HUMORALE IMMUNITÄT: THEORIE, EFFEKTORMECHANISMEN, BEISPIELE - WISSENSCHAFT - 2025

Die humorale Immunität , auch als durch Antikörper vermittelte Immunantwort bekannt, ist einer der wichtigsten Mechanismen der Abwehr von Organismen gegen das Eindringen von Mikroorganismen oder extrazellulären Toxinen.

Insbesondere bezieht sich die humorale Immunität auf die durch Blutfaktoren vermittelte Immunität, bei der es sich um Serumproteine ​​handelt, die als "Antikörper" bekannt sind und bei Reaktionen auf Infektionen funktionieren und spezifisch als Reaktion auf das Vorhandensein von "Antigenen" produziert werden.

Einige der Wirkungen von Antikörpern, die während der humoralen Immunantwort produziert werden (Quelle: Becky Boone über Wikimedia Commons)

Das Immunsystem eines Säugetiers kann in ein angeborenes Immunsystem und ein adaptives Immunsystem unterteilt werden. Das angeborene Immunsystem besteht aus den verschiedenen Elementen, die als physikalische und chemische Barrieren gegen das Eindringen von Eindringlingen in den Körper wirken.

Zu solchen Barrieren gehören die Epithelien und einige der von ihnen produzierten Substanzen; Es sind auch einige spezifische Zelltypen beteiligt, die zusammen das erste Abwehrsystem des Körpers darstellen.

Das adaptive oder spezifische Immunsystem ist etwas komplexer und "entwickelt", da es als Reaktion auf die Exposition gegenüber Infektionserregern oder auf den Kontakt mit bestimmten Mikroorganismen ausgelöst wird, obwohl beide Systeme normalerweise zusammenarbeiten.

Es wird gesagt, dass es sich um ein spezifisches System handelt, da es als Reaktion auf definierte Determinanten auftritt und von hochspezialisierten Zellen vermittelt wird, die auch die Fähigkeit haben, sich an wiederholte Expositionen gegenüber zu erinnern und schneller und mit mehr "Stärke" oder "Effizienz" zu reagieren gleicher Invasionsagent.

Die humorale Immunität ist eine der Unterkategorien der adaptiven oder spezifischen Immunität, die auch als zelluläre Immunität klassifiziert wird. Beide Arten von Reaktionen unterscheiden sich je nach der Komponente des beteiligten Immunsystems.

Theorie

Die Theorie der humoralen Immunität, die das Ergebnis intensiver jahrelanger Forschung und Debatte war, schlägt vor, dass die Immunität durch Substanzen vermittelt wird, die in Körperflüssigkeiten oder "Humor" vorhanden sind.

Diese Theorie wurde von vielen Wissenschaftlern entwickelt, die viele der an solchen Reaktionsmechanismen beteiligten Effektoren unabhängig voneinander untersuchten und beschrieben.

Paul Ehrlich war vielleicht einer der einflussreichsten und führte die eingehendsten Studien zur Antigen-Antikörper-Komplementarität in den frühen 1900er Jahren durch.

Eine kleine Geschichte

Der renommierte Immunologe Rudolph Virchow stellte 1858 fest, dass alle körperlichen Pathologien eher auf die Fehlfunktion der für den Schutz verantwortlichen zellulären Elemente als auf eine "Nichtübereinstimmung der löslichen Stimmungen" zurückzuführen sind.

Etwas mehr als 25 Jahre später, 1884, brachte Eli Metchnikoff die erste Veröffentlichung der Phagozytentheorie ans Licht, die heute die Hauptgrundlagen der Theorie der zellvermittelten Immunität (zelluläre Immunität) formt und unterstützt.

Viele Kritiker von Metchnikoff versuchten, seine Behauptungen zu "widerlegen", und 1888 stellte George Nuttall, der eine Reihe von Experimenten durchführte, um Metchnikoffs Theorien zu testen, fest, dass das Serum normaler Tiere eine "natürliche Toxizität" gegen bestimmte hatte Mikroorganismen.

Auf diese Weise wurde es in der wissenschaftlichen Welt populär, dass zellfreie Flüssigkeiten von „gesunden“ oder „speziell immunisierten“ Tieren Bakterien abtöten konnten, so dass es nicht notwendig war, auf die Zelltheorie zurückzugreifen, um die angeborene und erworbene Immunität zu erklären .

Die ersten, die experimentell das Vorhandensein einer humoralen Immunantwort bestätigten, waren Emil von Behring und Shibasaburo Kitasato Ende des 19. Jahrhunderts. Von Behring und Kitasato zeigten, dass die durch Diphtherie und Tetanus ausgelösten Immunantworten auf das Vorhandensein von Antikörpern gegen diese zurückzuführen waren Exotoxin.

