B-LYMPHOZYTEN: EIGENSCHAFTEN, STRUKTUR, FUNKTIONEN, TYPEN - BIOLOGIE - 2025

Die B-Lymphozyten oder B-Zellen gehören zur Leukozytengruppe, die am humoralen Immunantwortsystem beteiligt ist. Sie zeichnen sich durch die Produktion von Antikörpern aus, die bestimmte Moleküle erkennen und angreifen, für die sie entwickelt wurden.

Lymphozyten wurden in den 1950er Jahren entdeckt und die Existenz von zwei verschiedenen Typen (T und B) wurde von David Glick bei der Untersuchung des Immunsystems von Geflügel nachgewiesen. Die Charakterisierung von B-Zellen wurde jedoch zwischen Mitte der 1960er und Anfang der 1970er Jahre durchgeführt.

Foto eines menschlichen B-Lymphozyten (Quelle: NIAID über Wikimedia Commons)

Von B-Lymphozyten produzierte Antikörper wirken als Effektoren des humoralen Immunsystems, da sie an der Neutralisation von Antigenen beteiligt sind oder deren Elimination durch andere Zellen erleichtern, die mit diesem System zusammenarbeiten.

Es gibt fünf Hauptklassen von Antikörpern, die als Immunglobuline bekannte Blutproteine ​​sind. Der am häufigsten vorkommende Antikörper ist jedoch als IgG bekannt und repräsentiert mehr als 70% der im Serum sekretierten Immunglobuline.

Eigenschaften und Struktur

Lymphozyten sind kleine Zellen mit einem Durchmesser von 8 bis 10 Mikrometern. Sie haben große Kerne mit reichlich vorhandener DNA in Form von Heterochromatin. Sie haben keine spezialisierten Organellen und Mitochondrien, Ribosomen und Lysosomen befinden sich in einem kleinen verbleibenden Raum zwischen der Zellmembran und dem Zellkern.

B-Zellen sowie T-Lymphozyten und andere hämatopoetische Zellen stammen aus dem Knochenmark. Wenn sie sich kaum an die lymphoide Linie "gebunden" haben, exprimieren sie noch keine antigenen Oberflächenrezeptoren, so dass sie auf kein Antigen reagieren können.

Die Expression von Membranrezeptoren erfolgt während der Reifung, und dann können sie durch bestimmte Antigene stimuliert werden, was ihre nachfolgende Differenzierung induziert.

Sobald sie reif sind, werden diese Zellen in den Blutkreislauf freigesetzt, wo sie die einzige Zellpopulation darstellen, die Antikörper synthetisieren und sezernieren kann.

Die Antigenerkennung sowie die meisten unmittelbar danach auftretenden Ereignisse treten jedoch nicht im Kreislauf auf, sondern in "sekundären" lymphoiden Organen wie Milz, Lymphknoten, Blinddarm, Mandeln und Mandeln. Peyers Flecken.

Entwicklung

B-Lymphozyten stammen von einem gemeinsamen Vorläufer zwischen T-Zellen, natürlichen Killerzellen (NK) und einigen dendritischen Zellen. Während ihrer Entwicklung wandern diese Zellen an verschiedene Stellen im Knochenmark und ihr Überleben hängt von bestimmten löslichen Faktoren ab.

Der Prozess der Differenzierung oder Entwicklung beginnt mit der Umlagerung der Gene, die für die schweren und leichten Ketten der später produzierten Antikörper kodieren.

Eigenschaften

B-Lymphozyten haben eine ganz besondere Funktion im Abwehrsystem, da ihre Funktionen offensichtlich sind, wenn die Rezeptoren auf ihrer Oberfläche (Antikörper) mit Antigenen aus „invasiven“ oder „gefährlichen“ Quellen in Kontakt kommen, die erkannt werden wie merkwürdig.

