Информация

7: Защита на домакините - Биология

7: Защита на домакините - 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.

Задача за четене: Belk’s Биология стр. 478-479 (неспецифични защити) и стр. 479-487 (специфични защити)

Забележка: (Предупреждение?) Защитата на домакините е сложна и невероятна, заслужаваща само курс. Лесно е да бъдете претоварени от количеството информация в този раздел.

  • В началото на неспецифични защити и специфичен имунитет, 2-3 страници “преглед” се използва за въвеждане на темата и за предоставяне на „пътна карта“ на най -важните понятия.
  • Прегледът е последван от въпроси от учебното ръководство.
  • Следвайки ръководството за обучение въпроси са разширени бележки за тези, които искат да проучат повече подробности.

Преглед на защитата на хоста

1. Неспецифична защита - първа линия на защита

  1. Повърхностна защита: кожа, лигавици
  2. Вътрешна защита: възпаление, фагоцитоза, треска, комплемент, интерферон, NK клетки

2. Специфични защити-втори ред на защита, ако неспецифичните защити се провалят

  1. Хуморален: антитяло -медиирана защита срещу извънклетъчни патогени и токсини
  2. CMI: клетъчно -медииран имунитет срещу вътреклетъчни патогени

Преглед: Приемайте неспецифична защита срещу микробни патогени

I. Неспецифична повърхностна защита: кожа и лигавици

А. Кожа:

1. плътно опакованите клетки предотвратяват движението на микробите в по-дълбоки слоеве

2. сух: инхибира микробния растеж

3. ниско рН; мастните киселини инхибират микробния растеж

4. кератин: увеличава здравината на кожните клетки

5. нормална микробиота: конкуренция за места на прикрепване/хранителни вещества, производство на инхибиторни бактериоцини

6. лизозим: ензим, който разрушава бактериалните клетъчни стени

7. Всяко увреждане на кожата (порязвания, ухапвания, изгаряния) значително намалява защитната функция на кожата, може да доведе до инфекция

Б. Лигавици: деликатни, влажни клетки, покриващи стомашно -чревния тракт, дихателните, гениталните, пикочните пътища, покрити с лепкаво одеяло от лигавици. Контролирайте движението на веществата в и извън тялото.

1. муцин: „лепкаво одеяло” улавя нахлуващите микроби

2. изплакващо действие на течности, твърди материали, премахва микробите

3. лизозимът разрушава бактериалните клетъчни стени

4. нормална микробиота: конкуренция, бактериоцини, млечна киселина инхибира патогените

5. мукоцилиарен ескалатор/ апарат на дихателните пътища, яйцепроводи

-студ, пушенето инхибира функцията на дихателните мукоцилиарни ескалатори

-хроничната инфекция на яйцепроводите причинява белези, тазова възпалителна болест (PID), извънматочна бременност, безплодие

Преглед: Продължаването на неспецифичната защита на домакините срещу микробни патогени

IV. Неспецифичен вътрешни защити

А. Възпаление

1. възпалителни медиатори

-вазодилатация

-увеличаване на капилярната пропускливост

-рецептори за болка

2. признаци/симптоми

-топлина/хипертермия

- зачервяване/еритема

-подуване/оток

-болка

3. предимства/недостатъци

Б. Фагоцитоза

1. „професионални“ фагоцитни клетки: моноцити/макрофаги и неутрофили

2. стъпки във фагоцитоза

-хемотаксис

-контакт и прикрепване към патогена

-фагозомно образуване

-лизозомно сливане с фагозома

-хидролитичните ензими унищожават патогена

-миелопероксидаза, активирана с производството на реактивни кислородни междинни продукти, супероксидни радикали, водороден пероксид, хипохлорен хлорид

3. избягване на фагоцитното убиване от патогени: капсули, левкоцидини, бягство от фагозома, естествена резистентност към хидролитични ензими

° С. Треска

1. пирогените причиняват треска

-екзогенен пироген: напр. бактериален екслипид А на ендотоксин

-ендогенен пироген; WBC освобождаване на интерлевкин-1 (IL-1)

-задейства предния хипоталамус да синтезира простагландини

-причинява „нулиране“ на термостата-> треска

2. предимства/недостатъци

Д. Допълнение

„Системата на комплемента“ е редица протеини гостоприемници, които обикновено циркулират в неактивно състояние. Микробните вещества могат да активират комплементната система.

Какви са предимствата на системата за допълване? Активираните протеини на комплемента могат:

1. действам като възпалителни медиатори (увеличаване на притока на кръв, фагоцитоза и др.)

2. действа като „хемотаксини”, Помагат на фагоцитите да нахлуят в микробите.

3. действам като опсонини (покриване на патогена, за да направи патогена „лепкав“; следователно фагоцитните клетки могат да се прикрепят по-лесно, увеличава фагоцитното убиване на патогена)

4. MAC = мембранен атакуващ комплекс, комплемент протеин образува дупки в мембраната/обвивките на патогени

Е. Интерферон: задейства производството на „антивирусни протеини“, които инхибират репликацията на вируса в клетките гостоприемници

Учебното ръководство поставя под въпрос неспецифичната защита на гостоприемника

1. Неспецифичните защити на гостоприемника са първите защитни линии срещу нахлуващите патогени. Има 2 линии на неспецифична защита, изброени по-долу. Дайте конкретни примери за всеки от тях

а. неспецифични повърхностни защити:

б. неспецифични вътрешни защити:

2. Каква роля играе вашата нормална микробиота, „коменсалните“ микроби, които колонизират кожата и лигавиците ви в неспецифичната повърхностна защита?

-как приемът на антибиотици с „широк спектър“ може да намали вашите неспецифични защитни сили на повърхността?

3. Как един патоген може да „победи“ или „премине“ през неспецифична повърхностна защита?

Неспецифични вътрешни защити

4. -Какво е възпаление?

-Какво причинява възпаление?

-Какви са 4 признака на възпаление?

5. Какви са предимствата на възпалението?

6. Има ли недостатъци на хроничното възпаление?

7. Какво е фагоцитоза?

а. Кои левкоцити/бели кръвни клетки/WBC се наричат ​​„професионални фагоцити“?

