ACE2- und GM-CSF-Autoantikörper: der Weg im Körper

Diese Seite zeigt den biochemischen Weg hinter dem Laborwert ACE2- und GM-CSF-Autoantikörper: welche Stationen aufeinander folgen, welche Enzyme den Schritt machen und welche Cofaktoren sie dafür brauchen. Jede Aussage hat eine Quelle. Die Seite beschreibt allgemeines Lehrbuchwissen und sagt nichts über einen einzelnen Menschen.

Kurz erklärt

ACE2- und GM-CSF-Autoantikörper sind Antikörper gegen ein körpereigenes Enzym und einen Botenstoff. Binden sie an eine wirksame Stelle, fangen sie GM-CSF vor seinem Rezeptor ab oder dämpfen die Spaltung von Angiotensin II durch ACE2.

12 Stationen · 10 Quellen

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Der Weg Schritt für Schritt

An jeder Station steht, was der Stoff dort tut. Drei Zeichen: ↑ liefert — baut auf oder stellt bereit · ↓ zehrt — hemmt, verbraucht oder entzieht · ↕ beides, je nach Menge. Dahinter steht, worauf die Aussage beruht: gesicherte Physiologie, in Studien beobachtet oder umstritten. Die Zeichen bewerten nicht; sie benennen die Richtung.

Autoreaktive B-Zelle → Plasmazelle · T-Zell-Hilfe Erhält die B-Zelle Hilfe von T-Zellen, reift sie zur Plasmazelle. Diese gibt große Mengen eines einzigen Antikörpers ins Blut ab, manche über Jahre. Quelle 2↑ liefert Plasmazellen sind Fabriken für Antikörper; langlebige Plasmazellen im Knochenmark halten den Spiegel eines Antikörpers ohne neuen Anstoß aufrecht. gesicherte Physiologie Quelle 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Entstehen viele Plasmazellen gegen dasselbe Eiweiß, steigt der Spiegel des Autoantikörpers im Blut.

zu wenig — Gehen die Plasmazellen zugrunde, sinkt der Spiegel mit der Halbwertszeit des Antikörpers von einigen Wochen.

gesicherte Physiologie · Quelle 2
Plasmazelle → IgG-Autoantikörper Der Autoantikörper ist meist vom Typ IgG. Er erkennt eine bestimmte Stelle auf GM-CSF oder auf ACE2 und kreist mit dem Blut durch den Körper. Quelle 3, 8↓ zehrt Bindet der Autoantikörper an eine wirksame Stelle, besetzt er sie; andere Autoantikörper binden ohne erkennbare Wirkung. in Studien beobachtet Quelle 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist viel neutralisierender Autoantikörper im Blut, wird ein großer Teil des Zielmoleküls abgefangen, bevor es seinen Rezeptor erreicht.

zu wenig — Ist wenig davon im Blut, bleibt der größte Teil des Zielmoleküls frei, und seine Wirkung ändert sich kaum.

in Studien beobachtet · Quelle 3, 6
GM-CSF → GM-CSF-Rezeptor GM-CSF bindet an seinen Rezeptor auf den Fresszellen der Lungenbläschen. Der Rezeptor gibt das Signal über JAK2 und STAT5 ins Zellinnere weiter. Quelle 4, 5↑ liefert Der beladene Rezeptor schaltet in der Fresszelle den Faktor PU.1 an, der ihr Reifeprogramm steuert. gesicherte Physiologie Quelle 4
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Sind alle Rezeptoren besetzt, bringt weiteres GM-CSF kein stärkeres Signal.

zu wenig — Bleiben die Rezeptoren leer, weil GM-CSF abgefangen wird, kommt kein Signal in der Zelle an.

gesicherte Physiologie · Quelle 4
GM-CSF-Rezeptor → PU.1 im Zellkern JAK2, STAT5 PU.1 schaltet in den Fresszellen der Lungenbläschen Gene an, die sie ausreifen lassen und für Fettabbau und Abwehr ausstatten. Quelle 4, 5↑ liefert Über PU.1 erhalten die Fresszellen die Fähigkeit, Surfactant aufzunehmen und abzubauen und Keime zu beseitigen. gesicherte Physiologie Quelle 4
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist PU.1 stark aktiv, reifen die Fresszellen voll aus und bauen Surfactant zügig ab.

zu wenig — Ist PU.1 wenig aktiv, bleiben die Zellen unreif; Abbau von Fett und Abwehr von Keimen laufen langsamer.

