a single B lymphocyte that has been activated and mutliplied after the cognate antigen has bound to the membrane bound antibody, better known as the Immunoglobulin or B cell cell receptor. Lösliche Seitenketten

Modelle und Chemotherapie (Paul Ehrlich 1900) Ehrlich‘s Sidechain Theory (1900) (Explains inducibiliy and specificity) Nobel price 1906 First chemotherapy (Salvarsan against Syphillis) Soluble side chains Toxin Side chain

From the Seitenketten Model to Clonal Selection From Ehrlich‘s Seitenketten-Theorie (1900) to Burnet‘s, Jerne‘s & Talmage‘s clonal selection (1956-58) Antigen (Ag) (Antikörper generierend) B cell receptor (BCR) +TH Memory B cell IgG IgA IgE B cell clon +/- TH Antibodies B cells (monospecific) Plasma cell clonal expansion (Multiplication) differentiation

Vom Antitoxin zum Antikörper (1905; Nobelpreis 1930) Reaktivität gegen 3,5-Dinitrophenol Träger Antitoxine können nicht nur durch Pathogene sondern auch durch rote Blutkörperchen und nicht-pathogene, an Protein gekoppelte organische Moleküle (sogenannte Haptene) induziert werden. O NO2 NO2 Reaktivität gegen 3,4-Dinitrophenol Träger O NO2 ‚ANTIKÖRPER‘ ersetzt ‚ANTITOXIN‘ ‚ANTIGEN‘ (für Antikörper generierend) ersetzt ‚TOXIN‘

Stärke-Elektrophoresese Isolierung von Antikörper (Tiselius und Kabat, 1939) Aus: Kuby, Immunology unbehandelt Serum Stärke-Elektrophoresese Absorption an Ovalbumin Ovalbumin

Antibody structure (Edelman, Porter, Hilschmann & Craig 1962-69) L. Craig N. Hilschmann VL CL G. Edelman L-Kette H chain R. Porter 1962 Quaternary Structure (H2L2) 1972 Nobel prize in Medicine 1965 Discovery of V regions

Antibody structure (Hilschmann & Craig 1965) Experiment: Proteinsequenzierung von IgL-Ketten, isoliert als Bence-Jones-Proteine aus dem Urin von drei Myelom-Patienten Ergebnis: Schlussfolgerung: IgL-Ketten bestehen aus einer konstanten und einer variablen Region VH VL N C L CL CH H

Duale Funktion der Antikörper ANTIKÖRPER – Struktur & Funktion Antigenbindungsstellen = Paratop “Magic Part” Spezifität VH CH1 CH2 CH3 Duale Funktion der Antikörper → Magische Kugeln VL CL L-Kette H-Kette Effektorbindungsstellen “Bullet Part” Biochemische Eigenschaften Biologische Effektorfunktion Gewebeverteilung Halbwertszeit Komplement Opsonisierung Rekrutierung

Biochemie der Antikörper Glykoproteine Grundstruktur besteht aus 2 identischen schweren (H) (ca. 50kDa) und zwei identischen leichten (L) Ketten (ca. 25kDa), die über Inter- Ketten-Disulfidbrücken ( ) verknüpft sind. Jede Kette bestehen aus variablen und konstanten Regionen Jede Kette lässt sich in sogenannte Ig-Domänen unterteilen. Die Konformation dieser Domänen ist durch Intraketten-Disulfidbrücken ( ) stabilisiert Disulfidbrücken stabiliseren also die Tertiär- und Quartärstruktur von Ig-Ketten bzw. Immun- globulinen Die Sequenz der konstanten (C) Regionen von H- und L-Ketten bestimmen den Isotyp der Kette und werden mit griechischen Buchstaben gekenntzeichnet (L: k und l; H: m, d, g, a und e) VL CL VH CH1 CH2 CH3 L chain H chain CHO IgG

Ig-Klassen (Diversität der konstanten Regionen) Abhängig von der Sequenz des konstanten Bereiches (Fc) einer H-Kette werden Immunglobuline in 5 Klassen eingeteilt (Diversität der konstanten Region): Ig-Klasse Name der H-Kette (Isotyp) IgM (μ) IgD (δ) IgG (γ) IgA (α) IgE (ε) Die konstante Region definiert die biochemischen und biologischen Eigenschaften (Effektorfunktionen) eines Antikörpers