б. Кой от фагоцитите е „първият отговор“?

° С. описват стъпките, участващи в фагоцитното убиване на микроб

8. Какво е треска?

а. какво предизвиква производството на треска? Примери за пирогени?

б. какви са предимствата на производството на треска

° С. Какво представляват „антипиретиците“?

9. Какво е система за допълване?

а. Как се активира системата за допълване?

б. Какви са 3-4 предимства на активирането на комплемента?

-какво е/са:

i. възпалителни медиатори

ii. хемотаксични фактори

iii. опсонини

iv. MAC/ „Комплекс за мембранна атака“

10. Какви са интерферони?

а. Какво предизвиква производството на интерферон?

б. Как интерфероните предпазват клетките от вирусни инфекции?

11. Защо тютюнопушенето увеличава риска от инфекции на дихателните пътища?

12.. Защо хората често страдат от „дрожди/Candida albicans” инфекции на устата, вагината или ануса след „широкоспектърна” антибиотична терапия?

13. Защо много хора ще развият „бактериален цистит” след катетеризация на урината?

Защо бактериалният цистит може да доведе до бъбречни инфекции?

разширени бележки!

Неспецифична защита на гостоприемниците срещу микробни патогени: разширени бележки

Преглед на неспецифичните защити на хоста

1. Винаги присъстващ/активен („конститутивен“)

2. Активен срещу широк спектър от потенциални патогени = „неспецифичен“

3. Първи защитни линии срещу нахлуващи микроби

4. 2 нива на неспецифична защита

а. повърхностна защита

i. кожа

ii. лигавици

б. вътрешни защити

i. възпаление

ii. фагоцитоза

iii. треска

iv. активиране на комплемента

срещу интерферони

Повърхностна неспецифична защита

1. кожа: съставен от множество слоеве от здрави кератинизирани епителни клетки, държани плътно заедно от „плътни кръстовища“ и „междуклетъчен цимент“, богат на хиалуронова киселина. Характеристиките на кожата, които допринасят за способността й да защитава гостоприемника от нахлуващи микроби, включват следното:

  • физическа бариера: множество слоеве кожни клетки създават бариера, по -дълбоки слоеве от кожни клетки, циментирани плътно заедно (кератинът, произвеждан от кожните клетки, е много силен протеин и по този начин увеличава силата на бариерата), следователно микробите не могат да нахлуят по -дълбоко в по -деликатни тъкани
  • сух: много микроби се нуждаят от богата на вода среда, за да растат
  • кисела: мастните киселини инхибират много микроби
  • пот: солта в потта инхибира много микроби
  • нормална микробиота (кожни мутуалисти и коменсали, които растат върху кожата, без да причиняват вреда на гостоприемника). Нормалната микробиота блокира прикрепването на нахлуващи патогени, конкурира се за жизнено пространство и хранителни вещества. Някои нормални микробиоти произвеждат инхибиращи отпадъчни продукти, напр. млечна киселина, която намалява растежа на потенциални патогени
  • отпусната кожа: горните слоеве на кожата непрекъснато се олющват, „падат“. По този начин патогените, прикрепени към тези слоеве, се губят от гостоприемника.

2. лигавици: деликатна обвивка на устата, стомашно -чревния тракт, дихателните пътища, гениталния тракт, пикочните пътища, очите. Лигавиците са изградени от не-кератинизирани епителни клетки и клетки, произвеждащи лигавицата. Клетките на лигавиците са покрити с влажна, лепкава лигавица. Характеристиките на лигавиците, които допринасят за способността им да предотвратяват колонизацията от потенциални патогени, включват:

а. лепкаво лигавично одеяло: лигавичното покритие действа като „капан“ за нахлуване на патогени и физически предотвратява способността на някои патогени да достигнат и да се свържат с подлежащите клетки гостоприемници. Обикновено лигавичното покритие непрекъснато се отстранява от гостоприемника, като по този начин се експулсират уловените патогени, преди те да причинят сериозно заболяване

б. ресничести клетки на горните дихателни пътища и яйцеводите и „мукоцилиарен ескалатор”: лигавиците на дихателните пътища и яйцепроводите съдържат „ресничести епителни клетки“. Ресничестите клетки имат малки косми като издатини (реснички), които могат да се движат с вълнообразни движения. Когато тези реснички бият в унисон, те могат да преместват вещества по повърхността на ресничестите клетки. Клетките с реснички могат да преместват лигавиците от гостоприемника или да създават потоци, за да насочат овулираните яйца към матката. Увреждането или загубата на ресничести клетки възниква в дихателните пътища в резултат на тютюнопушене или вирусни инфекции; следователно съществува много по -висок риск от бактериална пневмония. По същия начин, когато жените изпитват дългосрочни инфекции на гениталния тракт, ресничестите клетки на техните яйцепроводи се унищожават. Вследствие на това жените могат да получат извънматочна бременност, стерилитет и PID или тазова възпалителна болест.

-нормална микробиота: някои лигавици (напр. уста, черва, влагалище, нос) са колонизирани от микробни мутуалисти и коменсали, които обикновено не причиняват вреда на гостоприемника. Както при кожната микробиота, тези нормални обитатели могат да блокират прикрепването на патогени към клетките гостоприемници, да се конкурират за хранителни вещества и да произвеждат отпадъчни продукти, които могат да инхибират растежа на много микробни патогени.

-приемане на "широкоспектърни антибиотици", тези, които убиват широк кръг бактерии, както полезни, така и патогенни, могат да причинят по-ниска естествена защита на човека срещу потенциални патогени. напр. жените, приемащи антибиотици за бактериални инфекции на пикочния мехур/цистит, често се развиват “вторични ”вагинални гъбични инфекции с маята Candida albicans като последица от убиването на тяхната „добра“ нормална микробиота.

-„зачервяване“- движението на течности или твърди вещества по повърхностите на лигавиците помага за отмиване/отмиване на потенциални патогени. Примерите включват движение на храна/вода през стомашно -чревния тракт, дефекация, уриниране, сълзене/„плач“, движение на назален секрет/лигавица през дихателните пътища, движение на лигавичен секрет през гениталния тракт

-допълнителни химикали, открити в телесните секрети: например лизозим (разгражда бактериалните клетъчни стени); жлъчка (емулгира микроби, има детергентно действие върху богати на липиди мембрани/обвивки)

Вътрешни неспецифични защити

Как патогените могат да преминат повърхностната защита?