gesicherte Physiologie · Quelle 4
PU.1 im Zellkern → Surfactant-Abbau Surfactant ist ein Film aus Fetten und Eiweißen, der die Lungenbläschen offen hält. Reife Fresszellen nehmen verbrauchten Surfactant auf und bauen ihn ab. Quelle 5, 4↕ beides, je nach Menge Bildung und Abbau von Surfactant halten sich die Waage; so bleibt der Film dünn genug für den Gasaustausch. gesicherte Physiologie Quelle 5
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Wird viel Surfactant abgebaut, bleibt der Film dünn; die Bildung durch die Zellen der Lungenbläschen hält ihn im Gleichgewicht.

zu wenig — Wird wenig abgebaut, etwa wenn neutralisierende Autoantikörper GM-CSF abfangen, sammelt sich Surfactant in den Lungenbläschen.

in Studien beobachtet · Quelle 5, 6
Angiotensin II → Angiotensin-(1-7) ACE2 · Zink Das Enzym ACE2 trägt Zink im aktiven Zentrum und spaltet von Angiotensin II eine Aminosäure ab. So entsteht Angiotensin-(1-7). Quelle 7, 9↑ liefert Angiotensin-(1-7) bindet an den Mas-Rezeptor und wirkt dort gegen Angiotensin II: Gefäße erweitern sich, und Entzündungs- und Vernarbungssignale werden gedämpft. gesicherte Physiologie Quelle 7
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Entsteht viel Angiotensin-(1-7), überwiegt die gefäßerweiternde Seite des Systems.

zu wenig — Sinkt die ACE2-Aktivität, etwa durch bindende Autoantikörper, entsteht weniger Angiotensin-(1-7), und das Gleichgewicht verschiebt sich zur Angiotensin-II-Seite.

in Studien beobachtet · Quelle 7, 8
Angiotensin II → AT1-Rezeptor Am AT1-Rezeptor verengt Angiotensin II die Gefäße, lässt Salz zurückhalten und regt Entzündungs- und Wachstumssignale an. Quelle 7↕ beides, je nach Menge Der AT1-Rezeptor hält kurzfristig den Blutdruck; anhaltend stark angeregt, treibt er Entzündung und Umbau von Gewebe an. gesicherte Physiologie Quelle 7
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist der Rezeptor stark besetzt, bleiben Gefäße enger, und Salz und Wasser werden zurückgehalten.

zu wenig — Ist er wenig besetzt, entspannen sich die Gefäße, und die Nieren scheiden mehr Salz aus.

gesicherte Physiologie · Quelle 7
Angiotensin-(1-7) → Mas-Rezeptor Angiotensin-(1-7) bindet an den Mas-Rezeptor. In Gefäßen setzt das Stickstoffmonoxid frei, das die Gefäßwand entspannt. Quelle 7↑ liefert Über den Mas-Rezeptor wirkt Angiotensin-(1-7) als Gegengewicht zum AT1-Weg; in Tiermodellen dämpft es Entzündung und Vernarbung. in Studien beobachtet Quelle 7
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist der Mas-Rezeptor stark angeregt, entspannen sich Gefäße, und die Wirkung von Angiotensin II wird ausgeglichen.

zu wenig — Kommt wenig Angiotensin-(1-7) an, fehlt dieses Gegengewicht, und der AT1-Weg wirkt stärker.

in Studien beobachtet · Quelle 7

Weitere Stationen

Autoreaktive B-Zelle — erkennt ein Körpereiweiß B-Zellen, die körpereigene Eiweiße erkennen, werden normalerweise im Knochenmark aussortiert oder umprogrammiert. Einzelne entgehen dieser Kontrolle. Quelle 1↕ beides, je nach Menge Eine gewisse Zahl schwach autoreaktiver B-Zellen gehört zum normalen Bestand; erst wenn sie aktiviert werden, bilden sie Antikörper gegen das eigene Eiweiß. gesicherte Physiologie Quelle 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Entgehen mehr autoreaktive B-Zellen der Kontrolle, steigt die Zahl der Zellen, die bei passender Hilfe Autoantikörper bilden können.

zu wenig — Werden autoreaktive B-Zellen wirksam aussortiert, entstehen kaum Autoantikörper gegen dieses Eiweiß.

gesicherte Physiologie · Quelle 1
Autoantikörper bindet — an GM-CSF oder ACE2 Der Autoantikörper legt sich an sein Ziel. Gegen GM-CSF verhindert er die Bindung an den Rezeptor; gegen ACE2 kann er die Enzymaktivität senken. Quelle 6, 8↓ zehrt Neutralisierende Autoantikörper entziehen dem Körper die Wirkung eines eigenen Botenstoffs oder Enzyms; der Nachweis allein zeigt nicht, ob ein Antikörper neutralisiert. in Studien beobachtet Quelle 6, 8
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Ist viel gebunden, kommt am Ziel wenig an: GM-CSF erreicht seinen Rezeptor kaum, und gelöstes ACE2 zeigte in einer Studie weniger Aktivität.