Quartätstruktur der Ig-Klassen Abhängig von der Sequenz des konstanten Bereiches einer H-Kette werden Immunglobuline in 5 Klassen eingeteilt: IgM (m), IgD (d), IgG (g), IgA (a) und IgE (e) H-Kette von IgG. IgD und IgA besitzt eine Gelenkregion (Hinge), die in IgM und IgE durch eine weitere Ig- Domäne ersetzt ist Maus IgG-Subklassen: IgG1, IgG2a, IgG2b, IgG3, Mensch IgA1 und IgA2, Kanichen hat 13 IgA-Subklassen ÍgM (m), IgE (e) CH1 VH CH4 CH3 CH2 CL VL ÍgG (g), IgD (d), IgA (a) CH1 VH CL VL CH3 CH2 Gelenk- region Kuby, 4th edition, p. 414

Oligomere Ig-Moleküle Disulfid- brücken IgA ‚Momomere‘ IgA bzw. IgM-Moleküle werden über Disulfidbrücken mit J-Kette (joining) zu dimeren bzw. pentameren Molekülen kovalent verknüpft (Mensch und Maus) J-Kette

Antiparallele b-Stränge bilden b-Faltblatt Die Ig-Faltdomäne Primärstruktur Sekundärstruktur C V Disulfid- brücken C V Antiparallele b-Stränge bilden b-Faltblatt HOOC NH2 (Beispiel: Feinstruktur einer IgL-Kette) Aus: Janeway, Immunobiology Tertiärstruktur bindungs- Antigen- stelle

Die Antigenbindungsstelle (Paratop) Die drei Schlaufen der VH- and die drei Schlaufen der VL-Domäne bilden die Antigenbindungstasche (Schloss) oder Paratop des Antikörpers Paratop ist der Teil des Antikörpers, der mit dem Epitop (Schlüssel) des Antigens interagiert Ag VH VL L1 L2 L3 H1 H2 H3 epitope VH VL CL Antigenspezifische Bindungsstelle am Antikörper. Das Paratop wird von 6 Proteinloops gebildet, die eine Bindungstasche bilden. Diese Proteinschleifen entsprechen jeweils 3 hypervariablen Regionen innerhalb der variablen Domänen der leichten und schweren Kette. Es sind meistens nicht alle direkt in die Bindung mit dem Antigen involviert CH

FR = framework (Gerüstregion); HV = hypervariabel Hypervariable Regionen (Wu-Kabat-Plot von V-Regionen) Die Schleifen des Paratops sind hypervariable Regionen (HV), auch bekannt als CDRs (complementarity determining regions) Wu-Kabat-Plot: AA-Vegleich von VH-Regionen Ag VH VL L-CDR1 L-CDR2 L-CDR3 H-CDR1 H-CDR2 H-CDR3 CDR1 CDR2 CDR3 Variability AA position FR = framework (Gerüstregion); HV = hypervariabel Kuby, 4th edition

Merkmale einer Ig-Faltdomäne - Zusammenfassung Anzahl der Aminosäuren Zylindrische, globuläre Form aus 100 - 110 Aminosäuren Anzahl und Orientierung der b-Stränge 7 (C-Region) bzw. 8 (V-Region) anti-parallele Ketten in b- Struktur  β-Stränge Anzahl der Faltblätter Zwei Lagen anti-paralleler b-Stränge bilden zwei b-Faltblätter, die durch eine Disulfidbrücke miteinander verbunden sind Ig-Superfamilie Ig-Faltdomänen kommen in vielen anderen Proteinen vor (CD4, CD8, MHC Klasse I und II, T-Zellrezeptor, ICAMs…. Janeway Immunobiology

IgG Die Ig-Domänen-Darstellung von Antikörper L chain H chain VL CL VH CH1 Hinge CH2 H chain CH2 Domänenstruktur

