Sekretorisches IgA: der Weg im Körper · Biomarker & Stuhlanalyse

Diese Seite zeigt den biochemischen Weg hinter dem Laborwert Sekretorisches IgA (sIgA): 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

Sekretorisches IgA ist ein Antikörper aus zwei IgA-Molekülen, einer J-Kette und der sekretorischen Komponente. Er liegt in der Schleimschicht des Darms und bindet dort Bakterien, Viren und Bestandteile der Nahrung. Dort hält es sie von den Darmzellen fern.

10 Stationen · 7 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.

Peyer-Plaques → B-Zelle mit IgA Klassenwechsel · TGF-β, APRIL, BAFF Botenstoffe wie TGF-β, APRIL und BAFF lenken den Klassenwechsel: Die B-Zelle stellt die Bauart ihres Antikörpers von IgM auf IgA um. Diese Festlegung gilt auch für ihre Nachkommen. Quelle 1↑ liefert Der Klassenwechsel legt fest, dass die Zelle und ihre Nachkommen IgA bilden statt IgM. Das Enzym AID schneidet dafür die Erbinformation des Antikörpers um; TGF-β, APRIL und BAFF geben das Signal. gesicherte Physiologie Quelle 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Sind TGF-β, APRIL und BAFF reichlich vorhanden, wechseln mehr B-Zellen zu IgA; Retinsäure aus Vitamin A treibt diesen Wechsel zusätzlich an.

zu wenig — Ist wenig Retinsäure da, wechseln im Tiermodell weniger B-Zellen zu IgA, und weniger von ihnen tragen die Leitrezeptoren, die sie in die Darmschleimhaut führen.

in Studien beobachtet · Quelle 1, 4
B-Zelle mit IgA → Plasmazelle Die B-Zelle reift zur Plasmazelle und wandert in die Schicht unter dem Darmepithel. Dort gibt sie laufend IgA ab. Die Darmschleimhaut beherbergt mehr solcher Zellen als jedes andere Gewebe. Quelle 1↑ liefert Die Plasmazelle stellt ihren Stoffwechsel ganz auf die Bildung von IgA um und gibt es laufend ab. In der Darmschleimhaut liegen mehr Plasmazellen als in jedem anderen Gewebe des Körpers. gesicherte Physiologie Quelle 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Liefern Darmbakterien viele kurzkettige Fettsäuren, steht B-Zellen im Tiermodell mehr Acetyl-CoA und Energie zur Verfügung; mehr von ihnen werden zu Plasmazellen, und sie geben mehr Antikörper ab.

zu wenig — Kommen wenige kurzkettige Fettsäuren an, bilden B-Zellen im Tiermodell weniger Plasmazellen, und im Darm entsteht weniger IgA.

in Studien beobachtet · Quelle 7
Plasmazelle → Dimeres IgA · J-Kette Die Plasmazelle verbindet zwei IgA-Moleküle über ein kleines Eiweiß, die J-Kette. Nur diese Doppelform passt auf den Transportrezeptor der Darmzelle. Ohne J-Kette bleibt IgA im Gewebe. Quelle 2↑ liefert Erst die J-Kette macht IgA transportfähig: Sie ist die Bindestelle für den pIgR der Darmzelle. Einzelnes IgA ohne J-Kette bleibt im Gewebe oder gelangt ins Blut. gesicherte Physiologie Quelle 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Bildet die Schleimhaut mehr dimeres IgA, als pIgR-Moleküle bereitstehen, bleibt der Rest im Gewebe; die Zahl der Rezeptoren begrenzt den Transport.

zu wenig — Ist wenig dimeres IgA da, schleust die Darmzelle den pIgR trotzdem durch; er gelangt dann ohne Fracht als freie sekretorische Komponente in den Schleim.

gesicherte Physiologie · Quelle 2
IgA am pIgR → Weg durch die Zelle Die Zelle schleust den Komplex in kleinen Bläschen von der einen Seite zur anderen. Dieser Weg durch die Zelle hindurch heißt Transzytose. Der Rezeptor kehrt nicht zurück. Quelle 2↑ liefert Die Transzytose bringt IgA von der Blutseite auf die Darmseite, ohne dass sich eine Lücke zwischen den Zellen öffnet. Der Weg führt nur in eine Richtung: Der Rezeptor kehrt nicht zurück. gesicherte Physiologie Quelle 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Laufen viele IgA-Komplexe durch die Zelle, können sie in Zellkultur unterwegs Viren binden, die die Zelle befallen haben, und sie mit hinaustragen.