zu wenig — Ist wenig gebunden, wirken GM-CSF und ACE2 weitgehend wie ohne Autoantikörper.

in Studien beobachtet · Quelle 6, 8
Forschungsfeld — Autoantikörper gegen GM-CSF werden bei Erkrankungen der Lunge, solche gegen ACE2 nach SARS-CoV-2-Infektionen untersucht. Quelle 6, 8
GM-CSF — Botenstoff GM-CSF ist ein Botenstoff, den unter anderem T-Zellen und Zellen der Lungenbläschen bilden. Er wirkt auf Fresszellen. Quelle 4↑ liefert In der Lunge ist GM-CSF das Signal, das die Fresszellen der Lungenbläschen ausreifen und arbeiten lässt. gesicherte Physiologie Quelle 4
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Liegt viel GM-CSF vor, werden mehr Fresszellen und Granulozyten gebildet und aktiviert.

zu wenig — Kommt wenig GM-CSF am Rezeptor an, bleiben die Fresszellen der Lungenbläschen unreif.

gesicherte Physiologie · Quelle 4
Angiotensin II — Gefäße verengend Angiotensin II ist ein Botenstoff des Renin-Angiotensin-Systems, das Blutdruck und Salzhaushalt steuert. ACE2 baut es ab. Quelle 7↕ beides, je nach Menge Angiotensin II hält über seinen Rezeptor AT1 den Blutdruck; zugleich ist es der Ausgangsstoff, aus dem ACE2 das gegensätzlich wirkende Angiotensin-(1-7) macht. gesicherte Physiologie Quelle 7
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Staut sich Angiotensin II, etwa weil ACE2 weniger arbeitet, bleibt mehr davon am AT1-Rezeptor.

zu wenig — Ist wenig Angiotensin II da, wird auch weniger Angiotensin-(1-7) gebildet.

gesicherte Physiologie · Quelle 7

Cofaktoren dieses Weges

Zink — Sitzt im aktiven Zentrum von ACE2, das Angiotensin II zu Angiotensin-(1-7) spaltet Quelle 9Im ORY-Katalog als Laborwert: Zink
Tryptophan — Im Darm hilft ACE2 einem Transporter, Tryptophan und andere Aminosäuren aufzunehmen Quelle 10Im ORY-Katalog als Laborwert: Tryptophan
Cholesterin — Bestandteil des Surfactant, den reife Fresszellen der Lunge aufnehmen und abbauen Quelle 5Im ORY-Katalog als Laborwert: Cholesterin / Fettstoffwechsel
Phosphatidylcholin — Hauptbestandteil des Surfactant-Films in den Lungenbläschen Quelle 5
Angiotensin II — Ausgangsstoff, den ACE2 zu Angiotensin-(1-7) umbaut Quelle 7

Quellen

Nemazee D. Mechanisms of central tolerance for B cells. Nat Rev Immunol 2017 · PubMed 28368006
Nutt SL, Hodgkin PD, Tarlinton DM, Corcoran LM. The generation of antibody-secreting plasma cells. Nat Rev Immunol 2015 · PubMed 25698678
Ku CL, Chi CY, von Bernuth H et al. Autoantibodies against cytokines: phenocopies of primary immunodeficiencies? Hum Genet 2020 · PubMed 32419033
Trapnell BC, Whitsett JA. Gm-CSF regulates pulmonary surfactant homeostasis and alveolar macrophage-mediated innate host defense. Annu Rev Physiol 2002 · PubMed 11826288
Trapnell BC, Nakata K, Bonella F et al. Pulmonary alveolar proteinosis. Nat Rev Dis Primers 2019 · PubMed 30846703
Ataya A, Knight V, Carey BC et al. The Role of GM-CSF Autoantibodies in Infection and Autoimmune Pulmonary Alveolar Proteinosis: A Concise Review. Front Immunol 2021 · PubMed 34880857
Santos RAS, Sampaio WO, Alzamora AC et al. The ACE2/Angiotensin-(1-7)/MAS Axis of the Renin-Angiotensin System: Focus on Angiotensin-(1-7). Physiol Rev 2018 · PubMed 29351514
Arthur JM, Forrest JC, Boehme KW et al. Development of ACE2 autoantibodies after SARS-CoV-2 infection. PLoS One 2021 · PubMed 34478478
Hooper NM, Lambert DW, Turner AJ. Discovery and characterization of ACE2 - a 20-year journey of surprises from vasopeptidase to COVID-19. Clin Sci (Lond) 2020 · PubMed 32990314
Hashimoto T, Perlot T, Rehman A et al. ACE2 links amino acid malnutrition to microbial ecology and intestinal inflammation. Nature 2012 · PubMed 22837003