Paul Ehrlich: „Antikörper sind magische Kugeln“ Funktionen der Antikörper Paul Ehrlich: „Antikörper sind magische Kugeln“ Pathogenerkennung (Magic Part) Ca Va Cb Vb T-Zellrezeptor Pathogenerkennung (Magic Part) Keine Effektor- funktionen VH VL CL Pathogen- eliminierung (Bullet part) CH CH-Repertoire Antikörper

Human and mouse have five Ig classes Ig-Klassen definieren das Antikörper-Effektorrepertoire Human and mouse have five Ig classes IgM Antigen receptor on naive B cells, first antibody of naive B cells IgG Major antibody in blood, and thus of ‚internal‘ defense IgA Major antibody on mucosal surfaces, and thus of ‚external ‘ defense IgE Mediates activation of effector cells during worm infection, but also responsible for allergic reactions (dust mites, asthma, hey fever) IgD Circulating antibodies with no function

Weitere wichtige Effektorfunktionen von Antikörper Agglutination von Bakterien (v.a. IgM) Neutralisation (v.a. IgG, IgA) Phagozytose-Verstärkung bzw. Opsonisierung (IgM und IgG) Komplementaktivierung (IgM, IgG) Antikörper-abhängige zellvermittelte Zytotoxizität (v.a. IgG) (Antibody-dependent cellular cytotoxicity oder ADCC) Aktiviert Basophile, Neutrophile und Mastzellen (IgE) Terminiert im Verlauf einer humoralen Immunatowrt die Aktivierung der B-Zelle über Bindung an inhibierende Fc- Rezeptoren

Wichtige Effektorfunktionen von Antikörper Agglutination von Bakterien durch IgM Hochaffine IgG- und IgA-AK verhindern Anheften von Bakterien und Viren an Wirtszellen Neutralisation von Toxinen durch hochaffine IgG- und IgA-AK Opsonisierung von Bakterien direkt über Fc-Rezeptoren oder indirekt über Komplementaktivierung (v.a. IgG) AK-Ag-Komplexe aktivieren klassischen Komplementweg über Bindung an C1q ADCC (antibody dependent cellular cytotoxicity) Aktivierung vom Mastzellen, neutrophile und basophile Granulozyten über IgE Bindung der AK an Fc-Rezeptoren inhibieren B-Zellaktivierung durch Ag (Terminierung der B-Zellantwort) Transport durch Epithelzellen (IgA)

AK-Effektorfunktionen: Opsonisierung TH1 TH1 aktiviert Makrophagen Bakterium Virus Toxin FcR IFN-γ AK opsonisiert Pathogen Makrophage Komponenten der angeborenen Immunität entfernen Pathogen mit Komponenten der adaptiver Immunität Janeway, Immunobiology

Wichtige Effektorfunktionen von Antikörper Agglutination von Bakterien durch IgM Hochaffine IgG- und IgA-AK verhindern Anheften von Bakterien und Viren an Wirtszellen Neutralisation von Toxinen durch hochaffine IgG- und IgA-AK Opsonisierung von Bakterien direkt über Fc-Rezeptoren oder indirekt über Komplementaktivierung (v.a. IgG) AK-Ag-Komplexe aktivieren klassischen Komplementweg über Bindung an C1q ADCC (antibody dependent cellular cytotoxicity) Aktivierung vom Mastzellen, neutrophile und basophile Granulozyten über IgE Bindung der AK an Fc-Rezeptoren inhibieren B-Zellaktivierung durch Ag (Terminierung der B-Zellantwort) Transport durch Epithelzellen (IgA)

AK-Effektorfunktionen: Komplementaktivierung Aktivierung von Komplement Opsonisierung von Bakterien und Entfernen von Immunkomplexen via C3b und Komplementrezeptoren auf phagozytierenden Zellen Anlocken inflammatorischer Zellen (Monozyten, Neutrophile) via C3a, C4a und C5a Lyse bakterieller Membranen via membrane attack complex