zu wenig — Wird wenig IgA durchgeschleust, gelangt entsprechend weniger an die Darmoberfläche; schneller wird der Weg dadurch nicht, denn er hängt an der Zahl der Rezeptoren.

in Studien beobachtet · Quelle 2, 3
Weg durch die Zelle → Sekretorisches IgA Proteasen An der Darmoberfläche wird der Rezeptor gespalten. Ein Stück von ihm bleibt am IgA hängen: die sekretorische Komponente. Sie macht das Molekül widerstandsfähig gegen Verdauungsenzyme. So bleibt es im Darm lange funktionsfähig. Quelle 2, 3↑ liefert Die sekretorische Komponente deckt Stellen ab, an denen Verdauungsenzyme angreifen würden. So bleibt sIgA im eiweißspaltenden Milieu des Darms lange funktionsfähig, wie Versuche mit gereinigten Enzymen zeigen. in Studien beobachtet Quelle 3, 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Entsteht viel sIgA, sammelt es sich im Schleim; was dort nicht festgehalten wird, wandert mit dem Darminhalt weiter.

zu wenig — Trägt IgA keine sekretorische Komponente, zerlegen Verdauungsenzyme es schneller, und es bleibt kürzer im Schleim.

in Studien beobachtet · Quelle 3
Sekretorisches IgA → sIgA im Schleim Das fertige sIgA liegt in der Schleimschicht, die die Darmzellen bedeckt. Die Zuckerketten der sekretorischen Komponente halten es dort fest. Dort bindet es, ohne Entzündungsbotenstoffe auszulösen. Quelle 3↑ liefert Im Schleim fängt sIgA Mikroben und Nahrungsbestandteile ab, bevor sie die Darmzellen erreichen. Es bindet, ohne Entzündungsbotenstoffe auszulösen, weil IgA das Komplementsystem kaum anstößt. gesicherte Physiologie Quelle 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Liegt viel sIgA im Schleim, sind mehr Bakterien mit IgA bedeckt; im Tiermodell beeinflusst diese Bedeckung, welche Arten sich nah an der Schleimhaut halten.

zu wenig — Liegt wenig sIgA im Schleim, gelangen im Tiermodell mehr Bakterien bis an die Darmzellen, und die Abwehr in der Schleimhaut wird stärker beansprucht.

in Studien beobachtet · Quelle 3, 1
sIgA im Schleim → Bindung von Mikroben sIgA heftet sich an Bakterien, Viren und Bestandteile der Nahrung. Verklumpt bleiben sie im Schleim und erreichen die Darmzellen seltener; dieser Vorgang heißt Immunausschluss. So bekommt die Schleimhaut seltener einen Anstoß zur entzündlichen Abwehr. Quelle 3↕ beides, je nach Menge sIgA besetzt Bindestellen auf Mikroben und Giftstoffen, sodass sie seltener an den Darmzellen andocken. Zugleich hilft die Bindung manchen ansässigen Bakterien, sich im Schleim zu halten. in Studien beobachtet Quelle 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Sind viele Mikroben mit sIgA beladen, verklumpen sie und werden mit dem Darminhalt abtransportiert, statt an die Darmzellen zu gelangen.

zu wenig — Ist wenig sIgA zum Binden da, erreichen mehr Mikroben und Nahrungsbestandteile die Darmzellen; dann übernehmen Teile der Abwehr, die mit Entzündungsbotenstoffen arbeiten.

in Studien beobachtet · Quelle 3
Bindung von Mikroben → sIgA im Stuhl Ein Teil des sIgA verlässt den Darm mit dem Stuhl. Dort lässt es sich nachweisen. Mit ihm verlassen auch gebundene Mikroben den Darm. Quelle 3↓ zehrt Mit dem Stuhl verlassen sIgA und die daran gebundenen Mikroben den Darm. So entfernt der Körper verklumpte Bakterien und Nahrungsbestandteile aus dem Darminhalt. gesicherte Physiologie Quelle 3
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Wird mehr sIgA gebildet oder stärker an Mikroben gebunden, gelangt mehr davon in den Stuhl; die Menge dort spiegelt Bildung und Durchgang zusammen.

zu wenig — Wird wenig sIgA gebildet oder durch die Darmzelle geschleust, kommt auch im Stuhl wenig an; aus welchem Schritt das stammt, zeigt die Menge allein nicht.