Die Membranrezeptor-Antigen-Wechselwirkung löst eine Aktivierungsantwort in B-Lymphozyten aus, so dass sich diese Zellen vermehren und zu Effektor- oder Plasmazellen differenzieren, die in der Lage sind, mehr Antikörper in den Blutkreislauf zu sekretieren, wie sie von dem von ihr abgefeuerten Antigen erkannt werden die Antwort.

Wirkung von Lymphozyten bei Immunantworten (Quelle: SPQR10 über Wikimedia Commons)

Antikörper spielen im Fall der humoralen Immunantwort die Rolle von Effektoren, und die Antigene, die von ihnen "markiert" oder "neutralisiert" werden, können auf verschiedene Arten eliminiert werden:

- Antikörper können an verschiedene Antigenmoleküle binden und Aggregate bilden, die von Phagozytenzellen erkannt werden.

- Antigene, die auf der Membran eines eindringenden Mikroorganismus vorhanden sind, können von Antikörpern erkannt werden, die das sogenannte "Komplementsystem" aktivieren. Dieses System erreicht die Lyse des eindringenden Mikroorganismus.

- Bei Antigenen, bei denen es sich um Toxine oder Viruspartikel handelt, können sich die spezifisch gegen diese Moleküle sekretierten Antikörper an sie binden, sie beschichten und ihre Wechselwirkung mit anderen zellulären Komponenten des Wirts verhindern.

In den letzten zwei Jahrzehnten wurden zahlreiche Untersuchungen zum Immunsystem durchgeführt, die es ermöglichten, zusätzliche Funktionen von B-Zellen aufzuklären. Diese Funktionen umfassen die Präsentation von Antigenen, die Produktion von Zytokinen und eine durch die Sekretion von Interleukin IL-10.

Typen

B-Zellen können in zwei funktionelle Gruppen unterteilt werden: Effektor-B-Zellen oder Plasma-B-Zellen und Speicher-B-Zellen.

Effektor B-Zellen

Plasmazellen oder Effektor-B-Lymphozyten sind die Antikörper produzierenden Zellen, die im Blutplasma zirkulieren. Sie sind in der Lage, Antikörper zu produzieren und in den Blutkreislauf freizusetzen, haben jedoch eine geringe Anzahl dieser Antigenrezeptoren, die mit ihren Plasmamembranen assoziiert sind.

Diese Zellen produzieren in relativ kurzer Zeit eine große Anzahl von Antikörpermolekülen. Es wurde gefunden, dass ein Effektor-B-Lymphozyt Hunderttausende von Antikörpern pro Sekunde produzieren kann.

Speicher B-Zellen

Gedächtnislymphozyten haben eine längere Halbwertszeit als Effektorzellen und da sie Klone einer B-Zelle sind, die durch die Anwesenheit eines Antigens aktiviert wurde, exprimieren sie dieselben Rezeptoren oder Antikörper wie die Zelle, die sie hervorgebracht hat.

Aktivierung

Die Aktivierung von B-Lymphozyten erfolgt nach der Bindung eines Antigenmoleküls an Immunglobuline (Antikörper), die an die Membran von B-Zellen gebunden sind.

Die Antigen-Antikörper-Wechselwirkung kann zwei Reaktionen auslösen: (1) Der Antikörper (Membranrezeptor) kann interne biochemische Signale aussenden, die den Lymphozytenaktivierungsprozess auslösen, oder (2) das Antigen kann internalisiert werden.

Die Internalisierung des Antigens in endosomalen Vesikeln führt zu seiner enzymatischen Verarbeitung (wenn es sich um ein Proteinantigen handelt), bei der die resultierenden Peptide auf der Oberfläche der B-Zelle "präsentiert" werden, um von einem Helfer-T-Lymphozyten erkannt zu werden.

Helfer-T-Lymphozyten erfüllen die Funktionen der Sekretion löslicher Zytokine, die die Expression und Sekretion von Antikörpern in den Blutkreislauf modulieren.