AK-Effektorfunktionen: ADCC Agglutination von Bakterien durch IgM Hochaffine IgG- und IgA-AK verhindern Anheften von Bakterien und Viren an Wirtszellen Neutralisation von Toxinen durch hochaffine IgG- und IgA-AK Opsonisierung von Bakterien direkt über Fc-Rezeptoren oder indirekt über Komplementaktivierung (v.a. IgG) AK-Ag-Komplexe aktivieren klassischen Komplementweg über Bindung an C1q ADCC (antibody dependent cellular cytotoxicity) Bindung der AK an Fc-Rezeptoren inhibieren B-Zellaktivierung durch Ag (Terminierung der B-Zellantwort) Aktivierung vom Mastzellen, neutrophile und basophile Granulozyten über IgE Transport durch Epithelzellen (IgA) Antikörper-abhängige zellvermittelte Zytotoxizität Neutrophile NK-Zellen Granulozyten Fc- Rezeptor Kill IgG Zielzelle Antigen Therapeutische Antikörper Retuximab (anti-CD20)

Mediatoren (z.B. Histamin und Enzyme, die Zellmatrix abbauen) IgE-Effektorfunktionen: Wurmabwehr Binden über IgE oder Komple-ment an Zielzelle, schüttet Me-diatoren aus und tötet so die Zielzelle ab Eosinophiler Neutophiler Phagozytose Parasit Eosinophile IgE bindet über Fc-Rezeptoren an Mastzellen, sowie basophile und aktivierte eosinophile Granulozyten Erhöhte Durchblut- ung und Gefäßper- meabilität Lokale Entzünd- ungsmerkmale Rötung (rubor) Schmerz (dolor) Erwärmung (calor) Schwellung (tumor) Rekrutierung von neutrophilen und eosinophilen Gra- ulozyten Aktivierung von eosinophilen Gra- nulozyten Mediatoren (z.B. Histamin und Enzyme, die Zellmatrix abbauen) Kuby, 4th edition, Immunology

IgE-Effektorfunktionen: Wurmabwehr Aus: Kuby, Immunology

IgE-Effektorfunktionen: Überempfindlichkeitsreaktion Allergie (Typ 1) Bronchen werden verengt Schleimproduktion Anschwellen der Nasen- und Augen- schleimhaut Wasserverlust im Darm Bessere Durch- blutung Einwandern von Immunzellen in Gewebe Aus: Kuby, Immunology

Fc-Region bestimmt biochemische Eigenschaften eines AK Serumhalbwertszeit Transport durch Plazenta (nur IgG) Transport durch Epithel (nur IgA) Kuby, 4th edition, Immunology

IgA - Haupt-Antikörper der externen Immunität Verantwortlich für die Abwehr an den Oberflächen von Schleim-häuten z. B. der Nase, des Rachens, des Darms und des Genitaltraktes 5-15g pro Tag werden in Körpersekreten ausge- schieden Muttermilch, Tränen, Speichel Mucus des Bronchial-, Verdauungs- und Genitaltraktes Im Serum als Monomer, in Körpersekreten als Oligomer (mit J-Kette und sekretorischer Komponente) Eigenschaften Apikale Seite Basale with J chain Darm- lumen Aus Kuby, Immunology Transcytose

IgM und ABO-Blutgruppe Entdeckung der ABO-Blutgruppe (Karl Landsteiner, 1901; Nobelpreis für Medizin, 1905) Genotyp Blutgruppen-Phänotyp Antigene auf Erys AA oder AO A BB oder BO B AB A und B OO O keine Serum- antikörper Anti-B Anti-A Keine Anti-A und Anti-B Bemerkungen: Antikörper (vom IgM-Typ) gegen Typ A in einem Individuum mit Typ B werden normalerweise durch Mikroorganismen induziert, die kreuzreaktive Antigene produzieren. IgM-AK gegen Blutgruppen passieren die Plazenta nicht  keine Hämolyse fetaler Erys Determinanten der ABO-Blutgruppe auf Erythrozyten

