Antikörper: Wie sie funktionieren und was sie aussagen

Antikörper erkennen und bekämpfen Krankheitserreger und tragen dazu bei, dass wir nach Infektionen oder Impfungen immun werden. Arbeitet das Immunsystem fehlerhaft, können sie aber auch zur Entstehung von Allergien und Autoimmunerkrankungen beitragen.

Wenn Sie sich während einer Erkältungs- oder Grippewelle einmal angesteckt haben, werden Sie in derselben Welle in der Regel kein zweites Mal krank. Das liegt daran, dass Ihr Immunsystem sich die verantwortlichen Viren merkt und bei einem erneuten Aufeinandertreffen sofort reagieren kann. In anderen Fällen geht das noch weiter: Masern-Viren zum Beispiel kann der Körper lebenslang bekämpfen, wenn er einmal durch eine Masernerkrankung oder Impfung gelernt hat, sie zu erkennen.

Eine wichtige Rolle bei der so entstandenen Immunität spielen die Antikörper. Sie werden gebildet, um Krankheitserreger und Schadstoffe zu erkennen, an sich zu binden und sie zu zerstören oder andere Immunzellen auf den Plan zu rufen.

Erfahren Sie in diesem Artikel, wie Antikörper funktionieren und was hinter den Antikörperklassen IgA, IgD, IgE, IgG und IgM steckt. Wir verraten Ihnen, wie sich Antikörper nachweisen lassen und wie Antikörpertests bei der Diagnose von Allergien und vielen verschiedenen Krankheiten helfen können. Außerdem: Was sind monoklonale Antikörper und wie werden aus ihnen Medikamente gewonnen?

Was sind Antikörper?

Antikörper, auch Immunglobuline genannt, sind Proteine (Eiweiße), die unser Immunsystem einsetzt, um Krankheitserreger wie Viren, Bakterien, Parasiten, Pilze und Giftstoffe zu erkennen und zu bekämpfen. In einigen Fällen bleiben sie nach einer Infektion – oder einer Impfung – noch lange im Körper und bewirken eine Immunität gegen den Erreger.

Antikörper werden von Plasmazellen gebildet, die zu den B-Zellen gehören, einer Untergruppe der weißen Blutkörperchen.

Alle Antikörper bestehen aus drei länglichen Bereichen, die eine Y-Form bilden. An den „Armen“ des Y befinden sich Bindungsstellen, mit denen die Antikörper Krankheitserreger an sich binden können ^[1].

Antikörper und Antigene

Antikörper gehören zum spezifischen Immunsystem, das auch erlerntes Immunsystem genannt wird und sich erst im Laufe unseres Lebens entwickelt. Der Körper stellt die Antikörper her, wenn unerwünschte Fremdkörper in den Körper gelangen. Ein Antikörper wird dann auf die Strukturen auf der Oberfläche des Erregers zugeschnitten. Diese Strukturen werden auch Antigen genannt.

Antikörper sind hochspezialisiert: Jeder Antikörper kann nur gegen ein ganz bestimmtes Antigen wirken. Das funktioniert nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip. Das Antigen ist das Schloss des Krankheitserregers, die Bindungsstellen des Antikörpers sind der passende Schlüssel. Über diese Schnittstelle bindet sich der Antikörper an das Antigen, um den Erreger unschädlich zu machen.

Dieses Anbinden kann bestimmte Stoffe, zum Beispiel Toxine, bereits unschädlich machen – die chemische Struktur des Krankheitserregers wird aufgebrochen und er wird zerstört. In anderen Fällen ruft der Antikörper weitere Immunzellen herbei, wenn er sich an das Antigen gebunden hat. Dann treten beispielsweise Fresszellen auf den Plan und vernichten den Krankheitserreger ^[1], ^[2].

Was sind Autoantikörper? Manchmal entstehen Antikörper, die sich gegen gesunde Zellen des eigenen Körpers richten. Diese Autoantikörper lassen sich zum Beispiel bei Autoimmunerkrankungen und Krebs nachweisen und helfen auch bei der Diagnose solcher Krankheiten ^[3].