In den frühen 1900er Jahren erkannten Karl Landsteiner und andere Forscher, dass andere Toxine und Substanzen nicht bakteriellen Ursprungs eine humorale Immunität hervorrufen können.

Der Begriff "Antikörper" wurde kurz darauf allgemein geprägt, um sich auf jene spezifischen Substanzen zu beziehen, die als Antitoxine gegen "Antigene" wirken könnten.

Das Wort Antigen war der Begriff, der verwendet wurde, um die Substanzen zu definieren, die die Produktion von humoralen Antikörpern auslösen.

Effektormechanismen

Sowohl humorale Immunantworten als auch zelluläre Immunantworten werden durch einen Zelltyp vermittelt, der als Lymphozyten bekannt ist.

Die Hauptprotagonisten der zellulären Immunität sind die T-Lymphozyten, während die B-Lymphozyten auf das Vorhandensein von Fremdantigenen reagieren und sich in die für die humorale Immunität charakteristischen Antikörper produzierenden Zellen verwandeln.

Die humorale Immunität ist der Hauptabwehrmechanismus gegen extrazelluläre Mikroorganismen und andere Toxine, während die zelluläre Immunität zur Eliminierung intrazellulärer Pathogene beiträgt, die für die Erkennung durch Antikörper „unzugänglich“ sind.

Phasen der humoralen Immunantwort

Neben der zellulären Immunantwort kann die humorale Antwort in drei Phasen unterteilt werden: eine der Erkennung, eine der Aktivierung und eine der Wirkung.

Die Erkennungsphase besteht aus der Bindung von Antigenen an spezifische Membranrezeptoren auf der Zelloberfläche reifer B-Lymphozyten.

Antikörper fungieren als solche "Rezeptoren" und können Proteine, Polysaccharide, Lipide und andere "fremde" extrazelluläre Substanzen erkennen.

Die Aktivierungsphase beginnt mit der Proliferation von Lymphozyten nach der Erkennung von Antigenen und setzt sich mit der Differenzierung fort, entweder in anderen Effektorzellen, die Antigene eliminieren können, oder in Gedächtniszellen, die nach einer neuen Exposition schnellere Reaktionen auslösen können. Antigen.

Während der Effektorphase werden die Lymphozyten, die Antigen-eliminierende Funktionen ausüben, als "Effektorzellen" bezeichnet, obwohl gewöhnlich andere Zellen beteiligt sind, die ebenfalls an der angeborenen Immunantwort beteiligt sind und Fremdstoffe phagozytieren und eliminieren.

Lymphozyten und Antikörper

Die von Lymphozyten oder B-Zellen produzierten Antikörper haben die physiologische Funktion, das Antigen, das ihre Bildung induziert hat, zu neutralisieren und zu eliminieren, und das humorale Immunsystem kann auf eine Vielzahl verschiedener Antigene reagieren.

B-Lymphozyten entstehen im Knochenmark als Reaktion auf ein definiertes Antigen (sie sind spezifisch) und dies geschieht vor der Antigenstimulation. Die Expression bestimmter Antikörper löst die Proliferations- und Differenzierungsreaktionen von mehr Antikörper-sekretierenden B-Zellen aus.

Signalisierung zwischen T-Zellen und B-Zellen zur Aktivierung der letzteren (Quelle: Manuel Mellina Vicente, via Wikimedia Commons)

Abhängig von der Art des Antigens wird jedoch ein zusätzliches Signal zur Differenzierung und Proliferation benötigt, das von einem speziellen Typ von T-Lymphozyten, genannt "Helfer-T-Lymphozyten", gegeben wird, der aktivierende Faktoren für B-Zellen sekretiert.

Immunglobuline

Da sie hauptsächlich in Blutflüssigkeiten vorkommen, werden die von B-Zellen produzierten Antikörper als Immunglobuline bezeichnet. Diese Proteinmoleküle haben zwei schwere und zwei leichte Glykoproteinketten, die über Disulfidbrücken (SS) miteinander verbunden sind.

Struktur eines Immunglobulins G (IgG) (Quelle: w: Benutzer: AJVincelli über Wikimedia Commons)

Die leichten Ketten sind als "Kappa" und "Lambda" bekannt, aber es gibt 5 Arten von schweren Ketten, die als Gamma (G), Mu (M), Alpha (A), Delta (D) und Epsilon (E) bezeichnet wurden ).

Die Kombination von leichten und schweren Ketten endet mit der Bildung der Immunglobuline IgG, IgM, IgA, IgD und IgE. Der am häufigsten vorkommende Antikörper im Serum von Säugetieren ist Immunglobulin-IgG (ungefähr 70%).

Jede Kette eines Antikörpers hat ein Amino-terminales und ein Carboxyl-terminales Ende. Der Teil, der Antigene binden kann, befindet sich am aminoterminalen Ende, aber die carboxylterminale Region bestimmt die biologische Aktivität.