Патогените могат да заобиколят повърхностната защита, когато кожата/лигавиците са увредени (например ухапвания от насекоми, рани, изгаряния, хирургия). Микробите също могат да развият стратегии за избягване на тези повърхностни защити.

Какво се случва, ако патогените пресекат повърхностните защити?

Втора линия от неспецифични защити се активират, вътрешните („вътре“) защити: възпаление, фагоцитоза от неутрофили и макрофаги; треска; активиране на комплемента; производство на интерферон

1. Възпаление: реакция на тялото към всякакъв вид увреждане, включително инвазия от микробни патогени

а. класически признаци на възпаление= зачервяване-топлина-подуване-болка

-причинено от отделянето на вещества, наречени „възпалителни медиатори" ( например хистамин)

б. Възпалителните медиатори предизвикват следните промени (които от своя страна причиняват класическите признаци на възпаление)

- „Вазодилатация”: Диаметърът на кръвоносните съдове се увеличава, така че повече кръв тече към мястото на нараняване. Повишен приток на кръв причинява появата на област червен и повишава температурата/топлина

-„повишена капилярна пропускливост”: Съдовете стават„по -течащ”, Така че течността изтича от кръвта в околните тъкани, причинявайки увредената област набъбвам

° С. болка: възпалителните медиатори могат да действат директно върху рецепторите за болка и/или подуването може да допринесе за усещането за болка

д. Какво постига възпалението?

д. Какво постига възпалението?

-До увеличаване на притока на кръв към увредена област, възпалението увеличава доставката на защитни бели кръвни клетки/левкоцити, наречени „фагоцити” . Първи пристигат фагоцитни неутрофили, след това по-късно фагоцитни макрофаги.

-Фагоцитите ще "ядат"/фагоцитиране нахлуват в патогени и убиват надявам се, преди да могат да причинят болест.

-Възпалителните медиатори създават градиент на химична концентрация, който помага на фагоцитите да се насочат към „нулата“, мястото на инвазия на патогена

  • Фагоцитите използват химическия градиент на концентрация, за да насочват движенията си в процес, наречен „хемотаксис

-Повишената температура може да увеличи убийствената активност на фагоцитите

- Повишеният приток на кръв също така увеличава доставянето на хранителни вещества, кислород и други защитни вещества към увреденото място, включително комплемент и антитела

-Пропускането на съдове улеснява способността на фагоцитите да напускат кръвоносните съдове (процес, наречен емиграция) и мигрират в нахлулите тъкани

- Пропускливите съдове също увеличават доставката на вещества, които произвеждат „Фибринови съсиреци”Около нахлуващите патогени, което ще намали способността им да се разпространяват в съседните тъкани

д. Има ли някакви недостатъци на възпалението?

-хронично/дългосрочно възпаление може действително да навреди на гостоприемника. Защо?

-“небрежно хранене ”фагоцити мога изхвърлят хидролитични ензими върху клетките гостоприемници, причинява увреждане на клетката гостоприемник

-достатъчното увреждане може да причини загуба на нормални клетки и заместване с влакнеста съединителна тъкан („белезна тъкан“) с последваща загуба на функция на тъканта/органа

-възпалението може да причини анормална функция на тъканите/органите

2. Фагоцитоза: буквално означава „ядене на клетки“

-Много клетки в гостоприемника могат да извършват „ендоцитоза“, като внасят в клетката вещества отвън в мембранно свързан везикул

-ендоцитозата, включваща течности, се нарича „пиноцитоза“/пиене на клетки

-ендоцитозата, включваща големи частици или други клетки, се нарича „фагоцитоза“/ядене на клетки

-само някои клетки в тялото се наричат ​​„професионални фагоцити“. Функцията на професионалните фагоцити е да фагоцитират („ядат“) и унищожават нахлуващите патогени (те могат също да играят роля в задействането на специфични имунни отговори, които ще обсъдим по-късно)

Неспецифични вътрешни защити: Фагоцитоза, продължение

Професионалните фагоцити включват:

а. неутрофили: „първо реагиращи“ на микробна инвазия., краткотрайни.

б. моноцити-макрофаги: по-бавен, но по-дълготраен; често наричани „камиони за боклук“ на тялото. Също така е важно за подпомагане на специфичните имунни реакции

° С. и неутрофилите, и макрофагите се наричат ​​“левкоцити" или бели кръвни клетки или WBC. Те не съдържат хемоглобин, както еритроцитите или червените кръвни клетки/еритроцитите и по този начин изглеждат „бели“.

Има 3 други вида левкоцити (лимфоцити, еозинофили и базофили), които ще обсъдим по-късно

Стъпки при фагоцитоза

1. Хемотаксис: химически градиенти насочват фагоцитните клетки към мястото на микробна инвазия

2. Прикачен файл: фагоцитните повърхностни рецептори трябва да се свържат с повърхностните молекули на патогена

3. Фагозома образуване: фагоцитна псевдоподия („фалшиви стъпала“, разширения на цитоплазмената мембрана) се увиват около патогена и се сливат, образувайки мембранно свързан везикул около патогена. Този везикул се нарича фагозома (буквално „ядещо тяло“). Патогенът вече е във фагоцитите.

-протонните помпи във фагозомната мембрана изпомпват водородни йони във фагозомата, подкислявайки вътрешността

-водородните йони/протони ще помогнат за активиране на хидролитичните ензими в следващата стъпка ...

4. Сливане на лизозоми с фагозома: Втора свързана с мембрана везикула, пълна с хидролитични ензими, след това се слива с фагозома, създавайки „фаголизозома“. Хидролитичните ензими се активират от водородните йони. Хидролитичните ензими започват да „усвояват” патогена, разграждайки протеините, въглехидратите, липидите и нуклеиновите киселини; по този начин патогенът се убива.