Reifung

Anders als bei Vögeln reifen Säugetier-B-Lymphozyten im Knochenmark, was bedeutet, dass sie beim Verlassen dieses Ortes spezifische Membranrezeptoren für die Bindung von Membranantigenen oder -antikörpern exprimieren.

Während dieses Prozesses sind andere Zellen für die Sekretion bestimmter Faktoren verantwortlich, die die Differenzierung und Reifung von B-Lymphozyten erreichen, wie beispielsweise Interferon Gamma (IFN-γ).

Die Membranantikörper, die sich auf der Oberfläche von B-Zellen befinden, bestimmen die Antigenspezifität jedes einzelnen. Wenn diese im Knochenmark reifen, wird die Spezifität durch zufällige Umlagerungen von Segmenten des Gens definiert, das das Antikörpermolekül codiert.

Bei vollständig ausgereiften B-Zellen gibt es jeweils nur zwei funktionelle Gene, die für die schweren und leichten Ketten eines bestimmten Antikörpers kodieren.

Von nun an haben alle von einer reifen Zelle und ihren Nachkommen produzierten Antikörper die gleiche Antigenspezifität, dh sie sind an eine Antigenlinie gebunden (sie produzieren den gleichen Antikörper).

Angesichts der Tatsache, dass die genetische Umlagerung, die B-Lymphozyten während ihrer Reifung erfahren, zufällig ist, wird geschätzt, dass jede Zelle, die aus diesem Prozess resultiert, einen einzigartigen Antikörper exprimiert, wodurch mehr als 10 Millionen Zellen erzeugt werden, die Antikörper gegen verschiedene Antigene exprimieren.

Während des Reifungsprozesses werden die B-Lymphozyten, die extrazelluläre oder Membrankomponenten des Organismus erkennen, der sie produziert, selektiv eliminiert, um sicherzustellen, dass sich keine „Autoantikörper“ -Populationen ausbreiten.

Antikörper

Antikörper stellen eine der drei Klassen von Molekülen dar, die Antigene erkennen können, die anderen beiden sind die T-Zell-Rezeptormoleküle (TCRs) und die Haupthistokompatibilitätskomplex (MHC) -Proteine. ).

Im Gegensatz zu TCRs und MHCs weisen Antikörper eine größere Antigenspezifität auf, ihre Affinität zu Antigenen ist viel höher und sie wurden besser untersucht (dank ihrer einfachen Reinigung).

Einfache schematische Darstellung eines Antikörpers (Immunglobulin) (Quelle: DO11.10 über Wikimedia Commons)

Antikörper können sich auf der Oberfläche von B-Zellen oder auf der Membran des endoplasmatischen Retikulums befinden. Sie kommen normalerweise im Blutplasma vor, können sich aber auch in der interstitiellen Flüssigkeit einiger Gewebe befinden.

- Struktur

Es gibt Antikörpermoleküle verschiedener Klassen, jedoch sind sie alle Glykoproteine, die aus zwei schweren und zwei leichten Polypeptidketten bestehen, die identische Paare bilden und über Disulfidbrücken miteinander verbunden sind.

Zwischen der leichten und der schweren Kette bildet sich eine Art "Spalt", der der Bindungsstelle des Antikörpers mit dem Antigen entspricht. Jede leichte Kette eines Immunglobulins wiegt etwa 24 kDa und jede schwere Kette zwischen 55 und 70 kDa. Die leichten Ketten binden jeweils an eine schwere Kette und die schweren Ketten binden auch aneinander.

Strukturell kann ein Antikörper in zwei „Teile“ unterteilt werden: einen für die Antigenerkennung (N-terminale Region) und einen für biologische Funktionen (C-terminale Region). Der erste ist als variabler Bereich bekannt, während der zweite konstant ist.

Einige Autoren beschreiben Antikörpermoleküle aufgrund der Struktur der Antigen-Kontaktlücke, die sich zwischen den beiden Ketten bildet, als Y-förmige Glykoproteine.

