Информация

7.2: Неспецифични защити - Биология

7.2: Неспецифични защити - Биология


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

7.2: Неспецифични защити

Неспецифичен защитен механизъм в човешкото тяло (със схема) | Биология

Неспецифичните защитни сили са първата защитна линия на тялото срещу болести. Те не са насочени срещу определен патоген. Неспецифичната защита предпазва от всички инфекции, независимо от причината им. Нарича се още като вроден имунитет (фиг. 2).

Растенията и много нисши животни разчитат само на вродения имунитет и не притежават втората категория специфични защитни механизми. Не­specific защитни механизми работят срещу голямо разнообразие от нашественици. Вроденият имунитет се състои от различни видове бариери, които предотвратяват навлизането на патогени в тялото.

Бариери в човешкото тяло:

Анатомичните бариери или физическите бариери са бариери, които предотвратяват навлизането на патогени в тялото.

а. Най -важната анатомична бариера на тялото е кожата. Кожата е пасивна бариера за инфекциозни агенти като бактерии и вируси. Организмите, живеещи на повърхността на кожата, не могат да проникнат в слоевете мъртва кожа на повърхността.

Кожните жлези като мастните и потните жлези отделят киселини, които забавят растежа на бактериите на повърхността на кожата. Киселата среда може да убие бактерии и други микроорганизми. Потта, слюнката и сълзите също съдържат лизозим, който може да атакува клетъчната стена на бактериите.

б. Патогените също могат да проникнат в тялото през устата и носа. Неспецифичните защити обаче защитават тези отвори. Лигавиците, облицоващи дихателните, храносмилателните, пикочните и репродуктивните пътища, отделят слуз, която образува ефективна бариера. Лигавицата, която е лепкава течност, улавя патогени. Лигавицата, ресничките и космите в носа и гърлото улавят вируси и бактерии.

ii. Физиологични бариери:

Редица физиологични бариери предпазват организма от патогени.

а. Киселинната секреция, т.е. HCI в стомаха, унищожава организмите, които могат да навлязат в храносмилателната система.

б. Лизозимът, ензим, открит в сълзи, слюнка, пот и тъканна течност, атакува бактериите, като разтваря клетъчните стени на много бактерии.

° С. Ушната кал или церумен улавят прахови частици и убиват бактерии и насекоми.

д. Комплексът на комплемента е група от 20 протеина, които унищожават бактериите по различни начини.

д. Основните полипептиди в кръвта могат да инактивират определени специфични видове грам +ве бактерии.

е. Някои клетки, когато са заразени с вирус, отделят интерферони, клас гликопротеини. Интерфероните защитават околните неинфектирани клетки. Това се нарича още цитокинова бариера.

g. Треска се появява в тялото като отговор на инфекция. Това не е болест и служи за инхибиране на растежа на болестотворни микроорганизми, тъй като микроорганизмите могат да оцелеят само в тесен температурен диапазон. Поради това треската често забавя или спира растежа на микроорганизмите.

Антипиретични лекарства като парацетамол помагат за понижаване на зададената точка на термостата и осигуряват облекчение от симптомите на треска. Препоръчително е лекарството да се приема само при изключително висока температура, за да се избегне необратимо увреждане на мозъка.

iii. Фагоцитни или клетъчни бариери:

Фагоцитоза означава ‘ клетъчно поглъщане на инвазивния агент ’. Фагоцитните клетки включват макрофаги и неутрофилни гранулоцити, които са способни да атакуват и поглъщат бактерии, вируси и други нахлуващи агенти, които влизат в кръвта и тъканите. Тези клетки се образуват в костния мозък и се освобождават в кръвта, когато възникне необходимост. Тези клетки могат да се движат през порите на кръвоносните съдове чрез диапедеза. Макрофагите заедно с неутрофилите образуват телесната ретикуло и срамежлива ендотелна система.

Неутрофилите са зрели клетки, които могат да атакуват и унищожават бактериите в циркулиращата кръв, докато макрофагите се образуват от моноцити. Макрофагите са способни да унищожават вътретъканните патогени. Намерени са макрофаги, разпределени по цялото тяло.

Възпалителен отговор:

Въпреки различните бариери на човешкото тяло, понякога патогените навлизат в тялото и причиняват увреждане на тъканите. Химикалите, топлината, травмите и т.н. също могат да причинят нараняване на тъканите. Повредените клетки отделят химикали като хистамин, серотонин, простагландин, продукти на реакцията на комплементната система, брадикинин и лимфокини (освободени от вид специални клетъчни Т-клетки). Тези химикали започват поредица от промени, наречени възпалителна реакция. Възпалителният отговор е неспецифична защитна реакция на тялото към увреждане на тъканите.

Възпалението се характеризира със следните промени:

а. Локалните кръвоносни съдове се разширяват значително и предизвикват увеличаване на капилярния кръвоток в засегнатата област и повишават локално температурата. Топлината прави околната среда неблагоприятна за микробите, насърчава заздравяването, повишава подвижността на белите кръвни клетки и увеличава метаболизма на близките клетки.

б. Пропускливостта на капилярната стена се увеличава. Това увеличава изтичането на течност в интерстициалните пространства.

° С. Увеличеното изтичане води до подуване на заразената/наранена зона. Това се нарича оток.

д. Факторите на съсирване предизвикват образуването на много малки кръвни съсиреци поради прекомерно количество фибриноген и други протеини. Интерфероните също се отделят от макрофагите и други бели кръвни клетки, когато настъпи вирусна инфекция. Интерфероните правят неинфектираните клетки устойчиви на инфекция.

д. Голям брой гранулоцити и моноцити мигрират в тъканите. Тези клетки почистват мъртвите микроби, клетките и отломките. След началото на тежко възпаление броят на неутрофилите се увеличава от нормалните 4000-5000 на около 15000-25000 на микролитър. Това увеличение на неутрофилите се нарича неутрофилия.

е. Макрофагите и неутрофилите унищожават патогените чрез фагоцитоза. Възпалителният отговор често е достатъчно силен, за да спре разпространението на причинители на болести като вируси, бактерии и гъбички в съседните области. Отговорът започва с освобождаването на химически сигнали и завършва с почистване от моноцити. Ако това не е достатъчно, за да спре нашествениците, действат системата на комплемента и специфичните защитни механизми.

След няколко дни възпаление в увредените тъкани се натрупват различни части от мъртви неутрофили и макрофаги, некротична тъкан и тъканна течност. Това се нарича гной.

Система за допълване:

Системата на комплемента включва група от около 20 защитни протеини, които се произвеждат в черния дроб. Много от тях са ензимни прекурсори. Те се намират в плазмата, както и в тъканните пространства. Те са обозначени като C1 до C9, B и D протеин. Те обикновено са неактивни и могат да бъдат активирани, когато възникне нужда.

Протеините на комплемента стават активни в последователност. Това се нарича каскаден механизъм, т.е. C1 активира C2 и т.н. Последните пет протеина образуват мембранно атакуващ комплекс (MAC), който се вгражда в плазмената мембрана на атакуващия.

Солите навлизат в нашественика, улеснявайки преминаването на водата през мембраната, набъбвайки и разрушавайки микроба. Комплементните протеини също работят заедно с имунния отговор, като маркират външната повърхност на нашествениците за атака от фагоцити и допълват действията на имунната система.

Интерферони и естествени клетки убийци и#8211 защита срещу вируси:

Два компонента на имунната система се борят само с вируси, интерферони и естествени клетки убийци. Тъй като тези компоненти атакуват много видове вируси, те се считат за неспецифична защита.

