Hämagglutinin – Funktion, Struktur und Bedeutung
Hämagglutinin ist ein Oberflächenprotein von Influenzaviren, das die Bindung an menschliche Zellen ermöglicht und als zentrales Ziel von Impfstoffen gilt.
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Hämagglutinin ist ein Oberflächenprotein von Influenzaviren, das die Bindung an menschliche Zellen ermöglicht und als zentrales Ziel von Impfstoffen gilt.
Was ist Hämagglutinin?
Hämagglutinin (abgekürzt HA) ist ein Glykoprotein, das sich auf der Oberfläche von Influenzaviren (Grippe-Viren) befindet. Es ist eines der wichtigsten Strukturproteine des Virus und spielt eine entscheidende Rolle bei der Infektion menschlicher und tierischer Zellen. Der Name leitet sich von der Fähigkeit des Proteins ab, rote Blutkörperchen (Erythrozyten) miteinander zu verklumpen – ein Vorgang, der als Hämagglutination bezeichnet wird.
Aufbau und Struktur
Hämagglutinin ist ein trimeres Protein, das heißt, es besteht aus drei identischen Untereinheiten, die zusammen eine funktionelle Einheit bilden. Jede Untereinheit setzt sich aus zwei Polypeptidketten zusammen: HA1 und HA2. Diese sind durch eine Disulfidbrücke miteinander verbunden. Das Protein ragt wie ein Stiel mit einer kugelförmigen Spitze aus der Virusoberfläche heraus. An der Spitze befindet sich die sogenannte Rezeptorbindungsstelle, über die das Virus an Wirtszellen andockt.
Wirkmechanismus
Hämagglutinin erfüllt zwei wesentliche Funktionen im Infektionsprozess:
- Bindung an die Wirtszelle: Das Protein erkennt und bindet spezifisch an Sialinsäure-Rezeptoren auf der Oberfläche von Zellen der Atemwege. Beim Menschen befinden sich diese Rezeptoren hauptsächlich in den oberen Atemwegen, was die typische Übertragung durch Tröpfcheninfektion erklärt.
- Membranfusion: Nach der Bindung wird das Virus in die Zelle aufgenommen. Im sauren Milieu des Zellinneren verändert Hämagglutinin seine räumliche Struktur und vermittelt die Verschmelzung der Virushülle mit der Zellmembran. Dadurch kann das Erbgut des Virus in die Zelle gelangen und sich vermehren.
Bedeutung für die Influenza-Klassifikation
Influenzaviren werden unter anderem nach ihrem Hämagglutinin-Typ klassifiziert. Bislang sind beim Influenza-A-Virus 18 verschiedene Hämagglutinin-Subtypen (H1 bis H18) bekannt. Diese Unterschiede in der Struktur des HA-Proteins sind verantwortlich dafür, welche Tierarten ein Virus befallen kann und wie ansteckend es für den Menschen ist. Bekannte Subtypen beim Menschen sind beispielsweise H1N1 (Spanische Grippe, Schweinegrippe) und H3N2.
Antigene Variabilität und Immunabwehr
Das Immunsystem reagiert auf eine Infektion mit Influenzaviren, indem es Antikörper gegen Hämagglutinin bildet. Diese Antikörper können die Bindung des Virus an die Wirtszelle blockieren und so eine erneute Infektion verhindern. Allerdings verändert das Influenzavirus sein Hämagglutinin ständig durch zwei Mechanismen:
- Antigendrift: Langsame, schrittweise Veränderungen durch Punktmutationen, die dazu führen, dass bestehende Antikörper den veränderten Virus schlechter erkennen.
- Antigenshift: Plötzlicher, umfassender Austausch von Gensegmenten zwischen verschiedenen Influenzastämmen, was zur Entstehung völlig neuer Subtypen führen kann und Pandemien auslösen kann.
Diese Variabilität erklärt, warum Grippeimpfungen jährlich angepasst werden müssen.
Bedeutung für Impfstoffe
Hämagglutinin ist das wichtigste Zielantigen für die saisonale Grippeimpfung. Die meisten zugelassenen Influenza-Impfstoffe enthalten gereinigte HA-Proteine, die das Immunsystem zur Bildung neutralisierender Antikörper anregen. Forscher arbeiten intensiv an sogenannten Universalimpfstoffen, die gegen konservierte Bereiche des HA-Proteins wirken sollen und so einen breiteren Schutz gegen verschiedene Influenzastämme bieten könnten.
Diagnostische Bedeutung
In der Labordiagnostik wird der Hämagglutinationshemmtest (HHT) eingesetzt, um Antikörper gegen Influenzaviren nachzuweisen. Dabei wird gemessen, ob Patientenserum die Hämagglutination von roten Blutkörperchen durch das Virus hemmen kann. Ein positives Ergebnis weist auf eine frühere Infektion oder Impfung hin.
Quellen
- World Health Organization (WHO): Influenza (Seasonal) – Fact Sheet. Verfügbar unter: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/influenza-(seasonal)
- Skehel JJ, Wiley DC: Receptor Binding and Membrane Fusion in Virus Entry: The Influenza Hemagglutinin. Annual Review of Biochemistry, 2000; 69:531-569.
- Robert Koch-Institut (RKI): Influenza – RKI-Ratgeber. Verfügbar unter: https://www.rki.de/DE/Content/Infekt/EpidBull/Merkblaetter/Ratgeber_Influenza.html
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