Antikörper gegen Blutgruppen

Menschen, die eine bestimmte Blutgruppe haben, bilden Antikörper gegen das Blut anderer Blutgruppen. Das ist der Grund dafür, warum die Blutgruppen bei der Blutspende so wichtig sind – gegen das „falsche“ Blut würden die Antikörper eine Abwehrreaktion einleiten.

Nur Menschen mit der Blutgruppe AB haben keine dieser Blutgruppen-Antikörper – deswegen können Sie das Blut von allen anderen Blutgruppen gespendet bekommen ^[4].

Welche Antikörper gibt es?

Antikörper lassen sich in Klassen einteilen, die jeweils etwas anders aufgebaut sind, verschiedene Aufgaben haben und in unterschiedlichen Bereichen des Körpers verstärkt vorkommen. Die Klassen werden mit Kürzeln wie zum Beispiel „IgG“ bezeichnet, was für „Immunglobulin G“ steht, also für einen Antikörper der Klasse G ^[2].

Im Folgenden zeigen wir Ihnen die fünf Antikörperklassen, die beim Menschen vorkommen.

IgA-Antikörper (Immunglobulin A)

IgA-Antikörper werden von Schleimhäuten abgegeben und kommen relativ selten im Blut vor. Sie stecken daher vor allem in Körperflüssigkeiten, zum Beispiel in Tränenflüssigkeit, Speichel und in den Sekreten von Nase und Bronchien, Magen-Darm-Trakt und Vagina ^[5].

Ein sogenannter selektiver IgA-Mangel ist die häufigste angeborene Störung des Immunsystems. Ein solcher genetisch bedingter Antikörpermangel kann unter anderem zu Autoimmunerkrankungen, Schleimhautentzündungen, Neurodermitis, Allergien und Zöliakie führen ^[6].

IgD-Antikörper (Immunglobulin D)

Wissenschaftler*innen sind sich noch nicht sicher, welche Funktion diese Antikörper haben. Möglicherweise dienen sie dazu, andere Immunzellen zu aktivieren und arbeiten mit den B-Zellen zusammen. Die IgD-Antikörper kommen von allen Antikörpern am seltensten im Blut vor.

IgE-Antikörper (Immunglobulin E)

IgE wirken vor allem gegen Infektionen mit Parasiten, zum Beispiel gegen parasitische Wurminfektionen wie mit Bandwürmern oder Fadenwürmern.

Am bekanntesten – oder berüchtigtsten – ist aber die Rolle, die sie bei der Entstehung von Allergien einnehmen. Das Immunsystem bildet dann IgE-Antikörper gegen harmlose Eiweiße (Allergene) zum Beispiel in Pollen, Lebensmitteln oder Tierhaaren. Einmal hergestellt verbleiben diese Antikörper oft für das ganze Leben im Körper und sorgen immer wieder für Abwehrreaktionen, wenn wir auf die Allergene stoßen.

IgG-Antikörper (Immunglobulin G)

Die Immunglobuline G sind die langlebigsten Antikörper, die teilweise einen jahrelangen Schutz vor bestimmten Erregern aufrechterhalten können. Sie werden oft spät in der Immunabwehr gebildet: In der Regel sind sie ab etwa drei Wochen nach einer Infektion nachweisbar. Wegen ihrer Langlebigkeit sind sie auch die Antikörper, die sich in den größten Mengen im Blut feststellen lassen – und die, die in der Wissenschaft am besten untersucht sind. IgG-Antikörper werden unter anderem gemessen, um den Status von Impfungen und vergangenen Infektionskrankheiten festzustellen.

IgG sind zudem die einzigen Antikörper, die im Mutterleib über die Plazenta auf den Fötus übergehen, so tragen sie schon früh zur Immunabwehr bei ^[4], ^[5]. Diese Art der Immunisierung wird auch Nestschutz genannt.

