Antigen

Fremde Stoffe (wie Bakterien oder Viren), bei deren Eintreten in den Körper von diesem Antikörper produziert werden

Ein Antigen (von griechisch ἀντί anti „[da]gegen“, und γεννάω gennaō „erzeuge, gebäre“) ist eine molekulare Struktur, an die sich Antikörper binden können. Außer Antikörper können sich auch Lymphozyten an Antigene binden. Diese produzieren dann Antikörper, die „Angreifer“ als „körperfremd“ markieren und es so dem Immunsystem ermöglichen, diese zu erkennen und zu eliminieren.

Die Abbildung zeigt, wie ein Antigen an eine passende Stelle eines Antikörpers bindet

Der Begriff Antigen leitet sich aus dem Englischen von antibody generator ("Antikörper-Erzeuger") ab und deutet auf die Bedeutung dieses Vorgangs im Rahmen der erworbenen Immunantwort hin.[1]

Durch somatische Gen-Umlagerung können Lymphozyten Rezeptoren für fast alle möglichen Antigene bilden. Die entsprechenden Rezeptoren der Lymphozyten werden je nach Art der Lymphozyten als B-Zell-Rezeptoren oder T-Zell-Rezeptoren bezeichnet. Ursprünglich wurde der Begriff allerdings nur auf Substanzen angewendet, die nach Injektion in einen fremden Organismus zur Antikörperbildung führten. Die spezifische Bindung von Antikörpern und Antigenrezeptoren an Antigene ist ein wesentlicher Teil der adaptiven Immunität – erworbenen Immunität – gegen Pathogene (Krankheitserreger). Antigene können demnach eine Immunantwort auslösen und damit immunogen wirken. Jedoch ist nicht jedes Antigen auch immunogen; beispielsweise wirken Haptene nicht immunogen. Die Stelle eines Antigens, die von dem entsprechenden Antikörper erkannt wird, wird als Epitop bezeichnet.

AufbauBearbeiten

Antigene sind meistens Proteine, können aber auch Kohlenhydrate, Lipide oder andere Stoffe sein. Sie können entweder von B-Zell-Rezeptoren, T-Zell-Rezeptoren oder (von B-Zellen produzierten) Antikörpern erkannt bzw. gebunden werden.

Antigene, die von B-Zell-Rezeptoren oder Antikörpern erkannt werden, befinden sich auf den Oberflächen von eingedrungenen Fremdkörpern (z. B. auf Pollenkörnern, Bakterienoberflächen und im Kot von Hausstaubmilben) oder Zellen und weisen dort eine dreidimensionale Struktur auf, die spezifisch von bestimmten B-Zell-Rezeptoren oder Antikörpern erkannt werden kann. Antigene auf Zelloberflächen werden als Oberflächenantigene bezeichnet. Diese werden unter anderem zur Entwicklung von Impfstoffen gegen Pathogene oder Tumoren eingesetzt oder werden vor einer Bluttransfusion oder Organtransplantation untersucht, um eine Immunreaktion gegen fremde Blutgruppen zu vermeiden.

Antigene, die von Rezeptoren der T-Helferzellen erkannt werden, sind Peptidsequenzen aus ca. 12–24 Aminosäuren, die von antigenpräsentierenden Zellen (APC) aufgenommen und von MHC-Molekülen der Klasse II an der Zelloberfläche präsentiert werden. Cytotoxische T-Zellen hingegen können an Antigene binden, die von MHC-Klasse-I Proteinkomplexen präsentiert werden und durchschnittlich aus 8–10 Aminosäuren bestehen.[2]

Auch körpereigene Strukturen, so auch Antikörper selbst, können als Antigene wirken, wenn sie fälschlicherweise als fremd angesehen werden (Autoantikörper). Dadurch wird eine Autoimmunreaktion ausgelöst, diese kann in schweren Fällen zu einer Autoimmunkrankheit führen.

Bestimmte niedermolekulare Stoffe, die alleine keine Antikörperreaktion hervorrufen können, sondern erst durch die Bindung an ein Trägerprotein eine Immunreaktion auslösen können, heißen Haptene. Diese Haptene waren bei der Erforschung der Bindung durch Antikörper an ein Antigen wichtig, indem sie als chemisch definierte und veränderbare Versuchsobjekte dienten. Dementsprechend wird eine (meist höhermolekulare) Substanz, die diese Reaktion alleine ermöglicht, als Vollantigen bezeichnet, ein Hapten als Halbantigen.