-хранителните вещества ще се абсорбират от фагоцита

5. Респираторен/оксидативен взрив, предизвикан от активиране на миелопероксидазна система: ензимите във фаголизозомата също генерират супероксидни аниони, водороден пероксид и други токсични вещества, които ще увеличат вероятността от унищожаване на патогена

6. Отпадъчните материали се изхвърлят чрез процес, наречен „екзоцитоза“

Неспецифични вътрешни защити, фагоцитоза продължи

Забележка: много патогени са разработили начини да избегнат/„надхитрят“ една или повече от стъпките, участващи във фагоцитозата, по -късно. Някои патогени изискват фагоцитоза, за да нахлуят успешно в гостоприемника!

---------------------------------------------------------------

3. Производство на треска

Веществата, които предизвикват повишаване на температурата, се наричат ​​„пирогени”(Буквално„ пожарникари ”)

Микробните вещества могат да действат като пирогени (екзогенни пирогени; екзогенни = идват отвън). Микробните вещества могат да накарат клетките гостоприемници да отделят вещества, наречени ендогенни пирогени (ендогенни: отвътре), като напр. Интерлевкин-1 IL-1. IL-1 пътува до мозъка хипоталамус и задейства повторно настройване на термостата на тялото. Следователно мозъкът задейства редица адаптации за повишаване на основната телесна температура, напр. треперене, вазоконстрикция, промени в поведението (търсене на топлина, обличане на повече слоеве, покриване на себе си с одеяла)

Защо повишената телесна температура ще помогне на гостоприемника при нахлуване от патоген?

Повишената телесна температура показва:

-увеличаване на скоростта на убиване от фагоцитите

-увеличава химическото убиване на патогени

- може да намали репликацията на някои патогени

-намалява абсорбцията на желязо от червата (някои патогени изискват желязо)

Антипиретици са вещества, които намаляват треската; примери ацетаминофен, аспирин, ибупрофен

------------------------------------------------------------

4. Допълнение активиране1. неактивни протеини, синтезирани от черния дроб

2. 2 начина за активиране на комплемента

а. алтернативен път: контакт с бактериална повърхност напр. LPS

б. класически път: комплекси антиген-антитяло се активират (по-късно; специфична защита)

° С. и двата пътя водят до образуване на

-C3a: възпалителен медиатор

-C3b: опсонин

-и активиране на терминалния път

3. Терминален път: води до образуването на:

а. C5a: възпалителен медиатор

б. „MAC“: комплекс за атака на мембрани

-създава пори във външната мембрана на бактериите/ всяка клетъчна мембрана-> осмотичен лизис

4. каскада: поредица от реакции, при които продуктът от една реакция активира следващата реакция.

5. амплификация: всяка активна молекула на продукта активира много последващи реакции, така че каскадата се разширява/усилва, докато протича.

6. Резултати: възпалителни медиатори, опсонини, хемотактични фактори, “MAC”, мембран аttack ° Ссложен

-------------------------------------------

5. Интерферони алфа и бета

Някои вируси могат да предизвикат инвазирани клетки гостоприемници, за да произвеждат алфа и бета интерферон IFN. IFN задейства съседните клетки, за да направи „AVPs”, антивирусни протеини, които могат да блокират репликацията на вируси.

Специфичен придобит имунитет

Преглед

Припомнете си, че първата линия на защита на тялото са неспецифичните защитни механизми, обсъдени по-рано (кожа, лигавици, възпаление, фагоцитоза, активиране на комплемента и др.).

-Какво се случва, ако неспецифичните защитни сили не са в състояние да спрат инфекцията чрез нахлуване на патогени?

Тялото има втора, по -силна линия на защита, наречена „специфичен, придобит” имунитет. Той е „специфичен“ за инвазивния патоген и „придобит“, тъй като се активира само след като тялото е нападнато от патогена (или след ваксинация ... повече по -късно).

Специфичният имунитет има 2 клона:

1. хуморален имунитет= защита, осигурена от антитела или имуноглобулини

-хуморалният имунитет предлага защита срещу извънклетъчен патогени и токсини (токсини и патогени, открити извън клетките гостоприемници)

2. клетъчно -медииран имунитет („CMI“) = защита, предлагана от Т лимфоцити и активирани макрофаги

  • CMI предлага защита срещу вътреклетъчни патогени (бивши вируси) (вътреклетъчно = в клетката)
  • CMI предлага и защита срещу ракови клетки, големи еукариотни патогени като червеи и гъбички
  • CMI също е отговорна за отхвърлянето на трансплантация

Преглед на специфичен придобит имунитет; Хуморален и клетъчно медииран имунитет

  1. Антигените предизвикват специфичен имунитет
  2. Хуморален имунитет е защита, осигурена от антитела/имуноглобулини. Функциите на антителата включват:
    1. Неутрализация: черно прикрепване на патоген или токсини към клетките гостоприемници
    2. Аглутинация/слепване и утаяване
    3. Опсонизация: покриване на патогени за увеличаване на убиването на фагоцити
    4. Активиране на MAC чрез комплемент
  3. Антителата се синтезират от специални В лимфоцити, наречени плазмени клетки. Доброто производство на антитела изисква химическа „помощ“ на Т хелперните лимфоцити
  4. Първичните имунни отговори са бавни, слаби и краткотрайни, НО клетките на паметта се образуват срещу патогенните антигени
  5. Вторичните имунни отговори са по -бързи, по -силни и по -дълготрайни от първичните имунни отговори. Производството на клетки на паметта и вторичните имунни отговори са основата за защита на ваксината срещу патогени.
  6. Антителата могат да предпазят от извънклетъчни патогени или токсини, но не могат да влязат в клетките. Клетъчно медииран имунитет „CMI“ се използва за защита срещу вътреклетъчни патогени
  7. CMI срещу вируси: цитотоксичните Т лимфоцити се насочват и убиват заразени с вируса клетки
  8. CMI срещу факултативни вътреклетъчни паразити на фагоцитни клетки: специални Т -помощни лимфоцити могат да активират фагоцитите, за да им позволят да убиват бактериални вътреклетъчни паразити.
  9. ХИВ унищожава Т -помощните лимфоцити, най -важните клетки на имунната система. Без Т помощници нито хуморалният, нито клетъчно -медиираният имунитет не могат да функционират правилно. Когато Т хелперните лимфоцити намаляват достатъчно, човек става имунокомпрометиран (СПИН) и често умира от ниско вирулентни „опортюнистични патогени“.

