B-Zellen, oder auch B-Lymphozyten, sind die Antikörperfabriken des Körpers. Abseits dessen sind sie als B-Gedächtniszellen wichtig für die Ausbildung eines immunologischen Gedächtnisses. Sie spielen eine wesentliche Rolle bei der adaptiven Immunantwort.
B-Zellen – Definition
B-Zellen, auch B-Lymphozyten genannt, gehören zu den Leukozyten (= weiße Blutkörperchen) und sind als solche ein wichtiger Bestandteil des Immunsystems. Ihre Hauptaufgabe ist die Produktion von Antikörpern.
Abbildung: B-Zelle
B-Zellen – Aufgabe
Manchmal schaffen es Krankheitserreger, die äußeren Barrieren des Immunsystems (z. B. die Haut) zu überwinden und in den Körper einzudringen. Dann ergreift dieser sofort Maßnahmen, um ihn zu beseitigen. Diese Maßnahmen fasst man als angeborene Immunantwort zusammen.
Einige Erreger schaffen es allerdings, diese zu umgehen. Dann greift ein anderer Mechanismus: die erworbene Immunität. Im Rahmen der erworbenen Immunität, die man auch als adaptive oder spezifische Immunantwort bezeichnet, werden sogenannte Antikörper gebildet.
Die Produktion der Antikörper erfolgt nach der Bindung des Antigens eines Krankheitserregers an die passende B-Zelle. Auf diese Weise sind sie exakt gegen den Erreger gerichtet – im Gegensatz zu den Werkzeugen der angeborenen Immunantwort, welche unspezifisch sind und daher auf alle Erreger gleich reagieren.
Die wichtigste Funktion der B-Zellen ist somit die Produktion von Antikörpern. Sie sind also sozusagen die Antikörperfabriken des Körpers. Damit stellen sie eines der wichtigsten Instrumente der humoralen Immunantwort dar.
Das erworbene Immunsystem gliedert sich in humorale (= im Blutserum gelöste) und zelluläre Komponenten. Im Zentrum der humoralen Immunantwort steht die Produktion von Antikörpern durch B-Zellen. Antikörper sind humoral und nicht zellulär, da es sich bei ihnen um Proteine handelt.
Die zelluläre Immunantwort hingegen wird im Wesentlichen durch T-Zellen vermittelt. T-Zellen sind als Teil der adaptiven Immunantwort ebenfalls erregerspezifisch, weil sie, wie die B-Zellen, einen Rezeptor zur Erkennung von Antigenen besitzen. Sie werden auch als T-Lymphozyten bezeichnet, gehören also wie die B-Zellen zur Gruppe der Lymphozyten.
B-Zellen – Aufbau
Betrachtet man einen Blutausstrich unter dem Lichtmikroskop, so lassen sich naive B- und T-Zellen in der Regel nicht unterscheiden. Naiv sind Lymphozyten, die noch keinen Kontakt mit ihrem Antigen hatten. Sie machen den größten Teil der Lymphozyten im Blut aus.
Lymphozyten sind gekennzeichnet durch einen im Verhältnis zum Zytoplasma relativ großen Zellkern und sind ca. 8 μm groß. Sie können aber in ihrer Größe variieren.Erst, wenn die B-Lymphozyten sich zu Plasmazellen umgewandelt haben, ist eine Unterscheidung möglich. Denn bei den Plasmazellen liegt der Zellkern eher am Rand der Zelle (exzentrisch), sie weisen mehr Zytoplasma auf und sind insgesamt etwas größer. Allerdings sieht man Plasmazellen im Vergleich zu den naiven Lymphozyten nur selten in einem Blutausstrich.
Abbildung 2: Naive B-Zelle und Plasmazelle im Vergleich Quelle: StudySmarter
Um die anderen Arten von Lymphozyten voneinander zu unterscheiden, bedarf es besonderer Methoden, z. B. der sogenannten Durchflusszytometrie. Hierbei können die einzelnen Lymphozyten-Subtypen mithilfe von Laserlicht differenziert werden.
B-Zellen – Bildung
Das "B" in B-Lymphozyten steht für bone marrow, also Knochenmark. Das Knochenmark ist der Bildungs- und Reifungsort der B-Lymphozyten.
Ursprünglich kam das "B" von bursa fabricii, einem lymphatischen Organ bei der Kloake von Vögeln, welches der Reifung der B-Lymphozyten dient. Hier wurde dieser Zelltyp zum ersten Mal entdeckt. Später fand man B-Zellen dann aber auch bei anderen Tieren ohne ein solches Organ. Weil das Knochenmark beim Menschen Bildungs- und Reifungsort der B-Lymphozyten ist, blieb man einfach bei dieser Bezeichnung.