а. Интерферонът е протеин, който пречи на репликацията на вируси. Интерфероните са специфични за вида химикали, произвеждани от клетки, които са атакувани от вирус. Той предупреждава съседните неинфектирани клетки да се противопоставят на атаката на вируса (фиг. 3). Той забавя развитието на инфекцията и често дава време на специфичните защитни сили на имунната система да реагират. Интерферонът и естествените клетки убийци също помагат в борбата срещу раковите клетки.

б. Естествените клетки убийци или NK клетките са големи бели кръвни клетки, които за разлика от фагоцитите атакуват клетки, заразени от патогени, а не от самия патоген. Тези клетки атакуват клетките на тялото, заразени с вируси. Тъй като вирусите могат да се репликират само в клетка гостоприемник, убиването на клетката гостоприемник също унищожава вируса.

Естествените клетки убийци са особено ефективни при убиването на ракови клетки и клетки, заразени с вируси. Естествена клетка убиец пробива клетъчната мембрана на целевата си клетка, позволявайки на водата да се втурне в клетката, причинявайки клетката да се спука. Това се нарича цитолиза. NK клетките също секретират цитокини, които имат антивирусна и възпалителна природа.


Защитни механизми, които предхождат инфекцията

Анатомични бариери

Анатомичните бариери за вирусите съществуват на повърхностите на тялото и в тялото. По повърхностите на тялото мъртвите клетки на епидермиса и всички живи клетки, които може да нямат вирусни рецептори, устояват на проникването на вируса и не позволяват репликация на вируса. Тази бариера обаче лесно се пробива, например, от ухапвания от животни (вирус на бяс), ухапвания от насекоми (тогавируси) и леки травми (вирус на брадавици). На повърхността на лигавицата само слузният слой стои между нахлуващия вирус и живите клетки. Слузният слой образува физическа бариера, която улавя чужди частици и ги изнася от тялото, също така съдържа неспецифични инхибитори (вижте следващия раздел). Слузната бариера обаче не е абсолютна, тъй като достатъчно количество от много вируси могат да я преодолеят и заразят по този начин. Всъщност повечето вируси използват слизестите повърхности като портал за влизане и начално място за репликация.

В тялото анатомичните бариери за разпространението на вируса се образуват от слоя ендотелни клетки, който отделя кръвта от тъканите (например кръвно -мозъчната бариера). При нормални условия тези бариери имат ниска пропускливост за вируси, освен ако вирусът не може да проникне в тях чрез репликация в ендотелните клетки на капилярите или в циркулиращите левкоцити. Тези вътрешни бариери могат отчасти да обяснят високото ниво на виремия, необходимо за заразяване на органи като мозъка, плацентата и белите дробове.

Неспецифични инхибитори

Редица вирусни инхибитори се срещат естествено в повечето телесни течности и тъкани. Те варират химически (липиди, полизахариди, протеини, липопротеини и гликопротеини) и по степента на инхибиране на вируса и видовете засегнати вируси. Някои инхибитори са свързани с вирусните рецептори на клетъчната повърхност, но повечето са с неизвестен произход. Много инхибитори действат, като предотвратяват прикрепването на вируса към клетките, други чрез директно инактивиране на вируса, а някои чрез инхибиране на репликацията на вируса. В стомашно-чревния тракт някои чувствителни вируси се инактивират от киселина, жлъчни соли и ензими. Докато повечето инхибитори блокират само един или няколко вируса, някои имат широк антивирусен спектър. Въпреки че ефективността на инхибиторите не е напълно установена in vivo, тяхното значение като защита на гостоприемника се предполага от тяхната антивирусна активност в тъканната култура и in vivo и чрез директната връзка между степента на вирулентност на някои вируси и тяхната степен на резистентност към определени инхибитори. Примери за това са серумните и слузните инхибитори на грипните вируси по време на експериментални инфекции. Въпреки това, дори чувствителни вируси могат да надвият тези инхибитори, когато заразяващата доза на вируса е достатъчно висока. Следователно, наличието на тези инхибитори може да обясни относително високата доза вирус, необходима за иницииране на инфекция in vivo, в сравнение с дозата, необходима в клетъчните култури.

Фагоцитоза

Ограничената налична информация предполага, че фагоцитозата е по -малко ефективна срещу вирусни инфекции, отколкото срещу бактериални инфекции. Въпреки това, малко от факторите, които контролират поглъщането на вириони или инфектирани клетки от фагоцити и тяхното смилане от лизозомни ензими, са изследвани системно. Различните вируси се влияят по различен начин от различните фагоцитни клетки. Някои вируси не са погълнати, докато други са погълнати, но може да не бъдат инактивирани. Всъщност някои вируси, като вируса на човешката имунна недостатъчност (HIV), могат дори да се размножават във фагоцитите (например макрофаги), които могат да служат като устойчив резервоар на вируса (фиг. 49-1). Вирулентността на няколко щама ХИВ и херпесвируси корелира с тяхната способност да се размножават в макрофагите. Инфектираните макрофаги могат да пренасят вирус през кръвно-мозъчната бариера. Интересно е, че се съобщава, че цитомегаловирусът се репликира в гранулоцитите. Макрофагите изглежда са по -ефективни срещу вирусите, отколкото гранулоцитите, а някои вируси изглежда са по -податливи на фагоцитоза от други. Макрофагите и полиморфонуклеарните левкоцити могат да осигурят важна защита чрез значително намаляване на виремията, причинена от вирусни щамове, податливи на фагоцитоза.

Фигура 49-1

Възможни резултати от фагоцитоза на вируса.

Вирусите могат да стимулират макрофагите да произвеждат монокини, които могат да намалят размножаването на вируса. Например, произвежданият от макрофаги алфа интерферон (IFN-α) инхибира размножаването на вируса както директно, така и индиректно чрез активиране на естествени клетки убийци. Интерлевкин 1 (IL-1), произведен от макрофаги, може да повлияе на размножаването на вируса по няколко начина: (1) като индуцира Т лимфоцитите да произвеждат интерлевкин-2, който от своя страна индуцира гама интерферон (IFN-γ), който може да индуцира алфа и бета интерферони (2) чрез индуциране на производството на бета интерферон (IFN-β) от фибробласти и епителни клетки (3) чрез предизвикване на треска, което инхибира вирусната репликация (4) чрез засилване на медиираната от макрофаги цитолиза на инфектирани клетки и (5) чрез индуциране на производството на тумор некрозис фактор (TNF), който инхибира размножаването на вируса както директно, така и индиректно чрез индуциране на интерферон и други цитокини и увеличаване на възпалението, фагоцитозата и цитотоксичната активност. Следователно, в зависимост от ситуацията, макрофагите, действащи като фагоцити, могат да намалят броя на вирусите, да помогнат за разпространението на инфекцията, да увеличат или да потиснат имунната защита или да имат малък ефект.


7.2: Неспецифична защита - биология

Вродената имунна система се състои от клетки и структури, които предлагат неспецифична защита.

НЕЦЕЛИЧНИ НЕСПЕЦИФИЧНИ ЗАЩИТИ

Нашата първа линия на защита е кожа (покрив). В глава 10 на MCAT Biology Review, засега ще обсъдим по-специфичните хомеостатични функции на кожата, ще се съсредоточим върху това как кожата защитава тялото. Кожата осигурява физическа бариера между външния свят и нашите вътрешни органи, като изключва навлизането на повечето бактерии, вируси, гъбички и паразити в тялото. Освен това антибактериални ензими, наречени дефензини може да се намери по кожата. Потта има и антимикробни свойства. Кожата е важна първа линия на защита: разрез или ожулване по кожата осигурява входна точка за патогени в тялото. По -дълбоките рани позволяват на патогените да проникнат по -дълбоко в тялото.