Учебно ръководство Специфичен придобит имунитет

  1. Как се различава специфичният имунитет от неспецифичния? Има ли специфичен имунитет някакви недостатъци в сравнение с неспецифичната защита?
  2. Какво е „имунологична памет“ и защо е важна?
  3. Какво представляват антигените?
  4. Какво е хуморален имунитет?
  5. Опишете 4 функции на антитела
  6. Опишете структурата на антитяло и различни функционални части.
  7. Опишете 5 класа и функции на антитела (съвпадение)
  8. Кои клетки произвеждат антитела?
  9. Защо Т -хелперните лимфоцити са важни за производството на антитела?
  10. Кои 3 типа клетки участват в производството на „В-зависими“ антитела?
  11. Какви са специалните предизвикателства на „В независимите антигени“? Как са преодолени тези проблеми? Какво представляват конюгираните ваксини? Примери?
  12. Опишете накратко функцията на Т цитотоксичните лимфоцити при вирусни инфекции
  13. Накратко опишете ролята на Т -помощните лимфоцити в активирането на макрофагите.
  14. Защо HIV инфекциите могат да „осакатят“ имунната система на човек? Каква е последицата, защо?

Механизми за защита на домакина срещу инфекция

Кожата обикновено блокира нахлуващите микроорганизми, освен ако не е физически разрушена (напр. От венеца на членестоноги, нараняване, IV катетри, хирургичен разрез). Изключенията включват следното:

Човешки папиломен вирус, който може да нахлуе в нормалната кожа, причинявайки брадавици

Лигавици

Много лигавици се къпят в секрети, които имат антимикробни свойства (напр. цервикална слуз, простатна течност и сълзи, съдържащи лизозим, който разцепва връзката на мурамовата киселина в бактериалните клетъчни стени, особено при грам-положителните организми).

Местните секрети съдържат също имуноглобулини, основно IgG и секреторен IgA, които предотвратяват прикрепването на микроорганизмите към клетките гостоприемници, и протеини, които свързват желязото, което е от съществено значение за много микроорганизми.

Респираторен тракт

Дихателните пътища имат филтри за горните дихателни пътища. Ако нахлуващите организми достигнат до трахеобронхиалното дърво, мукоцилиарният епител ги транспортира далеч от белия дроб. Кашлицата също помага за отстраняването на организмите. Ако организмите достигнат алвеолите, алвеоларните макрофаги и тъканните хистиоцити ги поглъщат. Тази защита обаче може да бъде преодоляна от голям брой организми, чрез компрометирана ефективност в резултат на замърсители на въздуха (напр. Цигарен дим), намеса в защитните механизми (напр. Ендотрахеална интубация, трахеостомия) или вродени дефекти (напр. Муковисцидоза) .

Стомашно-чревния тракт

Бариерите на стомашно -чревния тракт включват киселинното рН на стомаха и антибактериалната активност на панкреатичните ензими, жлъчката и чревните секрети.

Перисталтиката и нормалната загуба на чревни епителни клетки премахват микроорганизмите. Ако перисталтиката се забави (например поради лекарства като беладона или опиумни алкалоиди), това отстраняване се забавя и удължава някои инфекции, като симптоматична шигелоза и колит, индуциран от Clostridioides difficile.

Нарушените защитни механизми на стомашно -чревния тракт могат да предразположат пациентите към определени инфекции (например, ахлорхидрия предразполага към инфекции със салмонела, кампилобактер и C. difficile).

Нормалната чревна флора може да инхибира патогените, промяната на тази флора с антибиотици може да позволи свръхрастеж на присъщите патогенни микроорганизми (напр. Салмонела Typhimurium), свръхрастеж и образуване на токсини C. difficileили суперинфекция с обичайно коменсални организми (напр. Candida albicans).

Пикочо-половата система

Бариерите на пикочно -половите пътища включват дължината на уретрата (20 см) при мъжете, киселинното рН на вагината при жените, хипертоничното състояние на бъбречната медула и концентрацията на урея в урината.

Бъбреците също произвеждат и отделят големи количества мукопротеин Tamm-Horsfall, който свързва определени бактерии, улеснявайки тяхното безвредно отстраняване.


Основна биология на прилепите

В разредите на бозайници, Chiroptera (прилепи) е богат на видове таксон, който се откроява, тъй като е уникално способен да летя с двигател, прилепите представляват 1423 от над 6400 известни вида бозайници 10,11 (Таблица 1). Това разнообразие се съчетава с тяхното широко географско разпространение, което щади само полярните райони, екстремния пустинен климат и няколко океански острова 12. Прилепите са основни видове, от които друга фауна и флора са силно зависими за торене, опрашване, разпространение на семена и контрол на популациите от насекоми 13,14. Прилепите нощуват в зеленина, скални пукнатини и пещери и кухи дървета, както и структури, създадени от човека, като плевни, къщи и мостове 15. Различните видове могат да бъдат хомо- или хетеротермни, като използват хибернация или по-кратък ежедневен епизодичен вцепенение за запазване на енергия 16 . Прилепите са склонни към ниска плодовитост и използват репродуктивни стратегии като съхранение на сперматозоиди или продължителна бременност, със сезонни или асезонни репродуктивни цикли 15. Освен това те консумират широк спектър от диети - включително нектар, плодове, цветен прашец, насекоми, риба и кръв (както при обикновения вампирски прилеп (Desmodus rotundus)). Винаги интригуващи за човечеството, прилепите притежават сензорните способности на ехолокация и магниторецепция (способността да разграничават полярния юг от север), като и двете се използват предимно от микро прилепи 17,18,19. Разликите в екологията, биологията и физиологията са важни фактори, които трябва да се вземат предвид при специфичните за видовете реакции в рамките на прилепите и при провеждането на експериментални изследвания.