Bedeutung der Blutgruppe für Bluttransfusionen   Konsequenz für Bluttransfusionen Werden Spendererythrozyten vom Typ A in einen Empfänger vom Typ B (besitzt Antikörper gegen Typ A) übertragen, so werden die Spendererythrozyten durch die Empfängerantikörper gegen Typ A verklumpt (agglutiniert). Da Antikörper im Spenderblut normalerweise ausreichend während der Transfusion verdünnt werden, muß bei der Abschätzung der Verträglichkeit nur das Antigen auf den Spendererythrozyten berücksichtigt wer-den.  Individuum mit Blutgruppe O (rote Blutkörperchen haben weder Typ A noch Typ B-Antigene) ist universeller Donor  Individuum mit Blutgruppe AB (weder Anti-A- noch Anti-B- Antikörper) sind universeller Empfänger Blutgruppenhäufigkeit Blut- gruppe Häufigkeit weltweit 0+ 38% A+ 34% B+ 9% 0- 7% A- 6% AB+ 3% B- 2% AB- 1% Blutgruppentyp wird vererbt (Dungern und Hirszfeld 1910) Bestimmung der Vaterschaft durch Vergleich der Blutgruppe des Kindes mit der des Vaters.

IgG und Rhesusunverträglichkeit (Landsteiner 1920) Hemolytic Disease of the Newborn (HDN) Mutter ist Rh- Vater ist Rh+ Baby ist Rh+ Während 1. Schwanger- schaft werden nur geringe Mengen an anti-Rh-AK produziert (IgM). Jedoch entstehen Gedächtnis-B- Zellen Während 2. Schwanger- schaft werden Gedächt- nis-B aktiviert und schnell hochaffine IgG-anti-Rh-AK produziert  Anti-Rhesusfaktor-AK sind vom IgG-Typ und passie- ren die Plazenta Lyse von Erys      Erythroblastosis Fetalis For further explanation, see Kuby, 4th edition, p. 414

Anti-Rh-Antikörper (Rhogam) Mütterliche Anti-Rh-B-Zelle Fötale Erys Behandlung der Mutter durch Gabe von Rhogam = Anti-D (Rhesusfaktor)-Antikörper vom IgG-Typ) Routinemäßig nach 28. Schwangerschaftswoche und kurz nach Geburt Spätestens 72 Stunden nach Fehlgeburten, Ab- treibungen, Amniocentese oder anderen invasi- ven Eingriffen Zerstören fötale Erys, die in den mütterlichen Kreislauf übertreten, und verhindern so die Aktivierung von B-Zellen und die Bildung von Gedächtnis-B-Zellen Nur kleine Mengen an anti-Rh-AK werden verab- reicht, diese werden im Blut der Mutter verdünnt, treten deshalbb nur langsam und in sehr geringen Mengen den fötalen Kreislauf über, zerstören aber effizient fötale Eyrs im Blut der Mutter. Übertritt größerer fötaler Blutmengen in den mütterlichen Kreislauf Normalerweise nur während der Geburt Während der Schwangerschaft bei Amniocentese oder anderen invasiven Eingriffen Fehlgeburten Abtreibung Schweren inneren Blutungen

Antikörper in der Diagnostik Nachweis und Quantifizieren löslicher Moleküle Nachweis intrazellulärer und membrangebundener Proteine auf Einzelzellniveau Nachweis und Quantifizierung von Zellpopulationen innerhalb einer Zellsuspension Nachweis sezernierender Zellen Anreicherung und Isolierung definierter Zellpopulationen Proteinreinigung und Untersuchung von Proteinkomplexen Nachweis von Protein-Protein-Interaktionen

Antikörper in der Therapie z.B. Anti-CD-AK (Retuximab) B-Zellleukämien B-Zell-abh. Autoimmunität Immundefizienz Entzündung Autoimmunität Infektion Krebs 4. Transport zytotoxischer Substanzen 3. Komplement- abhängige zell-vermittelte Zytotoxizität (CDC) 5. Blockieren 2. Antikörper-abhängige zellvermittelte Zyto- toxizität (ADCC) Promotionsvortrag 2007 Dr. Michael Schwemmlein FAU Lehrstuhl für Genetik 1. Signalisieren