IgM-Antikörper (Immunglobulin M)

Wenn ein Krankheitserreger auf den Körper trifft, sind IgM in der Regel die ersten Antikörper, die gegen ihn ins Feld geschickt werden. Oft überbrücken Sie gewissermaßen die Zeit, bis die wirksameren IgG-Antikörper gebildet sind. Hohe IgM-Werte im Blut weisen deswegen auf eine frische Infektion hin ^[7].

Kamel-Antikörper gegen COVID-19? Tiere aus der Familie der Kamele, zu der auch Dromedare, Lamas und Alpakas gehören, bilden ungewöhnliche Antikörper – die sie vermutlich nur mit Knorpelfischen wie Haien gemeinsam haben. Diese Nanoantikörper (oder Nanobodies) sind kleiner als gewöhnliche Antikörper und haben eine etwas andere, einfachere Struktur. Forschende arbeiten daran, aus den Nanoantikörper Medikamente zu machen – an der Universität Bonn zum Beispiel soll aus den speziellen Antikörpern von Lamas und Alpakas ein Medikament gegen COVID-19 entstehen ^[8], ^[9]

Was sagen Antikörper aus?

Antikörper werden in der medizinischen Diagnostik für viele verschiedene Zwecke analysiert. Sie sind vor allem deswegen so wertvoll für die Diagnosestellung, weil sie so spezifisch als Antwort auf Krankheitserreger, Allergene oder andere Auslöser gebildet werden. Wenn wir wissen, dass ein Antikörper im Körper vorkommt, wissen wir also auch, welche anderen Stoffe oder Erreger im Körper sind oder gewesen sind ^[10].

Oft werden deswegen spezifische Antikörper gemessen, also Antikörper, die gegen bestimmte Antigene entstanden sind. Es kommt aber auch vor, dass die gesamte Konzentration zum Beispiel von IgA-Antikörpern im Blut untersucht wird – auch das kann Aussagen über das Immunsystem und mögliche Erkrankungen liefern ^[7].

Das lässt sich an Antikörpern untersuchen

Wenn Laborergebnisse ergeben, dass Ihre Antikörperwerte deutlich von den Normwerten abweichen, sprechen Sie mit Ihren Ärzt*innen, um den Ursachen dafür auf die Spur zu gehen.

Hier einige Beispiele dafür, was sich mit Antikörpern nachweisen lässt:

Allergietests. Bei einer Allergie bildet das Immunsystem IgE-Antikörper gegen harmlose Eiweiße zum Beispiel in Pollen, Tierschuppen oder Lebensmitteln. Werden zu viele Antikörper gegen ein Allergen gemessen, sprechen Fachleute von einer Sensibilisierung – wenn gleichzeitig auch allergische Symptome auftreten, wird eine Allergie diagnostiziert. IgE-Bluttests gehören deswegen zu den wichtigsten Werkzeugen, um Allergien festzustellen ^[11].

Autoimmunerkrankungen erkennen. Bei diesen Krankheiten richtet sich das Immunsystem gegen den eigenen Körper. In einigen Fällen lassen sich solche Erkrankungen durch eine zu hohe oder zu niedrige Zahl von bestimmten Antikörpern erkennen. Zum Beispiel liefert die Konzentration verschiedener IgG- und IgA-Antikörper einen Hinweis auf eine Zöliakie (Glutenunverträglichkeit), eine rheumatoide Arthritis oder Diabetes Typ 1 ^[12].

Immundefekte feststellen. Eine generell niedrige Konzentration von Antikörpern weist auf ein geschwächtes Immunsystem hin, wofür wiederum verschiedene Erkrankungen verantwortlich sein können, wie HIV, Krebserkrankungen (beziehungsweise Chemo- und Strahlentherapien gegen Krebs) und Blutkrankheiten wie die Anämie (Blutarmut) ^[10].