Въпреки предимствата и ефективността на въздушния транспорт, полетът е метаболитно скъп начин на придвижване 20 : скоростта на метаболизма на прилепите по време на полет може да достигне до 2,5–3 пъти тази на трениращите сухоземни бозайници с подобен размер 21 . Това огромно потребление на енергия води до изчерпване на до 50% от запасената им енергия за един ден-нектароядните прилепи катаболизират високоенергийната си диета от прости захари най-бързо 8 минути след консумацията, а летящите прилепи консумират около 1200 калории енергия на час 22,23,24. Прилепите притежават няколко метаболитни адаптации и оптимизирани модели на въздушния поток, за да заобиколят високо енергийни разходи, които иначе биха могли да доведат до глад и смърт 25 . Ключова адаптация е забележимата промяна на сърдечната честота, която се увеличава с 4-5 пъти по време на полет до максимум 1066 удара в минута 24. За да се компенсират високите нива на сърдечен стрес, циклична брадикардия се индуцира за 5-7 минути няколко пъти на час по време на почивка, което може да спести до 10% от наличната енергия. Въпреки високия си метаболизъм и малкия им ръст, прилепите живеят значително по-дълго от нелетящите бозайници с подобна телесна маса 26,27. Когато се коригира според размера на тялото, само 19 вида бозайници са по-дългоживеещи от хората: 18 от тези видове са прилепи (другият е голият къртов плъх) 28. Средно максималната регистрирана продължителност на живота на прилепите е 3,5 × тази на нелетящ плацентен бозайник с подобен размер 29. Като модел за борба със стареенето при бозайници, прилепите могат да предложат жизненоважни улики в опитите на хората да забавят смъртността и да увеличат дълголетието.


Имунна памет на лигавицата

Подгрупа от Т и В клетки на имунната система на лигавицата се диференцира в клетки с памет точно както в системната имунна система. При повторно инвазия на същия тип патоген се появява изразен имунен отговор на мястото на лигавицата, където се отлага оригиналният патоген, но колективната защита също се организира в рамките на взаимосвързана или съседна мукозна тъкан. Например, имунната памет на инфекция в устната кухина също би предизвикала отговор във фаринкса, ако устната кухина е била изложена на същия патоген.

Ваксинолог

Ваксинирането (или имунизацията) включва доставянето, обикновено чрез инжектиране, както е показано на Фигура 3, на неинфекциозен (и) антиген (и), получен от известни патогени. Други компоненти, наречени адюванти, се доставят паралелно, за да подпомогнат стимулирането на имунния отговор. Имунологичната памет е причината ваксините да работят. В идеалния случай ефектът от ваксинацията е да предизвика имунологична памет и по този начин резистентност към специфични патогени, без да се налага индивидът да преживява инфекция.

Фигура 3. Ваксините често се доставят чрез инжектиране в рамото. (кредит: фотографът на ВМС на САЩ и чиракът на Air Airman#8217s Christopher D. Blachly)

Ваксинолозите участват в процеса на разработване на ваксина от първоначалната идея до наличността на завършената ваксина. Този процес може да отнеме десетилетия, може да струва милиони долари и може да включва много препятствия по пътя. Например, инжектираните ваксини стимулират системната имунна система, предизвиквайки хуморален и клетъчно-медииран имунитет, но имат малък ефект върху отговора на лигавицата, което представлява предизвикателство, тъй като много патогени се отлагат и репликират в отделите на лигавицата, а инжекцията не осигурява най -ефективната имунна памет за тези причинители на болестта. Поради тази причина ваксинолозите участват активно в разработването на нови ваксини, които се прилагат чрез интраназални, аерозолни, орални или транскутанни (абсорбирани през кожата) методи за доставяне. Важно е, че ваксините, прилагани на лигавицата, предизвикват както мукозен, така и системен имунитет и произвеждат същото ниво на резистентност към болести като инжектираните ваксини. Понастоящем е налична версия на интраназална грипна ваксина, а ваксините срещу полиомиелит и коремен тиф могат да се прилагат перорално, както е показано на Фигура 4.

Фигура 4. Ваксината срещу полиомиелит може да се прилага орално. (кредит: изменение на работата от UNICEF Sverige)

По подобен начин ваксините срещу морбили и рубеола се адаптират за аерозолно доставяне с помощта на инхалаторни устройства. В крайна сметка трансгенните растения могат да бъдат проектирани да произвеждат ваксинални антигени, които могат да се консумират, за да се даде резистентност към болести. Други ваксини могат да бъдат адаптирани за ректално или вагинално приложение, за да предизвикат имунни отговори в ректалната, пикочо-половата или репродуктивната лигавица. И накрая, ваксинните антигени могат да бъдат адаптирани за трансдермално приложение, при което кожата се изстъргва леко и се използват микроигли за пробиване на най-външния слой. В допълнение към мобилизирането на имунния отговор на лигавицата, това ново поколение ваксини може да сложи край на тревожността, свързана с инжекциите, и от своя страна да подобри участието на пациентите.


ELF4 facilitates innate host defenses against Плазмодий by activating transcription of Pf4 и Ppbp

Platelet factor 4 (PF4) is an anti-Плазмодий component of platelets. It is expressed in megakaryocytes and released from platelets following infection with Плазмодий Innate immunity is crucial for the host anti-Плазмодий response, in which type I interferon plays an important role. Whether there is cross-talk between innate immune signaling and the production of anti-Плазмодий defense peptides is unknown. Here we demonstrate that E74, like ETS transcription factor 4 (ELF4), a type I interferon activator, can help protect the host from Plasmodium yoelii инфекция. Mechanically, ELF4 binds to the promoter of genes of two C-X-C chemokines, Pf4 and pro-platelet basic protein (Ppbp), initiating the transcription of these two genes, thereby enhancing PF4-mediated killing of parasites from infected erythrocytes. Elf4 -/- mice are much more susceptible to Плазмодий infection than WT littermates. The expression level of Pf4 и Ppbp in megakaryocytes from Elf4 -/- mice is much lower than in those from control animals, resulting in increased parasitemia. In conclusion, our study uncovered a distinct role of ELF4, an innate immune molecule, in host defense against malaria.

