Immunologie spezifische Abwehr „Antigene und Antikörper“

1. Immunologiespezifische 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: www.iib.unibe.ch/teaching/immed.htm 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 erkenntfremde & eigene Antigene • ... alle Eiweisse und vieleZucker und ... • Schätzung  1012 Strukturen

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

5. Immunogen kontinuierliches Epitop Hapten Diskontinuierliches Epitop nicht immunogen Epitop-Hapten-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. Dosis Route subkutan > intravenös > intragastrisch Adjuvans Substanzen die eine Immunantwort gegen ein Antigen verstärken Immunogenizität eines Antigens(molekulare Beschaffenheit)

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

9. BcR Antikörper TcR MHC Drei antigen-spezifische Rezeptoren

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

11. B & T Zellen Anzahl: Antigene = Antikörper ~109-1012 Antigene ~109-1012 Antikörper

12. Antikörper Protein Struktur (I)

13. Antikörper Protein Struktur (II)

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

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 VH DH JH Chromosom 14  VH DJH primäres RNA Transkript

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

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

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

21. Theoretische Rekombinationen H Kette Gensegmente L Kette Gensegmente L/H Ketten Diversität V 200 100 20‘000 D 20 0 400‘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 ~1 ·1019 Nukleotid Verlust (meist <=7) ~1018 Nur ein Frame! = 30% Reduktion

22. Das minimale Repertoire B ZellenMensch Maus Total 1012109 Zellgrösseidentisch identisch Neu pro Tag 109106 Platzbedarf

23. Allele Exklusion

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

25. Genrearrangement & Klassenswitch HC-Gensegmente m d g3 e a2 g1 a1 g2 g4 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. Stamm Zelle Lymphoide Vorläufer Zelle Pro-B Zelle Prae-B Zelle B Zelle Plasmazelle B Zellreifung 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 B Zelle Epitop eines Antigens eine B Zelle = ein Antikörper = ein Idiotyp

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

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

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

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

35. Drei antigenspezifische Rezeptoren natives Antigen Peptid BcR TcR MHC 109-1012 1012-1014 ca. 20

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

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 • Keimbahnkonfigurationder C-Gensegmente

38. Klonale Expansion B Zell Klon Antigen APZ T Zell Klon

39. Immunantwort primär sekundär [Log Antikörper] 0 1 2 0 1 2 [Wochen]

40. chemische Modifikation Toxin Teil Toxoid Impfstoffe Toxin Toxoid antigene Determinanten

41. Immunität angeboren erworben passiv aktiv künstlich künstlich natürlich natürlich Wege immun zu werden

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