- Arten von Antikörpern

Die leichten Ketten von Antikörpern werden als "Kappa" und "Lambda" (κ und λ) bezeichnet, es gibt jedoch 5 verschiedene Arten von schweren Ketten, die jedem Antikörper-Isotyp Identität verleihen.

Es wurden fünf Immunglobulin-Isotypen definiert, die durch das Vorhandensein der schweren Ketten γ, μ, α, δ und ε gekennzeichnet sind. Dies sind jeweils IgG, IgM, IgA, IgD und IgE. Sowohl IgG als auch IgA können wiederum in andere Subtypen unterteilt werden, die als IgA1, IgA2, IgG1, IgG2a, IgG2b und IgG3 bezeichnet werden.

Immunglobulin G.

Dies ist der am häufigsten vorkommende Antikörper von allen (mehr als 70% der Gesamtzahl), daher bezeichnen einige Autoren dies als den einzigen im Blutserum vorhandenen Antikörper.

IgGs haben schwere Ketten, die mit dem Buchstaben "γ" gekennzeichnet sind und ein Molekulargewicht zwischen 146 und 165 kDa haben. Sie werden als Monomere sekretiert und liegen in einer Konzentration von 0,5 bis 10 mg / ml vor.

Die Halbwertszeit dieser Zellen liegt zwischen 7 und 23 Tagen und sie haben Funktionen bei der Neutralisation von Bakterien und Viren. Außerdem vermitteln sie eine antikörperabhängige Zytotoxizität.

Immunglobulin M.

IgM wird als Pentamer gefunden, dh als Komplex, der aus fünf identischen Proteinanteilen mit jeweils zwei leichten und zwei schweren Ketten besteht.

Wie erwähnt wird die schwere Kette dieser Antikörper μ genannt; Es hat ein Molekulargewicht von 970 kDa und wird im Serum in einer ungefähren Konzentration von 1,5 mg / ml mit einer Halbwertszeit zwischen 5 und 10 Tagen gefunden.

Es ist an der Neutralisation von Toxinen bakteriellen Ursprungs und an der "Opsonisierung" dieser Mikroorganismen beteiligt.

Immunglobulin A.

IgAs sind monomere und gelegentlich dimere Antikörper. Ihre schweren Ketten sind mit dem griechischen Buchstaben "α" bezeichnet und haben ein Molekulargewicht von 160 kDa. Ihre Halbwertszeit beträgt nicht mehr als 6 Tage und sie werden in einer Konzentration von 0,5 bis 0,3 mg / ml im Serum gefunden.

Wie IgM hat IgA die Fähigkeit, bakterielle Antigene zu neutralisieren. Sie haben auch eine antivirale Aktivität und wurden als Monomere in Körperflüssigkeiten und als Dimere auf Epitheloberflächen gefunden.

Immunglobulin D.

IgDs werden auch als Monomere gefunden. Ihre schweren Ketten haben ein Molekulargewicht von etwa 184 kDa und sind mit dem griechischen Buchstaben "δ" gekennzeichnet. Ihre Konzentration im Serum ist sehr niedrig (weniger als 0,1 mg / ml) und sie haben eine Halbwertszeit von 3 Tagen.

Diese Immunglobuline befinden sich auf der Oberfläche reifer B-Zellen und senden Signale über einen zytosolischen "Schwanz" nach innen.

Immunglobulin E.

Die schweren Ketten von IgE werden als "& epsi;" - Ketten identifiziert und wiegen 188 kDa. Diese Proteine ​​sind ebenfalls Monomere, haben eine Halbwertszeit von weniger als 3 Tagen und ihre Konzentration im Serum ist nahezu vernachlässigbar (weniger als 0,0001).

IgEs haben Funktionen bei der Bindung von Mastzellen und Basophilen, sie vermitteln auch allergische Reaktionen und Reaktionen gegen parasitäre Würmer.

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