Ключови думи: ELF4 PF4 PPBP Plasmodium innate immunity malaria mouse transcription regulation.

Изявление за конфликт на интереси

Авторите декларират, че нямат конфликт на интереси със съдържанието на тази статия


Uncovering How Viruses Evade Cell Defenses

James Hurley is known to his peers as a structural biologist. But it was in physics, not biology, that he got his start in science. After earning his bachelor&rsquos degree in physics, Hurley entered a biophysics Ph.D. program to study molecular structures. Now, he researches interactions between cellular membranes and proteins&mdashincluding those created by viruses&mdashas a structural biologist at the University of California, Berkeley. He cites many factors for inspiring his decision to pursue biology and biophysics, including a desire to work on topics more closely tied to society and everyday life, such as AIDS&mdashthe 1980s AIDS epidemic took hold in the US when Hurley was beginning his research career. Hurley spoke with Физика about his work and about what physicists can bring to biology research.

All interviews are edited for brevity and clarity.

What is the focus of your research?

I&rsquom particularly fascinated by cellular structures that need to change shape rapidly over time. The most far-out example of this phenomenon is probably autophagy, which is when a cell swallows up and destroys some waste product or foreign matter. During this process, a double-membrane vesicle&mdashwhich starts out looking like a cup and then grows into a roughly spherical shape&mdashforms de novo in the cell in a matter of minutes. And this vesicle can engulf and eat other things in the cell, including invading pathogens.

Interactions between cell membranes and pathogens become even more interesting when you consider that intercellular pathogens also manipulate cell membranes&mdashfor example, to cross the membrane. Their mechanisms can be elaborate and can eliminate a cell&rsquos defenses rather than just slip through them.

What have you learned about pathogens and cellular defenses?

In apes and monkeys, there is an endemic ancestor of the HIV virus called SIV. It&rsquos been around for hundreds of thousands of years, but it only passed to humans as HIV about 100 years ago. My collaborators and I determined the molecular structures that explain how humans had been able to avoid the virus, and therefore AIDS, for so long.

Humans share more than 99% of our DNA with chimpanzees, but there are a few significant differences. One of them is in a protein called tetherin, which affects our susceptibility to viruses. Tetherin is a defense molecule that restricts the ability of viruses to replicate. In apes and monkeys, SIV targets a specific piece of this defense molecule, holding onto it like a handle and then destroying the molecule. But in humans, that piece of tetherin is missing we have somehow removed the handle that SIV uses to undermine ape and monkey defenses.

My group didn&rsquot discover the &ldquohandle&rdquo mechanism. But we came up with a picture of the handle that really highlights the molecular differences in ape and monkey versus human tetherin.

You are also working on the virus that causes COVID-19. Can you share what your group is investigating?

Coronaviruses in general, not just SARS-CoV-2, which causes COVID-19, replicate in membrane-delimited compartments within host cells. So we&rsquore very interested in how coronavirus proteins work to reshape host-cell membranes. And, like HIV, coronaviruses have ways of undermining host defenses&mdashSARS-CoV-2, for example, also grabs onto handles in our defense proteins and disarms them.

There are thousands of other coronaviruses in bats and other animals that have not crossed over to humans. Others have induced only mild colds, and more serious ones, such as SARS and MERS, were quickly contained. What&rsquos the difference between them and the pandemic-causing SARS-CoV-2? One thing, we think, is that SARS-CoV-2 has developed quicker, more potent ways to undermine our host defenses. So we are looking at that to see if this coronavirus has any unique invasion mechanisms that are absent in others.

Finding such a mechanism won&rsquot necessarily lead to a treatment, but I think it would be helpful for understanding how this disease came to be so bad.

Where does physics show up in your work?

It&rsquos everywhere. It&rsquos in the forces that dictate biomolecular interactions. It&rsquos in the probes that we use to determine molecular structures&mdashprimarily, electron microscopy and x-ray diffraction. And it&rsquos in the shapes of membranes. For example, at low resolution, we use elasticity theory to calculate how much energy it takes to bend the membrane into a particular shape. To study these phenomena at higher resolution, we use molecular simulations, which are also based on these forces of physics.

Do you have any advice for physics students interested in a career in biophysics or biology research?

An undergraduate degree in physics is a fantastic springboard into a biology or biophysics Ph.D. It often helps if the student has completed a couple of biological courses or volunteered in a biologically oriented lab, but that isn&rsquot essential. Transitioning at the postdoc level is also possible. One of my star postdocs had a Ph.D. in physics and had never touched any sort of biological equipment before joining my lab.

There are many opportunities for people who have strong computational and math skills and who are interested in understanding how life is organized or in curing diseases. Jump on over, the water&rsquos warm.

Erika K. Carlson is a Corresponding Editor for Физика based in New York City.


How high frequency of HLA-B*51 explains the high frequency of the I135X mutation in Japanese with other HLAs. Introduction: Human immunodeficiency virus (HIV) is the group of retrovirus that is sexually transmitted from one to another. It causes a disease that leads to life-threatening infections called AIDS. Here, immune system fails or weakens due to the viral infection and is accompanied with the development of many infections. Certain proteins called human leukocyte antigen (HLA) are produced and displayed by our cells that act as marker for identification of unusual invaders in the body. Each unique marker is produced for the determination of self cells versus the invaders by the immune system.

To determine: How high frequency of HLA-B⩑ explains the high frequency of the I135X mutation in Japanese with other HLAs.

Introduction: Human immunodeficiency virus (HIV) is the group of retrovirus that is sexually transmitted from one to another. It causes a disease that leads to life-threatening infections called AIDS. Here, immune system fails or weakens due to the viral infection and is accompanied with the development of many infections. Certain proteins called human leukocyte antigen (HLA) are produced and displayed by our cells that act as marker for identification of unusual invaders in the body. Each unique marker is produced for the determination of self cells versus the invaders by the immune system.


Добре дошли!

Това е един от над 2400 курса по OCW. Разгледайте материали за този курс на страниците, свързани вляво.

MIT OpenCourseWare е безплатна и отворена публикация на материали от хиляди курсове на MIT, обхващаща цялата учебна програма на MIT.