Както е обсъдено в глава 6 на MCAT Biology Review, дихателната система също има механизми за предотвратяване на навлизането на патогени в тялото. Дихателните пътища са лигавици, облицовани с реснички, за да уловят частиците и да ги избутат нагоре към орофаринкса, където могат да бъдат погълнати или изхвърлени. Докато слузта помага за улавяне на частици като дим и мръсотия, тя също така помага за предотвратяване на достъпа на бактерии и вируси до дълбоката белодробна тъкан. Няколко други лигавици, включително около окото и в устната кухина, произвеждат неспецифичен бактериален ензим, наречен лизозим, който се отделя съответно в сълзи и слюнка.

Стомашно-чревния тракт

Стомашно -чревният тракт също играе роля в неспецифичния имунитет. Първо, стомаха отделя киселина, което води до елиминиране на повечето патогени. В допълнение, червата също са колонизирани от бактерии. Повечето от тези бактерии нямат необходимите характеристики, за да причинят инфекция. Тъй като в червата вече има толкова голяма бактериална популация, много потенциални нашественици не са в състояние да се конкурират и по този начин се държат встрани. Много антибиотици намаляват популацията на чревната флора, като по този начин предоставят възможност за растеж на патогени.

Стомашно-чревният тракт на новородено бебе е особено податлив на инфекция, тъй като имунната система на новороденото е недостатъчно развита и стомашно-чревният тракт все още не е колонизиран. Кърмата съдържа семейство антитела, които са особено ефективни върху лигавичните повърхности и помагат за защита на новородените от стомашно -чревни инфекции.

The допълнение Системата се състои от редица протеини в кръвта, които действат като неспецифична защита срещу бактерии. Допълнението може да се активира чрез a класически път (което изисква свързване на антитяло с патоген) или an алтернативен път (което не изисква антитела). Протеините на комплемента пробиват дупки в клетъчните стени на бактериите, правейки ги осмотично нестабилни. Въпреки връзката с антителата, комплементът се счита за неспецифична защита, тъй като не може да бъде модифициран, за да се насочи към специфичен организъм спрямо други.

Интерферони

За да се предпазят от вируси, клетките, заразени с вируси, произвеждат интерферони, протеини, които предотвратяват вирусната репликация и дисперсия. Интерфероните карат близките клетки да намалят производството на вирусни и клетъчни протеини. Те също така намаляват пропускливостта на тези клетки, което прави по-трудно за вируса да ги зарази. В допълнение, интерфероните повишават молекулите на МНС клас I и клас II, което води до повишено представяне на антигена и по -добро откриване на заразените клетки от имунната система, както е описано в следващия раздел. Интерфероните са отговорни за много „грипоподобни“ симптоми, които се появяват по време на вирусна инфекция, включително неразположение, умора, мускулна болезненост и треска.

КЛЕТКИ НА ВРЕМЕННАТА ИМУННА СИСТЕМА

И така, какво се случва, когато бактерии, вируси, гъбички или паразити нарушат тези защитни сили? Клетките на вродената имунна система винаги са готови и готови за атака.

Макрофаги

Макрофаги, вид агранулоцити, се намират в тъканите. Тези клетки произлизат от кръвта моноцити и може да стане а постоянно население в тъканта (превръщайки се в постоянна, а не в преходна клетъчна група в тъканта). Много от тези резидентни макрофаги са подчертани навсякъде MCAT Биологичен преглед, включително микроглия в централната нервна система, клетки на Лангерханс в кожата и остеокласти в костите. Когато бактериален нашественик навлезе в тъкан, макрофагите се активират. Активираният макрофаг прави три неща. Първо, той фагоцитира нашественика чрез ендоцитоза. След това смила нашественика с помощта на ензими. И накрая, той представя малки частици от нашественика (предимно пептиди) на други клетки, използвайки протеин, наречен основен комплекс за хистосъвместимост (MHC). MHC се свързва с патогенен пептид (наричан още ан антиген) и го пренася до клетъчната повърхност, където може да бъде разпознат от клетките на адаптивната имунна система. Освен това се освобождават макрофагите цитокини& mdashchemical вещества, които стимулират възпалението и привличат допълнителни имунни клетки в зоната.

MHC молекулите се предлагат в два основни класа: клас I и клас II. Показват се всички клетки с ядра в тялото MHC клас I молекули. Всеки протеин, произведен в клетката, може да бъде зареден върху MHC-I и представен на повърхността на клетката, както е показано на Фигура 8.4. Това позволява на имунната система да следи здравето на тези клетки и да открие дали клетките са били заразени с вирус или друг вътреклетъчен патоген, само тези клетки, които са заразени, се очаква да представят непознат (не-сам) протеин на повърхността си. Следователно пътят MHC-I често се наричаендогенен път тъй като свързва антигените от вътрешността на клетката. Клетките, които са били нападнати от вътреклетъчни патогени, могат след това да бъдат убити от определена група Т-клетки (цитотоксични Т-лимфоцити), за да се предотврати инфекция на други клетки.

Фигура 8.4. Ендогенен път за представяне на антиген (MHC клас I) MHC-I съществува във всички клетки с ядра.

MHC молекулите са силно променливи сред хората, но обикновено могат да бъдат разделени на определени подтипове. Хората с определени подтипове МНС имат различна чувствителност към болести, а някои подтипове са значително по -податливи на автоимунни заболявания. Важно е също така да се съчетаят възможно най -близо типовете МНС на донора и реципиента по време на трансплантациите, за да се избегне отхвърляне на присадката.

MHC клас II молекулите се показват основно от професионалисти антиген-представящи клетки като макрофаги, както е показано на фигура 8.5. Не забравяйте, че тези фагоцитни клетки улавят патогени от околната среда, обработват ги и след това ги представят на MHC-II. Ан антиген е вещество (обикновено патогенен протеин), което може да бъде насочено от антитяло. Докато производството на антитела е домейн на адаптивната имунна система, важно е да се разбере, че клетките на вродената имунна система също представят антигени. Тъй като тези антигени произхождат извън клетката, този път често се нарича екзогенен път. Представянето на антиген от имунна клетка може да доведе до активиране както на вродената, така и на адаптивната имунна система. Професионалните антиген-представящи клетки включват макрофаги, дендритни клетки в кожата, някои В-клетки и някои активирани епителни клетки.

Фигура 8.5. Екзогенен път за представяне на антиген (MHC клас II) MHC-II съществува само в професионални антиген-представящи клетки, като макрофаги, дендритни клетки, някои В-клетки и някои активирани епителни клетки.

КЛЮЧОВА КОНЦЕПЦИЯ

Основните молекули на комплекса за хистосъвместимост са свързани с антигени. След това комплексът МНС -антиген отива на клетъчната повърхност, за да покаже антигена. Това позволява на имунната система да следи здравето на клетките. MHC-I е във всички клетки с ядра и представя ендогенни антигени. MHC-II е в антиген-представящи клетки и представя екзогенни антигени.