Impfstatus überprüfen. Impfungen führen in der Regel dazu, dass Menschen Antikörper entwickeln, um bestimmte Erreger abzuwehren. Wenn Menschen zum Beispiel ihren Impfpass verloren haben und nicht wissen, wann Standardimpfungen erneut anstehen, kann der Antikörpertiter im Blut festgestellt werden. Bei niedrigen Werten können Ärzt*innen dann eine neue Impfung einleiten.

Verlauf von Infektionen. Chronische oder langanhaltende Infektionen, zum Beispiel der Lunge, des Darms oder der Nieren, lassen sich an erhöhten Konzentrationen spezifischer Antikörper erkennen. Auch manche akuten Infektionen werden anhand von Antikörpern untersucht. In anderen Fällen geben Antikörpertests einen Hinweis darauf, ob Sie eine Infektionskrankheit in der Vergangenheit bereits hatten – solche Tests werden etwa in der Forschung zu COVID-19 eingesetzt ^[10].

Impfung mit Antikörpern? Die passive Immunisierung. Normalerweise dienen Impfungen dazu, dem Immunsystem beizubringen, selbst Antikörper und andere Immunzellen gegen einen Krankheitserreger herzustellen. Die passive Immunisierung funktioniert anders: Hier werden Ihnen direkt Antikörper verabreicht. Das sorgt für einen sofortigen Schutz vor dem Erreger. Doch der Schutz verfliegt relativ schnell wieder, meist innerhalb von drei Monaten, und das Gedächtnis des Immunsystems merkt sich die Abwehrfunktion nicht ^[13].

Wie lassen sich Antikörper nachweisen?

Antikörpertests gehören heutzutage zu den Standardverfahren in diagnostischen Laboren. Meistens werden sie im Blut gemessen, doch je nach Antikörper oder Krankheit, auf die getestet wird, kommt auch anderes Probenmaterial infrage, zum Beispiel Speichel. Es gibt eine Reihe von Bluttests, die herausfinden können, wie hoch die Konzentration der jeweiligen Antikörper ist.

Weit verbreitet sind zum Beispiel das Bestimmen von Antikörpertitern und das ELISA-Verfahren.

Antikörpertiter

Für die Titerbestimmung wird das Blut im Labor immer weiter verdünnt. Den unterschiedlichen Verdünnungsstufen (1:2, 1:4, 1:8 und so weiter) wird dann das Antigen hinzugefügt, auf das untersucht werden soll – also oft zum Beispiel ein Virus. Dann wird geprüft, bei welcher Verdünnungsstufe das Blut den Erreger noch bekämpfen kann. Die höchste Verdünnungsstufe, bei der das klappt, ist der Titer. 1:1024 wäre zum Beispiel ein hoher Titer, der auf viele Antikörper hinweist. 1:64 wäre eher ein niedriger Titer.

Titerbestimmungen sind zum Beispiel üblich, um Antikörper gegen schon gut untersuchte Infektionen zu messen. Sie werden beispielsweise verwendet, um den Status von Tetanus-Impfungen zu überprüfen. Außerdem überprüfen Ärzt*innen mit einem Titer, ob Menschen bestimmte Blutspenden empfangen können ^[14].

Antikörper messen mit der ELISA-Methode

Die Abkürzung ELISA steht für „Enzyme-linked Immunosorbent Assay“, auf Deutsch auch „enzymgekoppelter Immunadsorptionstest“. Dieser Test ist ein Standardverfahren, mit dem Labore Antigene und Antikörper unter anderem in Blut, Urin oder Speichel feststellen können.

Es gibt verschiedene Varianten der ELISA-Methode, die grundlegende Untersuchung funktioniert folgendermaßen: Für den Test wird eine Laborplatte mit dem Antigen bestrichen, auf das getestet werden soll. Im Anschluss wird die Platte mit der Probe der entnommenen Körperflüssigkeit beträufelt, häufig mit einer Blutprobe. Wenn die Probe Antikörper gegen das spezifische Antigen enthält, binden die Antikörper das Antigen an sich. Ebenfalls hinzugefügte Enzyme sorgen dafür, dass es zu Farbreaktionen kommt, wenn diese Antigen-Antikörper-Bindungen entstehen. An den Farben können Laborfachkräfte erkennen, ob und in welcher Konzentration der untersuchte Antikörper in der Probe vorhanden ist ^[15].