B-Zellen – Entwicklung
Die Entstehung und Reifung von Lymphozyten bezeichnet man als Lymphopoese. Wie alle Blutzellen gehen auch die B-Lymphozyten aus sogenannten pluripotenten Stammzellen des Knochenmarks hervor. Aus diesen Stammzellen entwickeln sich im Rahmen der Blutbildung zwei verschiedene Zellarten: die lymphoide und die myeloische Stammzelle.
Aus der myeloischen Stammzelle werden unter anderem die roten Blutkörperchen.Aus der lymphoiden Stammzelle entstehen die Lymphozyten.
Aus der lymphoiden Stammzelle wird zunächst eine Pro-B-Zelle. Diese entwickelt sich durch Umstrukturierung der Gensegmente für den B-Zell-Rezeptor weiter zur Prä-B-Zelle. Diese Umstrukturierungsvorgänge bezeichnet man auch als VDJ-Rekombination. Dieser Prozess gewährleistet die Vielfalt der Antikörper, die für die große Anzahl verschiedener Antigene ausreichen muss.
Der B-Zell-Rezeptor entspricht einem membrangebundenen Antikörper (IgM oder IgD), der genau wie ein löslicher Antikörper auch Antigene binden kann. Die Bindung an die Membran erfolgt über ein Protein (CD79), welches die Zellmembran durchquert und eine wichtige Rolle bei der Weiterleitung von Signalen spielt.
Jede B-Zelle trägt viele B-Zell-Rezeptoren. Alle Rezeptoren einer B-Zelle sind aber gegen das gleiche Antigen gerichtet.
Nach der Fertigstellung des B-Zell-Rezeptors erfolgt die sogenannte negative Selektion. Hierbei werden Zellen mit autoreaktiven B-Zell-Rezeptoren, die an körpereigene Antigene binden, eliminiert. Überlebende Zellen sind selbsttolerant. Das bedeutet, dass sie körpereigene Antigene nicht als fremd und schädlich wahrnehmen.
Die B-Zelle verlässt nun das Knochenmark. Da ihr Rezeptor aber noch keinen Antigenkontakt hatte, handelt es sich hierbei um eine naive B-Zelle. Diese naive B-Zelle macht sich nun im Blut und in den sekundär lymphatischen Organen (z. B. den Lymphknoten) auf die Suche nach ihrem passenden Antigen.
Findet sie dort ihr Antigen, so wird sie aktiviert.
Abbildung 2: Vereinfachte Darstellung der Entwicklung von B-Zellen
Quelle: StudySmarter
B-Zellen – Aktivierung
Damit ein B-Lymphozyt
Antikörper bilden kann, muss sie aktiviert werden. Für die Aktivierung der B-Zellen gibt es grundsätzlich zwei verschiedene Möglichkeiten:
- die T-Zell-abhängige Aktivierung,
- die T-Zell-unabhängige Aktivierung.
T-Zell-unabhängige Aktivierung
B-Zellen werden aktiviert, indem sie auf ihr Antigen treffen und mit ihrem Rezeptor daran binden. In der Folge vermehrt (= proliferiert) sich die B-Zelle und entwickelt sich zu einer Plasmazelle weiter (=Differenzierung), welche dann die spezifischen Antikörper bildet.
Gedächtniszellen, also Zellen, die sich über Jahre hinweg an ihr Antigen erinnern und auf diese Weise schnell eine Immunantwort herbeiführen können, werden hierbei nicht gebildet.
T-Zell-abhängige Aktivierung
Bei vielen Antigenen muss noch eine weitere Voraussetzung zur Aktivierung gegeben sein: die Kostimulation durch T-Zellen.
Die T-Zell-abhängige Aktivierung findet in den Keimzentren von sekundär lymphatischen Organen statt. Hierbei nimmt der B-Lymphozyt das Antigen auf und präsentiert es mithilfe eines speziellen Moleküls, dem MHC-Klasse-II-Komplex, an seiner Oberfläche einer T-Helferzelle.
Passt die T-Helferzelle zu dem Antigen, so kann sie an diesen Antigen-MHC-Komplex binden. In der Folge schüttet die T-Helferzelle bestimmte Substanzen, die sogenannten Zytokine, aus. Durch die Zytokine wird die B-Zelle aktiviert und es kommt zur klonalen Expansion (Vermehrung). Die geklonten B-Zellen entwickeln sich anschließend wie bei der T-Zell-unabhängigen Aktivierung zu Plasmazellen weiter. Darüber hinaus entwickelt sich ein Teil der B-Zellen aber auch zu den bereits erwähnten B-Gedächtniszellen.
Welche Art der B-Zell-Aktivierung erforderlich ist, hängt von der Art des Antigens ab.
B-Zellen – Funktion
B-Zellen haben verschiedene Aufgaben im Immunsystem, die alle letztlich auf die Antikörperbildung abzielen. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um:
- Antigenpräsentation,
- Antikörperproduktion und
- Ausbildung von Gedächtniszellen.
Im Folgenden wird die Funktionen der B-Zellen genauer erklärt.