Kleine Moleküle wie einzelne Kohlenhydrate, Amino- oder Fettsäuren können keine Immunreaktion bewirken.

Wirkung und FunktionBearbeiten

Der Nutzen der Antigenerkennung durch Lymphozyten liegt für den Organismus darin, körperfremde Substanzen, gegen die er keine erblich kodierten Rezeptoren besitzt, zu erkennen. Lymphozyten, die an körpereigene Substanzen (Autoantigene) binden, sterben ab, Lymphozyten, die an fremde Antigene binden, sind in der Lage, eine adaptive Immunantwort auszulösen.

T-Lymphozyten (T-Zellen) erkennen Antigene nur, wenn diese auf den Oberflächen von anderen Zellen präsentiert werden. Antigenpräsentierende Zellen (APCs) sind spezialisierte Zellen des Immunsystems, die den T-Zellen Antigene präsentieren. Zu den sog. professionellen APCs gehören Dendritische Zellen, Makrophagen und B-Zellen. Sie nehmen Substanzen über verschiedene Mechanismen wie beispielsweise durch Endocytose auf, verarbeiten sie und koppeln sie an MHC-Moleküle. Diese werden dann an der Plasmamembran präsentiert. Eine T-Zelle mit einem passenden T-Zell-Rezeptor (TCR) kann das Antigen dann als fremd erkennen und wird, wenn auch weitere costimulative Signale vorliegen, aktiviert.

B-Lymphozyten (B-Zellen), die sich mit ihrem B-Zell-Rezeptor (der membranständige Vorläufer des Antikörpers) an ein Antigen gebunden haben, werden je nach Antigen entweder direkt (TI-antigen) oder mit Hilfe einer T-Helferzelle aktiviert. T-Helferzellen, die sich an einen Antigen-MHC-Komplex gebunden haben und das Antigen als fremd erkannt haben, scheiden Cytokine aus, die B-Zellen zur Antikörperproduktion anregen. Je nachdem, welche Cytokine in der Umgebung ausgeschüttet werden, findet ein Class-Switch in eine der Klassen (Ig G, Ig E, Ig A) statt. Antikörper werden von den Plasma-Zellen (aktivierte B-Zellen) sezerniert, binden spezifisch an das Antigen, markieren damit den Eindringling (Opsonisierung) und führen so zur Phagocytose der Fremdkörper. Diese Aufgabe übernehmen beispielsweise Makrophagen, die sich mit ihren Fc-Rezeptoren an die konstante Region der Antikörper binden. Durch die Erkennung körperfremder Antigene können gezielt Eindringlinge wie Bakterien oder Viren bekämpft werden, ohne körpereigene Zellen zu schädigen.

Auch die Zellen eines fremden Menschen werden als körperfremd erkannt, denn die Struktur der Glykoproteine auf den Zelloberflächen ist bei jedem Menschen anders. Daher wirken sich diese menschlichen Antigene bei der Übertragung von organischem Material von einem Menschen auf einen anderen nachteilig aus, z. B. bei der Bluttransfusion oder Organtransplantation. Hier muss auf Blutgruppen- bzw. Gewebeverträglichkeit geachtet werden. Die Übertragung falscher Blutgruppen führt zur Verklumpung des Blutes, bei Transplantationen kann es zur Abstoßung des übertragenen Organs oder zur Schädigung des Empfängers durch das transplantierte Organ kommen (Graft-versus-Host Disease).

Antigene, die Allergien auslösen können, werden Allergene genannt. Sie erzeugen eine übermäßige Immunantwort auf ein harmloses Antigen.

Siehe auchBearbeiten

LiteraturBearbeiten

  • Wilhelm Seyffert: Lehrbuch der Genetik. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg/Berlin 2003, ISBN 3-8274-1022-3.
  • Charles A. Janeway jr. u. a.: Immunologie. 5. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg/Berlin 2002, ISBN 3-8274-1078-9.

WeblinksBearbeiten

Wiktionary: Antigen – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. David K. Male: Immunology. Elsevier Health Sciences, 2006, ISBN 978-0-323-03399-2 (google.de [abgerufen am 30. Juli 2021]).
  2. Paola Cruz-Tapias, John Castiblanco, Juan-Manuel Anaya: Major histocompatibility complex: Antigen processing and presentation. El Rosario University Press, 18. Juli 2013 (nih.gov [abgerufen am 7. März 2021]).