Therapie mit monoklonalen Antikörpern

Seit einigen Jahren arbeiten Forschende daran, Antikörper als Medikamente zu nutzen. Gegenstand der Forschung sind vor allem die sogenannten monoklonalen Antikörper. Diese speziellen Antikörper werden gentechnisch im Labor hergestellt und dabei meist in Mäusen herangezüchtet. Sie zählen zu den neuartigen „biologischen Arzneimitteln“, in die viele Wissenschaftler*innen große Hoffnungen legen. Im Moment erfordern sie noch aufwändige Forschung und sind teuer in der Herstellung.

Eingesetzt werden die monoklonalen Antikörper bereits vor allem gegen Krebs und Autoimmunerkrankungen wie rheumatoide Arthritis und Morbus Crohn.

Der große Vorteil der monoklonalen Antikörper ist, dass sie sehr spezifisch wirken. Sie sind darauf ausgerichtet, gegen ein einzelnes Epitop zu wirken, das heißt auf einen klar definierten Abschnitt auf dem Bereich eines Antigens. Dadurch greifen die monoklonalen Antikörper keine oder nur wenige Zellen an, die nicht angegriffen werden sollen – im Gegensatz zum Beispiel zu vielen Krebstherapien wie Bestrahlung und Chemotherapie, bei denen auch viel gesundes Gewebe zerstört wird ^[16], ^[17].

So heißen die Antikörper-Medikamente: Vielleicht haben Sie schon einmal Namen von Arzneimitteln gelesen, die auf „mab“ enden. Dann ging es um monoklonale Antikörper, „mab“ ist die Abkürzung für das englische „monoclonal antibody“.

Auf einen Blick: Antikörper

Was sind Antikörper?

Antikörper, auch Immunglobuline genannt, sind Proteine (Eiweiße), die unser Immunsystem einsetzt, um Krankheitserreger zu erkennen und zu bekämpfen.

Jeder Antikörper kann sich an ein ganz bestimmtes Antigen auf der Oberfläche eines Erregers binden. Dieses Anbinden zerstört den Erreger oder ruft andere Immunzellen auf den Plan.

Welche Antikörper gibt es?

Antikörper werden nach ihrem Grundaufbau in fünf verschiedene Klassen eingeteilt: IgA, IgD, IgE, IgG und IgM. IgG-Antikörper kommen am häufigsten im Blut vor und sind zentral für die Abwehr von Krankheitserregern. Die IgE-Antikörper spielen eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Allergien.

Was lässt sich mit Antikörpern messen?

Ein Antikörper ist immer dazu gemacht, an ein bestimmtes Antigen zu binden. Deswegen verrät die Konzentration spezifischer Antikörper auch viel darüber, mit welchen Stoffen und Erkrankungen unser Körper in Kontakt war.

Antikörpertests kommen unter anderem zum Einsatz, um akute Infektionen, Autoimmunerkrankungen oder Allergien zu diagnostizieren und herauszufinden, ob der Schutz einer Impfung noch anhält.

Wie werden Antikörper als Medikamente eingesetzt?

Sogenannte monoklonale Antikörper werden gentechnisch hergestellt und können im Körper hochspezifisch wirken. Viele dieser Medikamente sind gerade noch in der wissenschaftlichen Entwicklung, andere werden bereits eingesetzt, vor allem gegen Krebs und Autoimmunerkrankungen.

Quellen

^[1] „antibody | Definition, Structure, Function, & Types“, Encyclopedia Britannica. https://www.britannica.com/science/antibody (zugegriffen Juli 02, 2021).