Макрофагите и дендритните клетки също имат специални рецептори, известни като рецептори за разпознаване на образи (PRR), най-добре описаните от които са таксоподобни рецептори (TLR). PRR са в състояние да разпознаят категорията на нашественика (бактерия, вирус, гъбички или паразити). Това позволява производството на подходящи цитокини за набиране на правилния тип имунни клетки, всяка имунна клетка има различни оръжия, които могат да се насочат към определени групи патогени.

Естествени клетки убийци

В надпреварата във въоръжаването между човешката имунна система и патогените някои патогени са намерили начини да избегнат определени защитни сили. Например, някои вируси причиняват понижена регулация на молекулите на МНС, което затруднява Т-клетките да разпознават наличието на инфекция. Естествен убиец (NK)клетки, вид неспецифичен лимфоцит, са в състояние да открият понижаването на МНС и да индуцират апоптоза в тези вирусно инфектирани клетки. Раковите клетки също могат да понижат производството на MHC, така че NK клетките също предлагат защита от растежа на рака.

Гранулоцити

В допълнение към макрофагите, гранулоцитите, които включват неутрофили, еозинофили и базофили (и тясно свързани мастоцити) също участват в неспецифичната защита. Неутрофили са най-многолюдните левкоцити в кръвта и са много краткотрайни (малко повече от пет дни). Тези клетки са фагоцитни, подобно на макрофаги, и са насочени към бактерии. Неутрофилите могат буквално да следват използването на бактерии хемотаксис&mdashthe усещане на определени продукти, отделени от бактерии и миграция на неутрофили, за да последват тези продукти обратно към източника (самата бактерия). Неутрофилите също могат да открият бактерии, след като са били опсонизиран (маркиран с антитяло от В-клетка). Други клетки, като естествени клетки убийци, макрофаги, моноцити и еозинофили, също съдържат рецептори за антитела и могат да атакуват опсонизирани бактерии. Колекциите от мъртви неутрофили са отговорни за образуването на гной по време на инфекция.

Еозинофили съдържат ярко червено-оранжеви гранули и участват предимно в алергични реакции и инвазивни паразитни инфекции. При активиране еозинофилите отделят големи количества хистамин, възпалителен медиатор. Това води до вазодилатация и повишена пропускливост на кръвоносните съдове, което позволява на допълнителни имунни клетки (особено макрофаги и неутрофили) да се изнесат от кръвния поток в тъканта. Възпаление е особено полезен срещу извънклетъчни патогени, включително бактерии, гъбички и паразити.

КЛЮЧОВА КОНЦЕПЦИЯ

Хистаминът причинява възпаление, като предизвиква вазодилатация и движението на течност и клетки от кръвния поток в тъканите.

Накрая, базофили съдържат големи лилави гранули и участват в алергични реакции. Те са най -малко населените левкоцити в кръвта при нормални условия. Мастоцити са тясно свързани с базофилите, но имат по-малки гранули и съществуват в тъканите, лигавицата и епитела. И базофилите, и мастоцитите освобождават големи количества хистамин в отговор на алергени, което води до възпалителни реакции.

Функциите на много видове клетки както на вродената, така и на адаптивната имунна система са подчертани на Фигура 8.6.

Фигура 8.6. Клетки на имунната система

Проверка на концепцията на MCAT 8.2:

Преди да продължите, оценете разбирането си на материала с тези въпроси.

1. За всяка от неклетъчните неспецифични имунни защити, изброени по-долу, дайте кратко описание на нейната имунологична функция:


Възпаление

Инфекцията, механичната сила, химикалите и силната топлина или студ могат да увредят тъканите, причинявайки неспецифичен процес на възпаление. Целта на възпалението е да почисти повредата и да започне процеса на възстановяване. Възпалението започва, когато увредените тъкани освобождават химически пратеници като хистамин, простагландини и левкотриени. Тези химикали причиняват разширяване на близките кръвоносни съдове и стават по -течащи, което позволява по -голям приток на кръв към увредената област. Тези химикали също привличат белите кръвни клетки (като фагоцити) към мястото, за да премахнат отломките и чуждите нашественици. Резултатите от тези дейности се наблюдават лесно при възпаление на кожата: подуване, зачервяване, топлина и болка.


Специфичен защитен механизъм в човешкото тяло | Имунология | Биология

Специфичен защитен механизъм е способността на организма да развива имунитет срещу специфични патогени, токсини или чужди предмети. Това е възможно чрез специална имунна система, която произвежда антитела и/или активирани лимфоцити, които атакуват и унищожават специфични нахлуващи организми или токсини. Специфичните защитни механизми се наричат ​​още адаптивен или придобит имунитет (Таблица 1).

Организмите, които притежават адаптивен имунитет, притежават и вроден имунитет и много от механизмите между системите са общи, така че не винаги е възможно да се направи твърда и бърза граница между отделните компоненти, участващи във всеки, въпреки ясната разлика в работата. Висшите гръбначни животни и всички бозайници имат както вродена, така и адаптивна имунна система.

Характерните особености на адаптивния имунитет са следните:

Имунната система има способността да работи срещу специфични патогени.

Освен това има способността да разпознава голям брой чужди молекули.

° С. Дискриминация между „Аз“ и „Не-Аз“:

Имунната система обикновено не работи срещу молекулите, присъстващи в тялото. Той функционира срещу молекули, които са чужди, т.е. „не-аз“.

Имунната система генерира имунен отговор, когато нашественикът или патогенът атакува тялото за първи път. Това се запазва в паметта и ако системата срещне същия патоген за втори път, тя се елиминира бързо, предлагайки защита срещу този конкретен патоген.

Органите на имунната система:

Имунната система се състои от първични лимфоидни и вторични лимфоидни органи. Първичният лимфоид включва костния мозък и тимуса, докато останалите като далака, пейеровите петна на тънките черва и лимфните възли са включени във втората категория.

Костният мозък произвежда В-клетки, естествени клетки убийци, гранулоцити и незрели тимоцити, в допълнение към червените кръвни клетки и тромбоцитите. Процесът на образуване на клетките на имунната система се нарича хематопоеза. По време на хематопоезата клетките се диференцират или в зрели клетки на имунната система, или в предшественици на клетки, които мигрират от костния мозък, за да продължат своето съзряване на друго място.

Функцията на тимуса е да произвежда зрели Т-клетки. Незрелите тимоцити или протимоцити напускат костния мозък и мигрират в тимуса. Протимоцитите преминават през процес на съзряване, при който клетките, полезни за тялото, се щадят, докато клетките, вредни за тялото, се елиминират. След това зрелите Т-клетки се освобождават в кръвния поток.

Далакът е „имунологичният филтър“ на кръвта. Това е орган с форма на боб. Състои се от В-клетки, Т-клетки, макрофаги, дендритни клетки, естествени клетки убийци и червени кръвни клетки. Старите червени кръвни клетки се унищожават в далака.

Лимфните възли като малки твърди структури, разположени в различни точки по протежение на лимфната система. Те са имунологичните филтри на лимфата. Лимфните възли са разположени по цялото тяло. Състои се предимно от Т-клетки, В-клетки, дендритни клетки и макрофаги. Той улавя микроорганизми и други антигени, които навлизат в лимфата или тъканната течност. Уловените антигени са отговорни за активирането от лимфоцитите и инициирането на имунен отговор.

д. Мукозна асоциирана лимфоидна тъкан (MALT):

Това са лимфоидна тъкан, разположена по протежение на лигавицата на дихателните, храносмилателните и пикочно-половите пътища. Той представлява около 50% от лимфоидната тъкан в човешкото тяло.