gesicherte Physiologie · Quelle 3

Weitere Stationen

Peyer-Plaques — Lymphgewebe der Darmwand In der Darmwand liegen Ansammlungen von Immunzellen. Dort treffen B-Zellen auf Bestandteile von Bakterien und Nahrung, die aus dem Darminneren eingeschleust werden. Hier beginnt die IgA-Antwort. Quelle 1↑ liefert Hier beginnt die IgA-Antwort: Spezielle Zellen der Darmwand schleusen Bestandteile aus dem Darminneren ein, und dendritische Zellen zeigen sie den B-Zellen. Daraus entstehen Keimzentren, in denen B-Zellen heranreifen. gesicherte Physiologie Quelle 1
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Treffen viele Bestandteile von Darmbakterien ein, bilden sich in den Peyer-Plaques mehr Keimzentren, und mehr B-Zellen werden auf IgA umgestellt.

zu wenig — Kommen wenige Bakterienbestandteile an, wie im keimfreien Tiermodell, bleiben die Peyer-Plaques klein, und es entstehen wenige IgA-bildende Plasmazellen.

in Studien beobachtet · Quelle 1
IgA am pIgR — Rezeptor der Darmzelle An der dem Blut zugewandten Seite der Darmzelle sitzt der polymere Immunglobulin-Rezeptor (pIgR). Das IgA-Paar bindet daran. Jeder Rezeptor trägt nur eine Fracht und wird dabei verbraucht. Quelle 2↑ liefert Der pIgR ist das Transportmittel für IgA durch die Darmzelle. Jedes Rezeptormolekül trägt genau eine Fracht und wird auf dem Weg verbraucht; wie viel IgA hinausgelangt, hängt daher an der Menge pIgR. gesicherte Physiologie Quelle 2
⚖ Wenn das Gleichgewicht kippt

zu viel — Signale von Darmbakterien und Botenstoffe der Abwehr wie TNF-α und Interferon-γ lassen Darmzellen in Zellkultur mehr pIgR bilden; dann wird mehr IgA durch die Zelle geschleust.

zu wenig — Bildet die Darmzelle wenig pIgR, wie im Tiermodell ohne pIgR-Gen, staut sich dimeres IgA im Gewebe und im Blut, und im Schleim kommt kaum sIgA an.

in Studien beobachtet · Quelle 2

Cofaktoren dieses Weges

Vitamin A — Aus ihm entsteht Retinsäure, die den Klassenwechsel der B-Zelle zu IgA lenkt und sie in die Darmschleimhaut leitet Quelle 4
Acetat — Bindet am Rezeptor GPR43 der B-Zelle; darüber läuft der Klassenwechsel zu IgA mit; im Tiermodell steigt so das IgA Quelle 6
Acetyl-CoA — Entsteht in der B-Zelle aus kurzkettigen Fettsäuren und liefert Bausteine für Antikörper und Energie Quelle 7
Vitamin D — Die aktive Form lässt reifende B-Zellen den Leitrezeptor CCR10 bilden, der sie in die Schleimhaut lenkt Quelle 5Im ORY-Katalog als Laborwert: Vitamin D

Quellen

Gutzeit C, Magri G, Cerutti A. Intestinal IgA production and its role in host-microbe interaction. Immunol Rev 2014 · PubMed 24942683
Johansen FE, Kaetzel CS. Regulation of the polymeric immunoglobulin receptor and IgA transport: new advances in environmental factors that stimulate pIgR expression and its role in mucosal immunity. Mucosal Immunol 2011 · PubMed 21956244
Mantis NJ, Rol N, Corthésy B. Secretory IgA's complex roles in immunity and mucosal homeostasis in the gut. Mucosal Immunol 2011 · PubMed 21975936
Mora JR, von Andrian UH. Role of retinoic acid in the imprinting of gut-homing IgA-secreting cells. Semin Immunol 2009 · PubMed 18804386
Shirakawa AK, Nagakubo D, Hieshima K et al. 1,25-dihydroxyvitamin D3 induces CCR10 expression in terminally differentiating human B cells. J Immunol 2008 · PubMed 18292499
Wu W, Sun M, Chen F et al. Microbiota metabolite short-chain fatty acid acetate promotes intestinal IgA response to microbiota which is mediated by GPR43. Mucosal Immunol 2017 · PubMed 27966553
Kim M, Qie Y, Park J et al. Gut Microbial Metabolites Fuel Host Antibody Responses. Cell Host Microbe 2016 · PubMed 27476413