Antigenpräsentation durch B-Zellen
Eine Aufgabe der B-Lymphozyten ist die Antigenpräsentation. Hierbei nimmt die B-Zelle das Antigen nach der Bindung an den B-Zell-Rezeptor über Endozytose auf und präsentiert es an seiner Oberfläche. Dafür bindet das Antigen an einen MHC-II-Komplex. Die Antigenpräsentation ist also die Voraussetzung für die oben beschriebenen Aktivierung der Lymphozyten. Die Aktivierung führt wiederum zur Bildung von Antikörpern.
Antikörperproduktion
Wie du bereits gelernt hast, differenzieren sich B-Lymphozyten nach der Aktivierung zu Antikörper produzierenden Plasmazellen. Die Antikörper sind gegen die Antigene der körperfremden Strukturen gerichtet und stellen eine wichtige Waffe des spezifischen Immunsystems dar. Sie erfüllen ihre Abwehrfunktion auf verschiedene Art und Weise.
Zum Beispiel neutralisieren sie das Antigen, wodurch der Erreger unschädlich gemacht wird. Außerdem helfen Antikörper Fresszellen, indem sie die Antigen tragenden Zellen markieren oder sie miteinander verklumpen, sodass die Fresszellen sie einfacher eliminieren können. Weiterhin aktivieren Antikörper das Komplementsystem und führen auf diese Weise zu einer Zerstörung des Krankheitserregers.
Bei einer passiven Immunisierung verabreicht man einer Person ohne eigene Antikörper zum kurzfristigen Schutz vor einer Infektion Antikörper einer immunen Person.
Ausbildung von B-Gedächtniszellen
Die Ausbildung von B-Gedächtniszellen ist ein weiterer Grund für die Wirksamkeit des spezifischen Immunsystems. Denn wenn diese langlebigen Zellen nach einiger Zeit erneut ihr Antigen erkennen, dann führen sie rasch die Bildung von Antikörpern herbei. So hat ein Virus z. B. weniger Zeit sich zu vermehren und eine schwere Infektion auszulösen.
Abbildung 3: Funktionen der B-Zellen Quelle: StudySmarter
B-Zellen – Defekte
B-Zellen dienen als Teil des Immunsystems dem Erhalt der Gesundheit. Manchmal können sie aber auch selbst die Ursache für Störungen des Körpers sein.
Autoimmunerkrankungen
In der Regel werden im Rahmen der Reifung B-Lymphozyten zerstört, deren Antikörper sich gegen die eigenen gesunden Körperzellen richten würden. Kommt es zu einem Fehler bei der Kontrolle und B-Lymphozyten ohne Selbsttoleranz überleben den Selektionsprozess, dann kann eine Autoimmunerkrankung entstehen. Hierbei greifen die Antikörper unschädliche, körpereigene Zellen an.
Ein Beispiel für eine Erkrankung, an der autoreaktive Antikörper beteiligt sind, ist die Krankheit Hashimoto-Thyreoiditis. Hierbei greifen die Antikörper die Zellen der Schilddrüse an. Dadurch kann die Schilddrüse nicht mehr ausreichend Hormone produzieren und es kommt auf Dauer zu Symptomen wie Müdigkeit, Kälteintoleranz und einem verlangsamten Herzschlag (Bradykardie).
Eine Möglichkeit zur Therapie von Autoimmunerkrankungen ist die Zelldepletion, bei der man beispielsweise die B-Zellen aus dem Körper entfernt. Dadurch verhindert man die Bildung der autoreaktiven Antikörper. Allerdings wird durch die Abwesenheit von Antikörper-produzierenden Zellen das Immunsystem geschwächt, sodass sich der Organismus schlechter gegen Krankheitserreger wehren kann.
Lymphome der B-Zellen
Weitere Erkrankungen, die von B-Zellen ausgehen können, sind die B-Zell-Lymphome. Hierbei handelt sich um eine Form von Krebs, bei der sich die B-Zellen unkontrolliert vermehren. Zur Symptomatik gehören angeschwollene Lymphknoten, aber auch Gewichtsverlust, Fieber und Nachtschweiß sind typische Symptome.
B-Zellen – Das Wichtigste
- B-Zellen, oder auch B-Lymphozyten, spielen eine wichtige Rolle bei der adaptiven Immunantwort.
- Der Bildungs- und Reifungsort von B-Lymphozyten ist das Knochenmark.
- B-Zellen sind die Antikörperfabriken des Körpers. Außerdem sind sie als B-Gedächtniszellen wichtig für die Ausbildung eines immunologischen Gedächtnisses.
- Die Aktivierung der B-Zellen kann mit oder ohne der Hilfe von T-Zellen erfolgen.
- B-Zellen, die Antikörper gegen körpereigene Antigene produzieren, können an der Entstehung von Autoimmunerkrankungen beteiligt sein.
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