Важни клетки на имунната система:

Лимфоцитите са два вида, които функционално и фенотипно се различават един от друг. Те са Т-лимфоцитите и В-лимфоцитите.

б. Естествени клетки убийци или NK клетки:

NK клетките атакуват клетки, които са били заразени от патогени, включително вируси и ракови клетки.

Макрофагите са важни за регулирането на имунния отговор. Те често се наричат ​​чистачи или антиген-представящи клетки (APC). Те улавят и поглъщат чужди материали и представят тези антигени на други клетки на имунната система като Т-клетки и В-клетки. Това е една от важните първи стъпки в инициирането на имунен отговор.

Дендритните клетки, които също произхождат от костния мозък, функционират като антиген-представящи клетки (APC).

Видове специфични защитни механизми:

Има два основни типа специфични защитни механизми, участващи в имунната система:

а. Хуморалната имунна система:

Тази система действа срещу бактерии и вируси в хумора или телесните течности като кръв и лимфа. Тялото произвежда молекули на антитела или имуноглобулини в плазмата, които могат да атакуват нахлуващия агент.

б. Клетъчната имунна система или клетъчно-медиирана имунна система:

Тази система се грижи за клетки, заразени с вируси, или клетки, които са ракови.


7.2 Въглехидрати

Най -разпространените биомолекули на земята са въглехидрати с. От химическа гледна точка въглехидратите са предимно комбинация от въглерод и вода и много от тях имат емпирична формула (CH2О)н, където н е броят на повтарящите се единици. Този възглед представя тези молекули просто като „хидратирани“ вериги на въглеродни атоми, в които водните молекули се прикрепват към всеки въглероден атом, което води до термина „въглехидрати“. Въпреки че всички въглехидрати съдържат въглерод, водород и кислород, има някои, които също съдържат азот, фосфор и/или сяра. Въглехидратите имат безброй различни функции. Те са в изобилие в земните екосистеми, много форми на които използваме като източници на храна. Тези молекули също са жизненоважни части от макромолекулни структури, които съхраняват и предават генетична информация (т.е. ДНК и РНК). Те са в основата на биологичните полимери, които придават сила на различни структурни компоненти на организмите (например, целулоза и хитин), и те са основният източник на съхранение на енергия под формата на нишесте и гликоген.

Монозахариди: сладките

В биохимията въглехидратите често се наричат ​​захариди с, от гръцки sakcharon, meaning sugar, although not all the saccharides are sweet. The simplest carbohydrates are called monosaccharide с, or simple sugars. They are the building blocks (monomers) for the synthesis of polymers or complex carbohydrates, as will be discussed further in this section. Monosaccharides are classified based on the number of carbons in the molecule. General categories are identified using a prefix that indicates the number of carbons and the suffix –ose, which indicates a saccharide for example, triose (three carbons), tetrose (four carbons), pentose (five carbons), and hexose (six carbons) (Figure 7.8). The hexose D-glucose is the most abundant monosaccharide in nature. Other very common and abundant hexose monosaccharides are galactose , used to make the disaccharide milk sugar lactose , and the fruit sugar fructose .

Monosaccharides of four or more carbon atoms are typically more stable when they adopt cyclic, or ring, structures. These ring structures result from a chemical reaction between functional groups on opposite ends of the sugar’s flexible carbon chain, namely the carbonyl group and a relatively distant hydroxyl group. Glucose, for example, forms a six-membered ring (Figure 7.9).

Проверете вашето разбиране

Дезахариди

Two monosaccharide molecules may chemically bond to form a disaccharide . The name given to the covalent bond between the two monosaccharides is a glycosidic bond . Glycosidic bonds form between hydroxyl groups of the two saccharide molecules, an example of the dehydration synthesis described in the previous section of this chapter:

Common disaccharides are the grain sugar maltose , made of two glucose molecules the milk sugar lactose , made of a galactose and a glucose molecule and the table sugar sucrose , made of a glucose and a fructose molecule (Figure 7.10).

Полизахариди

Polysaccharides, also called glycans , are large polymers composed of hundreds of monosaccharide monomers. Unlike mono- and disaccharides, polysaccharides are not sweet and, in general, they are not soluble in water. Like disaccharides, the monomeric units of polysaccharides are linked together by glycosidic bond s.

Polysaccharides are very diverse in their structure. Three of the most biologically important polysaccharides— starch , glycogen , and cellulose —are all composed of repetitive glucose units, although they differ in their structure (Figure 7.11). Cellulose consists of a linear chain of glucose molecules and is a common structural component of cell walls in plants and other organisms. Glycogen and starch are branched polymers glycogen is the primary energy-storage molecule in animals and bacteria, whereas plants primarily store energy in starch. The orientation of the glycosidic linkage s in these three polymers is different as well and, as a consequence, linear and branched macromolecules have different properties.

Modified glucose molecules can be fundamental components of other structural polysaccharide s. Examples of these types of structural polysaccharides are N-acetyl glucosamine (NAG) and N-acetyl muramic acid (NAM) found in bacterial cell wall peptidoglycan. Polymers of NAG form chitin , which is found in fungal cell walls and in the exoskeleton of insects.


17.2 Chemical Defenses

In addition to physical defenses, the innate nonspecific immune system uses a number of chemical mediators that inhibit microbial invaders. The term “chemical mediators” encompasses a wide array of substances found in various body fluids and tissues throughout the body. Chemical mediators may work alone or in conjunction with each other to inhibit microbial colonization and infection.

Some chemical mediators are endogenously produced, meaning they are produced by human body cells others are produced exogenously, meaning that they are produced by certain microbes that are part of the microbiome. Some mediators are produced continually, bathing the area in the antimicrobial substance others are produced or activated primarily in response to some stimulus, such as the presence of microbes.

Chemical and Enzymatic Mediators Found in Body Fluids

Fluids produced by the skin include examples of both endogenous and exogenous mediators. Sebaceous glands in the dermis secrete an oil called sebum that is released onto the skin surface through hair follicles. This sebum is an endogenous mediator, providing an additional layer of defense by helping seal off the pore of the hair follicle, preventing bacteria on the skin’s surface from invading sweat glands and surrounding tissue (Figure 17.8). Certain members of the microbiome, such as the bacterium Propionibacterium acnes and the fungus Маласеция , among others, can use lipase enzymes to degrade sebum, using it as a food source. This produces oleic acid , which creates a mildly acidic environment on the surface of the skin that is inhospitable to many pathogenic microbes. Oleic acid is an example of an exogenously produced mediator because it is produced by resident microbes and not directly by body cells.

Environmental factors that affect the microbiota of the skin can have a direct impact on the production of chemical mediators. Low humidity or decreased sebum production, for example, could make the skin less habitable for microbes that produce oleic acid, thus making the skin more susceptible to pathogens normally inhibited by the skin’s low pH. Many skin moisturizers are formulated to counter such effects by restoring moisture and essential oils to the skin.

The digestive tract also produces a large number of chemical mediators that inhibit or kill microbes. In the oral cavity, saliva contains mediators such as lactoperoxidase enzymes, and mucus secreted by the esophagus contains the antibacterial enzyme lysozyme . In the stomach, highly acidic gastric fluid kills most microbes. In the lower digestive tract, the intestines have pancreatic and intestinal enzymes, antibacterial peptides (cryptins), bile produced from the liver, and specialized Paneth cells that produce lysozyme. Together, these mediators are able to eliminate most pathogens that manage to survive the acidic environment of the stomach.