Humorale Immunantwort

Die carboxylterminale Region von IgG-ähnlichen Antikörpern wird spezifisch von phagozytischen Zellen wie Neutrophilen und Makrophagen erkannt, die spezielle Rezeptoren dafür haben.

Diese Erkennung beinhaltet den Kontakt zwischen dem Rezeptor und dem Antikörper, und es ist diese Vereinigung, die die Phagozytose und den Abbau von Antigenen in phagozytischen Zellen erleichtert.

Im Gegensatz zu IgG werden die anderen Klassen von Immunglobulinen nicht in Sekreten und Geweben gefunden. Sie sind jedoch genauso nützlich, um die Immunantwort auszulösen.

IgM-Immunglobuline (10% der Serum-Immunglobuline) sind potente Aktivatoren des Komplementsystems, daher wirken sie bei der Antigenlyse und erhöhen die Resistenz.

IgA-Immunglobuline (20% der Serum-Immunglobuline) werden in lymphoiden Geweben produziert und verarbeitet und zur Schleimhaut der Lunge und des Magen-Darm-Trakts transportiert. Sie neutralisieren Viren und andere Antigene, die in die Schleimhautoberflächen gelangen.

IgD ist an B-Lymphozyten gebunden und fungiert als Antigenrezeptor, während IgE (bekannt als allergischer Antikörper) über spezifische Rezeptoren an die Oberfläche von Mastzellen und Basophilen gebunden ist. Beide Immunglobuline sind im Serum in sehr geringer Konzentration vorhanden.

Beispiele

Die von den Haupteffektoren der humoralen Immunantwort (B-Lymphozyten) produzierten Antikörper haben die Fähigkeit, verschiedene Reaktionsmechanismen gegen verschiedene Arten von Bedrohungen zu "induzieren" oder "zu aktivieren".

Zum Beispiel sind IgG-Immunglobuline Aktivatoren der sogenannten "Komplementkaskade", die Viruspartikel neutralisiert und so deren Bindung an Wirtszellen verhindert.

Während der Schwangerschaft überträgt die Mutter Antikörper auf den Fötus durch trophoblastische Zellen in der Plazenta, die Rezeptoren mit hoher Affinität für den Carboxylterminus von Immunglobulinen wie IgG aufweisen.

Die humorale Reaktion auf Bakterien mit "Kapseln" aus Polysacchariden wird durch Immunglobulin M vermittelt, das die Phagozytose dieser Mikroorganismen fördert.

Ein weiteres wichtiges Beispiel für humorale Immunität ist die systemische Reaktion auf Parasiten, bei der IgE ihre Zerstörung durch eosinophile Zellen "steuert".

Verweise

1. Abbas, A., Lichtman, A. & Pober, J. (1999). Cellular and Molecular Immunology (3. Aufl.). Madrid: McGraw-Hill.
2. Carroll, MC & Isenman, DE (2012). Regulierung der humoralen Immunität durch Ergänzung. Immunität, 37 (2), 199–207.
3. Kindt, T., Goldsby, R. & Osborne, B. (2007). Kuby's Immunology (6. Aufl.). Mexiko DF: McGraw-Hill Interamericana von Spanien.
4. Klein, T. (2007). Die erworbene Immunantwort. In xPharm: The Comprehensive Pharmacology Reference (S. 1–5).
5. H. Lishner & A. DiGeorge (1969). Rolle des Thymus bei der humoralen Immunität. The Lancet, 2, 1044–1049.
6. Medzhitov, R. & Janeway, C. (2000). Angeborene Immunität. The New England Journal of Medicine, 338–344.
7. Merlo, LMF & Mandik-Nayak, L. (2013). Adaptive Immunität: B-Zellen und Antikörper. In der Krebsimmuntherapie: Immunsuppression und Tumorwachstum: Zweite Ausgabe (S. 25–40).
8. Silverstein, AM (1979). Geschichte der Immunologie. Zelluläre versus humorale Immunität: Determinanten und Konsequenzen einer epischen Schlacht des 19. Jahrhunderts. Cellular Immunology, 48 (1), 208–221.
9. Steinman, RM (2008). Verknüpfung der angeborenen mit der adaptiven Immunität durch dendritische Zellen. Bei angeborener Immunität gegen Lungeninfektion (S. 101–113).
10. Tan, TT & Coussens, LM (2007). Humorale Immunität, Entzündung und Krebs. Current Opinion in Immunology, 19 (2), 209–216.
11. Twigg, HL (2005). Humorale Immunabwehr (Antikörper): Jüngste Fortschritte. Verfahren der American Thoracic Society, 2 (5), 417–421.
12. Wherry, EJ & Masopust, D. (2016). Adaptive Immunität: Neutralisieren, Eliminieren und Erinnern für das nächste Mal. In Viral Pathogenesis: Von den Grundlagen zur Systembiologie: Dritte Auflage (S. 57–69).