Was sind Haptene?

Von Dr. Maho Yokoyama, Ph.D.Überprüft von Kate Anderton, B.Sc. (Redakteurin)

Antigene sind Moleküle, die eine Immunreaktion auslösen oder an Komponenten des Immunsystems, wie z.B. Antikörper, binden. Haptene sind kleine Moleküle, die ebenfalls eine Immunreaktion auslösen, allerdings auf andere Weise.

Novikov Aleksey |

Wie lösen Haptene eine Immunreaktion aus?

Im Gegensatz zu Antigenen benötigen Haptene ein zusätzliches Molekül, bevor sie eine Immunreaktion auslösen können. Diese zusätzlichen Moleküle werden als „Träger“ bezeichnet und sind häufig Proteine, an die das Hapten fest bindet; in der Regel handelt es sich dabei um eine kovalente Bindung.

Die Bildung des Hapten-Trägermolekül-Komplexes bewirkt, dass das Hapten immunogen wird, was zur Bildung von Anti-Hapten-Antikörpern führt. Bei einer zweiten Exposition können diese Antikörper dasselbe Hapten in Abwesenheit des Trägermoleküls erkennen und daran binden. Obwohl Haptene also ein Trägermolekül benötigen, um immunogen zu werden, sind sie auch antigen, da sie an Antikörper oder andere Komponenten der Immunreaktion binden können, die durch den Hapten-Trägermolekül-Komplex ausgelöst werden.

Welche Proteine binden an Haptene?

Haptene binden häufig an Proteine im Blutserum, wie z. B. Albumin. Wenn der Hapten-Albumin-Komplex größer als 3.000 MW ist, wird er immunogen. Die durch den Hapten-Träger-Komplex ausgelöste Immunreaktion richtet sich sowohl gegen den Träger (in diesem Fall Albumin) als auch gegen das Hapten.

Einige Haptene können an Zellmembranen, einschließlich roter Blutkörperchen, binden. In diesem Fall wird das zellkleine Molekül als „Neoantigen“ bezeichnet. Medikamente wie Ibuprofen können Neoantigene mit roten Blutkörperchen bilden. Sobald eine Immunreaktion ausgelöst wird, führt dies zur Lyse der neoantigenen roten Blutkörperchen (hämolytische Anämie).

Die Entdeckung der Haptene

Experimente von Karl Landsteiner zu Beginn des 20. Jahrhunderts zeigten, dass Verbindungen wie m-Aminobenzolsulfonat nur dann eine Immunreaktion auslösen können, wenn sie an einen Träger wie Ovalbumin konjugiert sind.

Der Begriff „haptenische Reaktion“ wurde geprägt, abgeleitet vom griechischen „haptein“ – befestigen. Diese haptenische Reaktion wurde von Landsteiner verwendet, um zu erforschen, wie die Antigen-Antikörper-Bindung funktioniert, und in jüngerer Zeit wurde sie bei der Suche nach Impfstoffen gegen Infektionskrankheiten eingesetzt.

Wie werden Arzneimittel zu Haptenen?

Pharmazeutische Arzneimittel sind in der Regel kleine Moleküle und können Haptene sein, die an Proteine im Blut binden. Sobald die Immunreaktion ausgelöst wird, führt dies zu einer Immunreaktion auf das Arzneimittel, die in schweren Fällen zu Hautausschlägen oder einem anaphylaktischen Schock führen kann.

Antibiotika

Penicilline sind eine Gruppe von Antibiotika mit einem Beta-Lactam-Kern, der den Verbindungen ihre antibakteriellen Eigenschaften verleiht. Penicilline können durch Beta-Lactamase-Enzyme abgebaut werden und zur Bildung von Benzylpenicilloyl-Derivaten führen, die dann an andere Proteine binden und eine Immunreaktion auslösen können.

Dies ist eine der Ursachen für unerwünschte immunvermittelte Reaktionen bei späterer Exposition gegenüber Penicillinen. Unerwünschte Reaktionen sind sehr gefährlich und können von Urtikaria, Asthma, Angioödem und in schwersten Fällen Anaphylaxie reichen.

Cephalosporine können als Hapten ebenfalls eine Immunreaktion auslösen. Zwar ist derzeit nicht bekannt, wie Cephalosporine zu Haptenen werden, aber es wurde festgestellt, dass Cephalosporine der dritten und vierten Generation eher zu einer unerwünschten immunvermittelten Reaktion führen als Cephalosporine der ersten oder zweiten Generation.

Anästhetika

Halothan wurde in den 1950er Jahren als Narkosemittel eingesetzt. Es ist stark, nicht brennbar und wird zu Trifluoracetylchlorid metabolisiert. Trifluoracetylchlorid reagiert dann mit Proteinen in der Leber und bildet ein Neoantigen, und wenn die Immunreaktion auf dieses Neoantigen ausgelöst wird, kann eine nachfolgende Exposition gegenüber Halothan durch die Aktivierung dieser Immunreaktion zu einer Entzündung der Leber führen.

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Geschrieben von

Dr. Maho Yokoyama

Dr. Maho Yokoyama ist Forscherin und Wissenschaftsautorin. Sie promovierte an der University of Bath, UK, mit einer Arbeit auf dem Gebiet der Mikrobiologie, in der sie funktionelle Genomik auf Staphylococcus aureus anwandte. Während ihres Promotionsstudiums arbeitete Maho mit anderen Wissenschaftlern an mehreren Arbeiten zusammen und veröffentlichte sogar einige ihrer eigenen Arbeiten in von Experten begutachteten Fachzeitschriften. She also presented her work at academic conferences around the world.

Citations