Antigene und Antikörper im menschlichen Organismus

Was sind Antikörper und Antigene?

In einem anderen Kapitel wurde kurz das menschliche Immunsystem vorgestellt, dass den Körper vor (und auch nach) dem Eindringen von Krankheitserregern bzw. Fremdkörpern schützt. Vor dem Eindringen von Krankheitserregern wie Bakterien schützt der “Säuremantel” der Haut. Sind jedoch Krankheitserreger erstmal in den menschlichen Körper (beispielsweise durch eine Wunde) eingedrungen, “beginnt” das Immunsystem diese Eindringlinge zu bekämpfen.

Dringen nun Krankheitserreger bzw. Fremdkörper in den menschlichen Organismus ein, kann unser Immunsystem diese “Fremdkörper” aufgrund der chemischen Struktur erkennen (in der Regel erkennt das Immunsystem eine bestimmte Proteinstruktur). Diese Fremdkörper bzw. Krankheitserreger, die auch vom Immunsystem so erkannt werden, nennt man Antigene. Diese Antigene lösen nun (durch das Immunsystem) eine Abwehrreaktion aus.

Dazu “veranlasst” das Immunsystem die Bildung bestimmte Antikörper (Antikörper werden auch als Immunglobuline bezeichnet) bzw. wenn sie schon im Blut vorhanden sind, dass sie an zu den Antigenen transportiert werden. Diese Antikörper passen jeweils zu einem bestimmten Antigen (wie bei einem Schlüssel-Schloss-Prinzip).

Wie auch die Antigene werden die chemischen Strukturen der Antikörper durch Polypeptidketten (=”Proteine”) aufgebaut. (Hinweis: der Begriff “Antigen” hat nichts mit einem “Gen” auf der DNA zu tun, sondern stammt aus dem Englischen “Antibody generating”. Dieser englische Ausdruck “verdeutlicht” den Begriff “Antigen”, es handelt sich um einen Stoff, der Antikörper erzeugend wirkt).

Die Antikörper im menschlichen Körper

Diese Antikörper werden von Plasmazellen “produziert” (als “Antwort” auf eingedrungene Krankheitserregern, den Antigenen). Ist der Erreger bereits einmal im menschlichen Körper aufgetreten und erkannt worden, bildet das Immunsystem (oft lebenslang) den Antikörper gegen das Antigen. Ist der Erreger im menschlichen Organismus noch nicht aufgetreten, so existiert kein Antikörper für dieses Antigen. In diesem Fall wird im Rahmen der spezifischen Immunreaktion (siehe Kapitel “Immunsystem”) der Antikörper gebildet (der auf dieses Antigen “zugeschnitten ” ist). Anschließen wird jedesmal, sofern dieses Antigen in den Körper eindringt, sofort der entsprechende Antikörper produziert (bzw. wäre im Blut vorhanden).

Wie bereits beschrieben, handelt es sich bei allen Polypeptidketten (=> Proteine bzw. Eiweiße), daher haben alle Antikörper einen chemisch ähnlichen Aufbau (Polypeptidketten = Verkettung von Aminosäuren). Dabei bestehen Antikörper aus jeweils zwei kurzen Polypeptidketten und zwei langen Polypeptidketten (etwa doppelt so lange Aminosäuresequenz). Dieses Peptidketten werden über Schwefelbrücken (chemisch: Disulfidbrücken) zusammengehalten, so dass eine Ypsilon-förmigen Struktur gebildet wird.

Bei Menschen unterscheidet man im Rahmen des Biologieunterrichts 5 verschiedene Klassen von Antikörpern (auch als Immunglobuline bezeichnet)