In the urinary tract, urine flushes microbes out of the body during urination. Furthermore, the slight acidity of urine (the average pH is about 6) inhibits the growth of many microbes and potential pathogens in the urinary tract.

The female reproductive system employs lactate, an exogenously produced chemical mediator, to inhibit microbial growth. The cells and tissue layers composing the vagina produce glycogen, a branched and more complex polymer of glucose. Lactobacilli in the area ferment glycogen to produce lactate, lowering the pH in the vagina and inhibiting transient microbiota, opportunistic pathogens like Кандида (a yeast associated with vaginal infections), and other pathogens responsible for sexually transmitted diseases.

In the eyes, tears contain the chemical mediators lysozyme and lactoferrin , both of which are capable of eliminating microbes that have found their way to the surface of the eyes. Lysozyme cleaves the bond between NAG and NAM in peptidoglycan, a component of the cell wall in bacteria. It is more effective against gram-positive bacteria, which lack the protective outer membrane associated with gram-negative bacteria. Lactoferrin inhibits microbial growth by chemically binding and sequestering iron. This effectually starves many microbes that require iron for growth.

In the ears, cerumen (earwax) exhibits antimicrobial properties due to the presence of fatty acids, which lower the pH to between 3 and 5.

The respiratory tract uses various chemical mediators in the nasal passages, trachea, and lungs. The mucus produced in the nasal passages contains a mix of antimicrobial molecules similar to those found in tears and saliva (e.g., lysozyme, lactoferrin, lactoperoxidase). Secretions in the trachea and lungs also contain lysozyme and lactoferrin, as well as a diverse group of additional chemical mediators, such as the lipoprotein complex called surfactant , which has antibacterial properties.

Проверете вашето разбиране

  • Explain the difference between endogenous and exogenous mediators
  • Describe how pH affects antimicrobial defenses

Antimicrobial Peptides

The antimicrobial peptides (AMPs) are a special class of nonspecific cell-derived mediators with broad-spectrum antimicrobial properties. Some AMPs are produced routinely by the body, whereas others are primarily produced (or produced in greater quantities) in response to the presence of an invading pathogen. Research has begun exploring how AMPs can be used in the diagnosis and treatment of disease.

AMPs may induce cell damage in microorganisms in a variety of ways, including by inflicting damage to membranes, destroying DNA and RNA, or interfering with cell-wall synthesis. Depending on the specific antimicrobial mechanism, a particular AMP may inhibit only certain groups of microbes (e.g., gram-positive or gram-negative bacteria) or it may be more broadly effective against bacteria, fungi, protozoa, and viruses. Many AMPs are found on the skin, but they can also be found in other regions of the body.

A family of AMPs called defensins can be produced by epithelial cells throughout the body as well as by cellular defenses such as macrophages and neutrophils (see Cellular Defenses). Defensins may be secreted or act inside host cells they combat microorganisms by damaging their plasma membranes. AMPs called bacteriocins are produced exogenously by certain members of the resident microbiota within the gastrointestinal tract. The genes coding for these types of AMPs are often carried on plasmids and can be passed between different species within the resident microbiota through lateral or horizontal gene transfer.

There are numerous other AMPs throughout the body. The characteristics of a few of the more significant AMPs are summarized in Table 17.3.

Characteristics of Selected Antimicrobial Peptides (AMPs)
AMP Secreted by Body site Pathogens inhibited Режим на действие
Bacteriocins Resident microbiota Стомашно-чревния тракт Бактерии Disrupt membrane
Cathelicidin Epithelial cells, macrophages, and other cell types Кожа Bacteria and fungi Disrupts membrane
Defensins Epithelial cells, macrophages, neutrophils Throughout the body Fungi, bacteria, and many viruses Disrupt membrane
Dermicidin Потни жлези Кожа Bacteria and fungi Disrupts membrane integrity and ion channels
Histatins Слюнчените жлези Устна кухина Гъбички Disrupt intracellular function

Проверете вашето разбиране

Plasma Protein Mediators

Many nonspecific innate immune factors are found in plasma , the fluid portion of blood. Plasma contains electrolytes, sugars, lipids, and proteins, each of which helps to maintain homeostasis (i.e., stable internal body functioning), and contains the proteins involved in the clotting of blood. Additional proteins found in blood plasma, such as acute-phase proteins, complement proteins, and cytokines, are involved in the nonspecific innate immune response.

Micro Connections

Plasma versus Serum

There are two terms for the fluid portion of blood: plasma and serum. How do they differ if they are both fluid and lack cells? The fluid portion of blood left over after coagulation (blood cell clotting) has taken place is serum . Although molecules such as many vitamins, electrolytes, certain sugars, complement proteins, and antibodies are still present in serum, clotting factors are largely depleted. Plasma, conversely, still contains all the clotting elements. To obtain plasma from blood, an anticoagulant must be used to prevent clotting. Examples of anticoagulants include heparin and ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA). Because clotting is inhibited, once obtained, the sample must be gently spun down in a centrifuge. The heavier, denser blood cells form a pellet at the bottom of a centrifuge tube, while the fluid plasma portion, which is lighter and less dense, remains above the cell pellet.

Acute-Phase Proteins

The acute-phase proteins are another class of antimicrobial mediators. Acute-phase proteins are primarily produced in the liver and secreted into the blood in response to inflammatory molecules from the immune system. Examples of acute-phase proteins include C-reactive protein , serum amyloid A , ferritin , transferrin , fibrinogen , and mannose-binding lectin . Each of these proteins has a different chemical structure and inhibits or destroys microbes in some way (Table 17.4).

Some Acute-Phase Proteins and Their Functions
С-реактивен протеин Coats bacteria (opsonization), preparing them for ingestion by phagocytes
Serum amyloid A
Ferritin Bind and sequester iron, thereby inhibiting the growth of pathogens
Transferrin
Fibrinogen Involved in formation of blood clots that trap bacterial pathogens
Mannose-binding lectin Activates complement cascade

The Complement System

The complement system is a group of plasma protein mediators that can act as an innate nonspecific defense while also serving to connect innate and adaptive immunity (discussed in the next chapter). The complement system is composed of more than 30 proteins (including C1 through C9) that normally circulate as precursor proteins in blood. These precursor proteins become activated when stimulated or triggered by a variety of factors, including the presence of microorganisms. Complement proteins are considered part of innate nonspecific immunity because they are always present in the blood and tissue fluids, allowing them to be activated quickly. Also, when activated through the alternative pathway (described later in this section), complement proteins target pathogens in a nonspecific manner.

The process by which circulating complement precursors become functional is called complement activation . This process is a cascade that can be triggered by one of three different mechanisms, known as the alternative, classical, and lectin pathways.

The alternative pathway is initiated by the spontaneous activation of the complement protein C3. The hydrolysis of C3 produces two products, C3a and C3b. When no invader microbes are present, C3b is very quickly degraded in a hydrolysis reaction using the water in the blood. However, if invading microbes are present, C3b attaches to the surface of these microbes. Once attached, C3b will recruit other complement proteins in a cascade (Figure 17.9).

The classical pathway provides a more efficient mechanism of activating the complement cascade, but it depends upon the production of antibodies by the specific adaptive immune defenses. To initiate the classical pathway, a specific antibody must first bind to the pathogen to form an antibody-antigen complex. This activates the first protein in the complement cascade, the C1 complex. The C1 complex is a multipart protein complex, and each component participates in the full activation of the overall complex. Following recruitment and activation of the C1 complex, the remaining classical pathway complement proteins are recruited and activated in a cascading sequence (Figure 17.9).