Няма записване или регистрация. Свободно преглеждайте и използвайте OCW материали със свое собствено темпо. Няма регистрация, няма начална или крайна дата.

Знанието е вашата награда. Използвайте OCW, за да ръководите собственото си учене през целия живот или да преподавате на другите. Ние не предлагаме кредит или сертификат за използване на OCW.

Създаден за споделяне. Изтеглете файлове за по -късно. Изпратете на приятели и колеги. Променете, ремиксирайте и използвайте повторно (само не забравяйте да посочите OCW като източник.)


Hijacking the Host Defenses Gives Bacteria an Advantage (Biology)

Bacteria that cause life-threatening infections sometimes resort to the nastiest ploy of all: Stealing the human body’s defense weapons and exploiting them to their own advantage. Researchers at the Weizmann Institute of Science have now uncovered one such strategy used by Салмонела.

Кога Салмонела bacteria penetrate the human gut, they can cause diarrhea and other symptoms of food poisoning that often stay mild, but if they get into the bloodstream and from there into the liver, spleen and other body organs, they are liable to cause more severe disease that can be fatal. In the case of such invasion, large protective cells called macrophages try to stop the infection by swallowing the Салмонела цял. The bacteria, however, sometimes manage not only to survive but to thrive inside the macrophages, even converting them into incubators that facilitate their spread.

In a study led by doctoral student Gili Rosenberg in the lab of Dr. Roi Avraham of Biological Regulation Department, the researchers started out by exposing macrophages to Салмонела and examining the changes that occur in these cells. As the macrophages gear up to fight the bacteria, their metabolism undergoes such a major shift that they switch from producing energy in the cellular organelles called mitochondria to a massive burning of glucose. But when the scientists blocked this metabolic shift in the macrophages, they found – to their surprise – that the bacteria, instead of growing more aggressive, became less virulent.

This finding suggested that the virulence of Салмонела was somehow dependent on the metabolic shift. In other words, the very changes in cellular metabolism that were intended to help the macrophages deal with the infection could be hijacked and abused by Салмонела. The scientists checked all the metabolites that accumulate in macrophages when they fight Салмонела, and they zeroed in on a compound called succinate. This compound is known to act as a signaling molecule that the macrophages use to activate their defenses against invading bacteria: Succinate promotes the recruitment of the immune system and the generation of toxic inflammatory compounds that can kill the bacteria.

(l-r) Gili Rosenberg and Dr. Roi Avraham © WIS

But as the scientists discovered, the bacteria – in the course of evolution – had learned to make use of this very molecule as a signal to become more virulent and to manipulate the contents of the macrophages to their own benefit. Succinate, as they found, activates certain bacterial genes, causing the Салмонела to grow a needle that punctures vacuoles –closed compartments within the macrophage that keep bacteria wrapped in “hazmat” padding. The needle then secretes substances that neutralize the giant cell’s killing mechanism. On top of this, succinate activates a mechanism that protects the Салмонела from antimicrobial peptides secreted within macrophages, so that the bacteria now feel free to treat the macrophage as a hotel, with all the amenities.

To confirm that these manipulations are indeed dependent on succinate, the scientists genetically engineered Салмонела to disable the transporter molecule that enables these bacteria to take up succinate, and compared the mutant bacteria to unaltered ones – that is, ones that can make full use of succinate. The mutant bacteria failed to survive inside macrophages and were much less effective at infecting mice than the unaltered ones.

The bacteria – in the course of evolution – had learned to make use of this very molecule as a signal to become more virulent

In addition to providing insights into infection by Салмонела, the study’s results pave the way to investigating whether other intracellular bacteria hijack the immune metabolites that accumulate in macrophages following bacterial infection. These might include the bacteria responsible for tuberculosis, as well as Листерия, which can cause a form of meningitis and other severe infections, and Шигела, a common cause of children’s diarrhea in Africa and South Asia.

The study’s findings may serve as a basis for developing antibacterial therapies to block the uptake of succinate by bacteria such drugs would be more targeted than existing antibiotics.

Salmonella (bright green) inside macrophages (brownish yellow), viewed under a microscope © WIS

“Whereas antibiotics kill all bacteria, including the good ones, a therapy based on blocking succinate can be aimed at killing only those that cause disease,” Rosenberg says.

Study participants included Dror Yehezkel, Dotan Hoffman, Leia Vainman, Noa Nissani, Dr. Shelly Hen-Avivi, Dr. Shirley Brenner, Dr. Noa Bossel Ben-Moshe and Hadar Ben-Arosh of the Biological Regulation Department and Dr. Maxim Itkin and Dr. Sergey Malitsky of the Life Sciences Core Facilities Department.

Dr. Roi Avraham’s research is supported by the Sagol Weizmann-MIT Bridge Program the Pasteur-Weizmann Delegation the estate of Zvia Zeroni and the European Research Council. Dr. Avraham is the incumbent of the Philip Harris and Gerald Ronson Career Development Chair.

Featured image: Macrophages, large immune cells, “swallow” bacteria whole. Getty images


Microbial Arsenal of Antiviral Defenses - Part I

Bacteriophages or phages are viruses that infect bacterial cells (for the scope of this review we will also consider viruses that infect Archaea). Constant threat of phage infection is a major force that shapes evolution of the microbial genomes. To withstand infection, bacteria had evolved numerous strategies to avoid recognition by phages or to directly interfere with phage propagation inside the cell. Classical molecular biology and genetic engineering have been deeply intertwined with the study of phages and host defenses. Nowadays, owing to the rise of phage therapy, broad application of CRISPR-Cas technologies, and development of bioinformatics approaches that facilitate discovery of new systems, phage biology experiences a revival. This review describes variety of strategies employed by microbes to counter phage infection, with a focus on novel systems discovered in recent years. First chapter covers defense associated with cell surface, role of small molecules, and innate immunity systems relying on DNA modification.

Ключови думи: BREX CRISPR-Cas DISARM Dnd systems antiviral defense bacteriophages immunity systems phage–host interactions phosphorothioate restriction–modification.


Гледай видеото: 24 10 Финал защиты проектов Биологической смены (Декември 2022).