  • Immunglobulin A: Das Immunglobulin A befindet sich im Blut und wird auch von Schleimhäuten (z.B. Nasenschleimhaut) abgesondert und dient zur Abwehr von Bakterien
  • Immunglobulin D: Das Immunglobulin D befindet sich gemeinsam mit dem Immunglobulin M auf der Zellmembran Lymphozyten und dient dort als Rezeptor für Antigene. Die genaue Funkion von Immunglobulin im menschlichen Körper ist bis heute unbekannt.
  • Immunglobulin E: 
Das Immunglobulin E wird (wie alle Immunglobuline in den Plasmazellen gebildet) und kommt vor allem in der Haut und in den Schleimhäuten vor. Im Gegensatz zu anderen Immunglobulinen lösen Immunglobuline weitere Reaktionen aus, wenn sie mit einem Antigen zusammentreffen. Verbinden sich das Immunglobulin E mit dem entsprechenden Antigen, kommt es zur Bildung von Abwehrstoffen wie Histamin (unter Mithilfe sogenannter Entzündungszellen). Durch die Freisetzung von Abwehrstoffen können im menschlichen Körper Allergien oder allergische Reaktionen ausgelöst werden
  • Immunglobulin G: Das Immunglobulin G befindet sich im Blutplasma (im ganzen Körper) und macht ca. 80% der gesamten Immunglobuline aus. Das Immunglobulin G bildet den typischen Antikörper-Antigen-Komplex. Dabei bindet der Antikörper an das Antigen. Der Antikörper-Antigen-Komplex “deaktiviert” das Antigen und markiert das Antigen für das Immunsystem für die weißen Blutkörperchen und “zerstören” diese.
  • Immunglobulin M: Das Immunglobulin G hat eine ähnliche Funkion wie das Immunglobulin G. Auch hier bildet sich zwischen dem Antikörper und dem Antikörper ein Antikörper-Antigen-Komplex.

Das Wirkungsprinzip der Antikörper

Die Antikörper werden von Plasmazellen “produziert” (als “Antwort” auf eingedrungene Krankheitserregern, den Antigenen). Anschließend gelangen die Antikörper (hauptsächlich die Immunglobulin G und M in den Blutkreislauf und gelangen auf diese Weise über die Blutbahnen in alle Bereiche des menschlichen Körpers. Hier treffen die Antikörper auf Antigene, wobei ein Antikörper in der Regel nur auf ein ganz bestimmtes Antigen reagiert. Nach dem sogenannten “Schlüssel-Schloss-Prinzip” “verbinden” sich Antikörper und Antigen zu einem sogenannten Antikörper-Antigen-Komplex. Dadurch wird gewährleistet, dass der Kankheitserreger / Fremdkörper (das Antigen) im menschlichen Körper keinen “Schaden” mehr verursachen kann (Infektion von Zellen).

Der Antikörper-Antigen-Komplex bzw. die Antikörper-Antigen-Reaktion

Wie beschrieben “verbinden” sich Antikörper und Antigen zu einem Antikörper-Antigen-Komplex. Beide Moleküle passen durch ihre chemische Struktur zusammen, so kann der Antikörper an das Antigen binden. Die Bildung der Antikörper-Antigen-Komplexen führt dazu, dass die Antigene nicht mehr in die Zellen eindringen können und im menschlichen Organismus erkannt und markiert sind und so vom Immunsystem geeignete Abwehrmaßnahmen getroffen werden können.

Je nach Struktur des Antikörpers können nach der Bildung des Komplexes verschiedene Prozesse ablaufen:

1. Ein Antikörper verfügt mehrere Bindungsstellen für Antigene. Dadurch kann der Antikörper an mehrere Antigene binden, was zu einer Verklumpung führt. Diese verklumpten Zellen können damit nicht mehr an Körperzellen binden und diese infizieren.

2. Ein Antikörper verfügt über eine Bindungsstelle für ein Antigen. Durch die Bindung Antikörper / Antigen bildet sich der Antikörper-Antigen-Komplex. Dabei ändert sich die Molekülstruktur wodurch das Antigen nicht mehr an Körperzellen binden kann. Durch die Bildung des Antikörper-Antigen-Komplexes ist das “Antigen” für das menschliche Immunsystem markiert, wobei nun die Abwehrreaktion z.B. durch die sogenannten Killerzellen eingeleitet werden.

Eine Frage, die oft im Rahmen des Biologie-Unterrichts gestellt wird “Kann ein Antikörper auch ein Antigen sein?”.
Betrachten wir dazu nochmals kurz die Bezeichnung “Antigen”: es handelt sich um einen “Stoff” (Fremdkörper), der in einem Körper bewirkt, dass gegen diesen Stoff Abwehrstoffe (Antikörper) gebildet werden. Das bedeutet, dass im Prinzip jeder “Stoff”, der wie ein Antigen aufgebaut ist (Polypetidketten) von einem Organismus als Fremdkörper erkannt wird und daraufhin gegen diesen Antikörper gebildet werden. Da Antikörper chemisch ähnlich wie Antigene aufgebaut sind (es handelt sich auch hier um Polypeptidketten), kann der Antikörper eines Organismus (z. B menschlicher Organismus) in einem anderen Organismus (z.B. Organismus eines Affen) als Fremdkörper erkannt werden, woraufhin gegen diesen ehemaligen Antikörper (der nun zum Antigen wird) entsprechende Antikörper gebildet werden.

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