The lectin activation pathway is similar to the classical pathway, but it is triggered by the binding of mannose-binding lectin, an acute-phase protein, to carbohydrates on the microbial surface. Like other acute-phase proteins, lectins are produced by liver cells and are commonly upregulated in response to inflammatory signals received by the body during an infection (Figure 17.9).

Although each complement activation pathway is initiated in a different way, they all provide the same protective outcomes: opsonization, inflammation, chemotaxis , and cytolysis. The term opsonization refers to the coating of a pathogen by a chemical substance (called an opsonin ) that allows phagocytic cells to recognize, engulf, and destroy it more easily. Opsonins from the complement cascade include C1q, C3b, and C4b. Additional important opsonins include mannose-binding proteins and antibodies. The complement fragments C3a and C5a are well-characterized anaphylatoxins with potent proinflammatory functions. Anaphylatoxins activate mast cells, causing degranulation and the release of inflammatory chemical signals, including mediators that cause vasodilation and increased vascular permeability. C5a is also one of the most potent chemoattractants for neutrophils and other white blood cells, cellular defenses that will be discussed in the next section.

The complement proteins C6, C7, C8, and C9 assemble into a membrane attack complex (MAC) , which allows C9 to polymerize into pores in the membranes of gram-negative bacteria. These pores allow water, ions, and other molecules to move freely in and out of the targeted cells, eventually leading to cell lysis and death of the pathogen (Figure 17.9). However, the MAC is only effective against gram-negative bacteria it cannot penetrate the thick layer of peptidoglycan associated with cell walls of gram-positive bacteria. Since the MAC does not pose a lethal threat to gram-positive bacterial pathogens, complement-mediated opsonization is more important for their clearance.

Цитокини

Цитокини are soluble proteins that act as communication signals between cells. In a nonspecific innate immune response, various cytokines may be released to stimulate production of chemical mediators or other cell functions, such as cell proliferation, cell differentiation, inhibition of cell division, apoptosis, and chemotaxis.

When a cytokine binds to its target receptor, the effect can vary widely depending on the type of cytokine and the type of cell or receptor to which it has bound. The function of a particular cytokine can be described as autocrine, paracrine, or endocrine (Figure 17.10). In autocrine function , the same cell that releases the cytokine is the recipient of the signal in other words, autocrine function is a form of self-stimulation by a cell. In contrast, paracrine function involves the release of cytokines from one cell to other nearby cells, stimulating some response from the recipient cells. Last, endocrine function occurs when cells release cytokines into the bloodstream to be carried to target cells much farther away.

Three important classes of cytokines are the interleukins, chemokines, and interferons. The interleukins were originally thought to be produced only by leukocytes (white blood cells) and to only stimulate leukocytes, thus the reasons for their name. Although interleukins are involved in modulating almost every function of the immune system, their role in the body is not restricted to immunity. Interleukins are also produced by and stimulate a variety of cells unrelated to immune defenses.

The chemokines are chemotactic factors that recruit leukocytes to sites of infection, tissue damage, and inflammation. In contrast to more general chemotactic factors, like complement factor C5a, chemokines are very specific in the subsets of leukocytes they recruit.

Interferons are a diverse group of immune signaling molecules and are especially important in our defense against viruses. Type I interferons (interferon-α and interferon-β) are produced and released by cells infected with virus. These interferons stimulate nearby cells to stop production of mRNA, destroy RNA already produced, and reduce protein synthesis. These cellular changes inhibit viral replication and production of mature virus, slowing the spread of the virus. Type I interferons also stimulate various immune cells involved in viral clearance to more aggressively attack virus-infected cells. Type II interferon (interferon-γ) is an important activator of immune cells (Figure 17.11).

Inflammation-Eliciting Mediators

Many of the chemical mediators discussed in this section contribute in some way to inflammation and fever, which are nonspecific immune responses discussed in more detail in Inflammation and Fever. Cytokines stimulate the production of acute-phase proteins such as C-reactive protein and mannose-binding lectin in the liver. These acute-phase proteins act as opsonins , activating complement cascades through the lectin pathway.

Some cytokines also bind mast cells and basophils , inducing them to release histamine , a proinflammatory compound. Histamine receptors are found on a variety of cells and mediate proinflammatory events, such as bronchoconstriction (tightening of the airways) and smooth muscle contraction.

In addition to histamine, mast cells may release other chemical mediators, such as leukotrienes . Leukotrienes are lipid-based proinflammatory mediators that are produced from the metabolism of arachidonic acid in the cell membrane of leukocytes and tissue cells. Compared with the proinflammatory effects of histamine, those of leukotrienes are more potent and longer lasting. Together, these chemical mediators can induce coughing, vomiting, and diarrhea, which serve to expel pathogens from the body.

Certain cytokines also stimulate the production of prostaglandins , chemical mediators that promote the inflammatory effects of kinins and histamines. Prostaglandins can also help to set the body temperature higher, leading to fever , which promotes the activities of white blood cells and slightly inhibits the growth of pathogenic microbes (see Inflammation and Fever).

Another inflammatory mediator, bradykinin , contributes to edema , which occurs when fluids and leukocytes leak out of the bloodstream and into tissues. It binds to receptors on cells in the capillary walls, causing the capillaries to dilate and become more permeable to fluids.

Проверете вашето разбиране

  • What do the three complement activation pathways have in common?
  • Explain autocrine, paracrine, and endocrine signals.
  • Name two important inflammation-eliciting mediators.

Клиничен фокус

Част 2

To relieve the constriction of her airways, Angela is immediately treated with antihistamines and administered corticosteroids through an inhaler, and then monitored for a period of time. Though her condition does not worsen, the drugs do not seem to be alleviating her condition. She is admitted to the hospital for further observation, testing, and treatment.

Following admission, a clinician conducts allergy testing to try to determine if something in her environment might be triggering an allergic inflammatory response. A doctor orders blood analysis to check for levels of particular cytokines. A sputum sample is also taken and sent to the lab for microbial staining, culturing, and identification of pathogens that could be causing an infection.

  • Which aspects of the innate immune system could be contributing to Angela’s airway constriction?
  • Why was Angela treated with antihistamines?
  • Why would the doctor be interested in levels of cytokines in Angela’s blood?

Преминете към следващото поле за клиничен фокус. Върнете се в предишното поле за клиничен фокус.

Table 17.5 provides a summary of the chemical defenses discussed in this section.


Агранулоцити

As their name suggests, агранулоцити lack visible granules in the cytoplasm. Agranulocytes can be categorized as lymphocytes or monocytes (Figure 2). Among the lymphocytes are natural killer cells, which play an important role in nonspecific innate immune defenses. Lymphocytes also include the B cells and T cells, which are discussed in the next chapter because they are central players in the specific adaptive immune defenses. The monocytes differentiate into макрофаги и dendritic cells, which are collectively referred to as the mononuclear phagocyte system.