B-Zellspezifische „Tumorantigene“ Plasma- zelle Ag Stamm- zelle Pro-B- Zelle Frühe Prä-B Späte Prä-B Unreife B-Zelle Reife B-Zelle Gedächtnis- B-Zelle mIg Mature B lymphocytes develop in the bone marrow of humans and mice from hematopoetic prescursors via distinct DEVELOPMENTAL stages. The molecular hallmark of B cell maturation is the generation of the primary antibody repertoire by the stepwise assembly of exons encoding the variable or antigen binding site of an antibody from Ig segments via DNA recombination first at the H chain locus on early progenitor or pro-B cells and then a the late precursor (pre)-B stage at the IgL chain locus. Late pro-B cells with a productive IgH gene assembly an immature B cell receptor, also known as the pre-B cell receptor, undergo a limited proliferative phase of 4-6 cell divisions and differentiate into small quiescent pre-B cells. In contrast, pro-B cells with two non-productive IgH genes or, as we showed several years ago, IgH chains ubale to pair mit IgL chains are deleted. The clonally expanded functional pre-B cells mature after a successful completion of an IgL- rearrangement into immature surface IgM-positive B cells. The primary repertoire is estabislhed during the maturation of B lymphcytes from hematopoetic precursors in the bine wmarrow of humans and adult mice SLC is an invaraíant IgL chain expressed in the earliest B cell progentors even before the onset of IgH rearrangement begins at the IgH locus. Once a late- pro-B cell shas asemlebd a functional VH exon and synthesizes a functional uHC, the SLC will form togtehr with this uHC a immature B cell receptor complex, the so- Called pre-BCR. Cells which express the pre-BCR nit differentiate but also receive signals to accelarte their cell cycle, which results in the clonal epxansion of pre-B cells. In contrast, late pro-B cells without or as we showed for the frist time with dysfunctional uHC The are deleted. Therefore, the pre-BCR is part of an early checkpoint at which B cell precurorsor are screened for the presence of a functional uHC, that means one, that will assemble with IgL into a classical B cell receptor complex. A functional H chain assembles with a SLC and signaltransducing molecules into a pre-BCR which serves as a passport for late pro-B cells to differentiate and to clonallly expand. The altter is of partucluar interest since it greatly increases the repertoire since each clonally expanded pre-B cell can rearrange a different L chain Mögliche B-Zell- Spezifische Ziel- Strukturen für Antikörpertherapie von Lymphonen CD19 CD20 CD22

TH Eliminierung pathologischer B-Zellen Anti-Id 1 2 CD19 CD20 CD22 BZR 2 CD40L BAFF-R MHC BAFF/April TZR TH

Eliminierung pathologischer B-Zellen Antikörper gegen Antigenbindungsstelle Antikörper gegen B-Zellspezifische Oberflächenmarker (z.B. Anti-CD20) Vorteil B-Zell-spezisch (nur auf Prä-B-, reifen B- und Gedächtnis-B-Zellen) Stammzellen, Pro-B-Zellen, und Plasma-zellen überleben Impftiter (z.B. gegen Tetanus) verändern sich nicht Nachteil Gedächtnis-B-Zellen werden meistens auch eliminiert Pathologische Plasmazellen und die meisten B1-Zellen überleben Autoantikörpertiter Vorteil Privates Merkmal (Idiotyp) der pathologischen B-Zelle wird gezielt angegriffen (Ron Levy, UCSF) Nachteil Individualisierte Therapie Idiotyp autoreaktiver B-Zellen selten bekannt Revertanten durch Hyper-mutation des Idiotyps

Mechanismen der B-Zelldepletion Anti-CD20 Quelle: Browning 2006 Nature Review Drug Discoveries Antikörper-vermittelte zelluläre Zytotoxizität Direkte Apoptose durch dysregulierte Signalwege CD20 Komplement-vermittelte Zytolyse Makrophage N-Killerzelle FcR Membrane Attack complex Kill Aktivierung von Caspasen und Apoptose Komplement

Induktion ektopische lymphatische Strukturen Rolle der B-Zelle in der Autoimmunität Autoantikörper Auto Immun- komplexe Gewebeablagerung Effektormechanismen Entzündung Plasma Ag-Präsentation T Auto T Aktivierung von T-Zellen Zytokinproduktion Mehr Hilfe für B-Zellen B Neutralisation Aktivierung Eliminierung Zelle Auto Zytokine IFNg, IL4 Lymphtoxina/b Induktion ektopische lymphatische Strukturen Ektopische Keimzentren Entzündung Leukozyten Stroma Entzündung FDZ