^[2] H. W. Schroeder und L. Cavacini, „Structure and Function of Immunoglobulins“, J. Allergy Clin. Immunol., Bd. 125, Nr. 2 0 2, S. S41–S52, Feb. 2010, doi: 10.1016/j.jaci.2009.09.046.

^[3] K. Elkon und P. Casali, „Nature and functions of autoantibodies“, Nat. Clin. Pract. Rheumatol., Bd. 4, Nr. 9, S. 491–498, Sep. 2008, doi: 10.1038/ncprheum0895.

^[4] S. Suerbaum, H. Hahn, G.-D. Burchard, S. H. E. Kaufmann, und T. F. Schulz, Medizinische Mikrobiologie und Infektiologie. Springer-Verlag, 2012.

^[5] „Immune system - Classes of immunoglobulins“, Encyclopedia Britannica. https://www.britannica.com/science/immune-system (zugegriffen Juli 06, 2021).

^[6] G. Azizi u. a., „Autoimmunity in Primary Antibody Deficiencies“, Int. Arch. Allergy Immunol., Bd. 171, Nr. 3–4, S. 180–193, 2016, doi: 10.1159/000453263.

^[7] S. H. E. Kaufmann, „Antikörper und ihre Antigene“, in Medizinische Mikrobiologie und Infektiologie, S. Suerbaum, G.-D. Burchard, S. H. E. Kaufmann, und T. F. Schulz, Hrsg. Berlin, Heidelberg: Springer, 2016, S. 49–61. doi: 10.1007/978-3-662-48678-8_8.

^[8] M. Arbabi-Ghahroudi, „Camelid Single-Domain Antibodies: Historical Perspective and Future Outlook“, Front. Immunol., Bd. 8, S. 1589, Nov. 2017, doi: 10.3389/fimmu.2017.01589.

^[9] „Studie der Uni Bonn: Kamel-Antikörper gegen Corona?“ https://www.zdf.de/uri/736b6337-ab24-41bc-8e6b-3c87ede8dbed (zugegriffen Juli 02, 2021).

^[10] N. H. Trier und G. Houen, „Antibodies as Diagnostic Targets and as Reagents for Diagnostics“, Antibodies, Bd. 9, Nr. 2, Art. Nr. 2, Juni 2020, doi: 10.3390/antib9020015.

^[11] I. J. Ansotegui u. a., „IgE allergy diagnostics and other relevant tests in allergy, a World Allergy Organization position paper“, World Allergy Organ. J., Bd. 13, Nr. 2, S. 100080, Feb. 2020, doi: 10.1016/j.waojou.2019.100080.

^[12] „Deutsche Zöliakie Gesellschaft - Diagnostik“. https://www.dzg-online.de/antikoerper.359.0.html (zugegriffen Juli 05, 2021).

^[13] Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklärung, „Aktive und passive Immunisierung“. https://www.impfen-info.de/wissenswertes/aktive-und-passive-immunisierung.html (zugegriffen Juli 07, 2021).

^[14] K. Kleesiek, C. Götting, J. Diekmann, J. Dreier, und M. Schmidt, „Antikörpertiter“, in Lexikon der Medizinischen Laboratoriumsdiagnostik, A. M. Gressner und T. Arndt, Hrsg. Berlin, Heidelberg: Springer, 2019, S. 166–166. doi: 10.1007/978-3-662-48986-4_244.

^[15] J. R. Crowther, ELISA: Theory and Practice. Springer Science & Business Media, 1995.

^[16] H. M. Shepard, G. L. Phillips, C. D. Thanos, und M. Feldmann, „Developments in therapy with monoclonal antibodies and related proteins“, Clin. Med., Bd. 17, Nr. 3, S. 220–232, Juni 2017, doi: 10.7861/clinmedicine.17-3-220.

^[17] J. Posner, P. Barrington, T. Brier, und A. Datta-Mannan, „Monoclonal Antibodies: Past, Present and Future“, Handb. Exp. Pharmacol., Bd. 260, S. 81–141, 2019, doi: 10.1007/164_2019_323.