Естествени клетки убийци

Most lymphocytes are primarily involved in the specific adaptive immune response, and thus will be discussed in the following chapter. An exception is the natural killer cells (NK cells) these mononuclear lymphocytes use nonspecific mechanisms to recognize and destroy cells that are abnormal in some way. Cancer cells and cells infected with viruses are two examples of cellular abnormalities that are targeted by NK cells. Recognition of such cells involves a complex process of identifying inhibitory and activating molecular markers on the surface of the target cell. Molecular markers that make up the основен комплекс за хистосъвместимост (MHC) are expressed by healthy cells as an indication of “self.” This will be covered in more detail in next chapter. NK cells are able to recognize normal MHC markers on the surface of healthy cells, and these MHC markers serve as an inhibitory signal preventing NK cell activation. However, cancer cells and virus-infected cells actively diminish or eliminate expression of MHC markers on their surface. When these MHC markers are diminished or absent, the NK cell interprets this as an abnormality and a cell in distress. This is one part of the NK cell activation process (Figure 5). NK cells are also activated by binding to activating molecular molecules on the target cell. These activating molecular molecules include “altered self” or “nonself” molecules. When a NK cell recognizes a decrease in inhibitory normal MHC molecules and an increase in activating molecules on the surface of a cell, the NK cell will be activated to eliminate the cell in distress.

Figure 5. Click to view a larger image. Natural killer (NK) cells are inhibited by the presence of the major histocompatibility cell (MHC) receptor on healthy cells. Cancer cells and virus-infected cells have reduced expression of MHC and increased expression of activating molecules. When a NK cell recognizes decreased MHC and increased activating molecules, it will kill the abnormal cell.

Figure 6. Natural killer cell with perforin-containing granules. (credit: modification of work by Rolstad B)

Once a cell has been recognized as a target, the NK cell can use several different mechanisms to kill its target. For example, it may express cytotoxic membrane proteins and cytokines that stimulate the target cell to undergo апоптоза, or controlled cell suicide. NK cells may also use perforin-mediated цитотоксичност to induce apoptosis in target cells. This mechanism relies on two toxins released from granules in the cytoplasm of the NK cell: изпълнител, a protein that creates pores in the target cell, and гранзими, proteases that enter through the pores into the target cell’s cytoplasm, where they trigger a cascade of protein activation that leads to apoptosis. The NK cell binds to the abnormal target cell, releases its destructive payload, and detaches from the target cell. While the target cell undergoes apoptosis, the NK cell synthesizes more perforin and proteases to use on its next target.

NK cells contain these toxic compounds in granules in their cytoplasm. When stained, the granules are azurophilic and can be visualized under a light microscope (Figure 6). Even though they have granules, NK cells are not considered granulocytes because their granules are far less numerous than those found in true granulocytes. Furthermore, NK cells have a different lineage than granulocytes, arising from lymphoid rather than myeloid stem cells (Figure 1).

Моноцити

The largest of the white blood cells, моноцити have a nucleus that lacks lobes, and they also lack granules in the cytoplasm (Figure 7). Nevertheless, they are effective phagocytes, engulfing pathogens and apoptotic cells to help fight infection.

Figure 7. Monocytes are large, agranular white blood cells with a nucleus that lacks lobes. When monocytes leave the bloodstream, they differentiate and become macrophages with tissue-specific properties. (credit left: modification of work by Armed Forces Institute of Pathology credit right: modification of work by Centers for Disease Control and Prevention)

When monocytes leave the bloodstream and enter a specific body tissue, they differentiate into tissue-specific phagocytes called макрофаги и dendritic cells. They are particularly important residents of lymphoid tissue, as well as nonlymphoid sites and organs. Macrophages and dendritic cells can reside in body tissues for significant lengths of time. Macrophages in specific body tissues develop characteristics suited to the particular tissue. Not only do they provide immune protection for the tissue in which they reside but they also support normal function of their neighboring tissue cells through the production of cytokines. Macrophages are given tissue-specific names, and a few examples of tissue-specific macrophages are listed in Table 1. Dendritic cells are important sentinels residing in the skin and mucous membranes, which are portals of entry for many pathogens. Monocytes, macrophages, and dendritic cells are all highly phagocytic and important promoters of the immune response through their production and release of cytokines. These cells provide an essential bridge between innate and adaptive immune responses, as discussed in the next section as well as the next chapter.

Table 1. Macrophages Found in Various Body Tissues
Тъкан Макрофаг
Brain and central nervous system Микроглиални клетки
Черен дроб Клетки на Купфер
Бели дробове Alveolar macrophages (dust cells)
Peritoneal cavity Peritoneal macrophages

Помисли за това

  • Describe the signals that activate natural killer cells.
  • What is the difference between monocytes and macrophages?

Основни концепции и обобщение

  • The формирани елементи of the blood include red blood cells (еритроцити), white blood cells (левкоцити), и platelets (thrombocytes). Of these, leukocytes are primarily involved in the immune response.
  • All formed elements originate in the bone marrow as stem cells (HSCs) that differentiate through хематопоеза.
  • Гранулоцити are leukocytes characterized by a lobed nucleus and granules in the cytoplasm. Те включват neutrophils (PMNs), еозинофили, и базофили.
  • Neutrophils are the leukocytes found in the largest numbers in the bloodstream and they primarily fight bacterial infections.
  • Eosinophils target parasitic infections. Eosinophils and basophils are involved in allergic reactions. Both release histamine and other proinflammatory compounds from their granules upon stimulation.
  • Мастоцити function similarly to basophils but can be found in tissues outside the bloodstream.
  • Естествен убиец (NK) cells are lymphocytes that recognize and kill abnormal or infected cells by releasing proteins that trigger apoptosis.
  • Моноцити are large, mononuclear leukocytes that circulate in the bloodstream. They may leave the bloodstream and take up residence in body tissues, where they differentiate and become tissue-specific макрофаги и dendritic cells.

Множествен избор

Белите кръвни клетки също се наричат ​​кои от следните?

Hematopoiesis occurs in which of the following?

Какъв тип клетки са гранулоцитите?

Съчетаване

Свържете всеки тип клетка с нейното описание.

___естествена клетка убийца A. петна с основно багрило метиленово синьо, има големи количества хистамин в гранули и улеснява алергичните реакции и възпалението
___базофил Б. петна с кисел багрилен еозин, има хистамин и основен основен протеин в гранули и улеснява реакцията на протозои и хелминти
___ макрофаг C. разпознава анормални клетки, свързва се с тях и освобождава молекули перфорин и гранзим, които индуцират апоптоза
___еозинофил D. голям агрануларен фагоцит, който се намира в тъкани като мозъка и белите дробове

  1. (C) A natural killer cell recognizes abnormal cells, binds to them, and releases perforin and granzyme molecules, which induce apoptosis.
  2. (A) A basophil stains with basic dye methylene blue, has large amounts of histamine in granules, and facilitates allergic responses and inflammation.
  3. (D) A macrophage large agranular phagocyte that resides in tissues such as the brain and lungs.
  4. (B) A eosinophil stains with acidic dye eosin, has histamine and major basic protein in granules, and facilitates responses to protozoa and helminths.

Свържете всяка клетъчна защита с инфекцията, която най -вероятно ще бъде насочена.

___естествена клетка убийца A. заразена с вирус клетка
___неутрофил Б. тения в червата
___еозинофил C. бактерии при кожни лезии

  1. (A) A natural killer cell would most likely target a virus-infected cell.
  2. (C) A neutrophil would most likely target a bacteria in a skin lesion.
  3. (B) A eosinophil would most likely target a tapeworm in the intestines.

Попълнете празното пространство

Тромбоцитите се наричат ​​още ________.

Клетката в костния мозък, която поражда всички други типове кръвни клетки, е ________.

PMN са друго име за ________.

Купферовите клетки, пребиваващи в черния дроб, са тип ________.

_____________ са подобни на базофили, но се намират в тъканите, вместо да циркулират в кръвта.


Гледай видеото: Иммунитет 8 класс - биология, подготовка к ЕГЭ и ОГЭ 2017 (Февруари 2023).