Organ som deltar I immunförsvaret hud och slemhinnor – vår barriär mot yttervärlden

CHAPTER 18 Natural Defenses Against Disease

Organ som deltar i immunförsvaret

• hud och slemhinnor – vår barriär mot yttervärlden

• blod och lymfa distribuerar blodkroppar i hela kroppen

• lymfnoder innehåller vita blodkroppar och filtrerar lymfan

• B-celler mognar i benmärgen, där också alla andra blodkroppar har sitt ursprung

• T-celler mognar i i brässen (thymus)

• lymfocyter samlas också i mjälten (spleen)

19.1

• Figure 19.1

Innan patogener tränger in i kroppen

• Vår kropp skyddas mot attacker av mikro-organismer:

• hud

• normalflora på kroppsytan (hud, tarmar..)

• slem och tårar

• tårar och spott innehåller lysozym

• magsyror och gallsalter

• hår i näsan

• cilier i andningsorganen; hosta, nysningar

Vita blodkroppar (leukocyter)

• Lymfocyter

• B-celler  plasmaceller och B-minnesceller
• T-celler  hjälpar-T-celler och cytotoxiska T-celler
• NK-celler (natural killer cells)

• Fagocyter = vita blodkroppar som kan fagocytera

• monocyter  makrofager
• granulocyter
• basofiler
• eosinofiler
• neutrofiler
• dendritceller
• mastceller

När patogener trängt in i kroppen (1)

• Specifikt immunförsvar (involverar antikroppar; tas upp i detalj senare)

• Icke-specifikt immunförsvar

• feber
• inflammationsrespons
• fagocyter intar och förstör patogener
• NK-celler (Natural Killer cells) förstör egna celler som blivit infekterade

När patogener trängt in i kroppen (2)

• antimikrobiella proteiner
• interferoner utsöndras från virusinfekterade celler för att skydda friska celler
• komplementproteiner i blodet
• Hjälper fagocyter att känna igen patogener
• Deltar i inflammationsresponsen – lockar fagocyter till infektionshärdar
• lyserar mikro-organismer

Fagocyter

• Intar och förstör bakterier, viruspartiklar och patogena celler

• De viktigaste fagocyterna i icke-specifikt immunförsvar

• Neutrofiler: först i infektionshärdar

• Makrofager: mobila eller i lymfnoderna, långlivade

• Dendritceller: i hud, andningsvägar, mag-tarm-kanalens vävnader, lymfnoder

Inflammation

• Kemiska försvarssignaler och celler interagerar.

• Skada  mastceller och basofiler släpper ut histamin

• histamin utvidgar blodkärl och inducerar läckage i kapillärer  rodnad, svullnad

• fagocyter kan komma in i vävnaden

• komplementproteiner o.a. kemiska signaler lockar neutrofiler och monocyter till platsen

Inflammation

• monocyterna differentierar till makrofager

• Fagocyterna ”städar upp” patogener och döda celler (var)

• makrofagerna utsöndrar cytokiner

• feber
• specifik immunrespons

19.5

• Figure 19.5 – Part 1

19.5

• Figure 19.5 – Part 2

Några proteiner i immunförsvaret

• Produceras gm att patogenen aktiverar specifik receptor i värdens immunceller  aktivering av gentranskription

• Histamin
• Cytokiner
• Komplement
• Interferoner

Särdrag hos den specifika immunresponsen

• Specifitet

• Förmåga att reagera på mängder av olika antigener

• Förmåga att skilja egna celler från främmande celler

• Minne

Begrepp

• Antikropp (immunoglobulin, Ig) = molekyl som produceras av immunförsvaret och binder till ett specifikt för kroppen främmande ämne

• Antigen = organism eller molekyl som antikroppen binder till

• Epitop = den del av antigenen som antikroppen binder till

• En antigen kan ha flera epitoper och således kan flera olika antikroppar binda till den.

19.6

• Figure 19.6

Det humorala immunförsvaret

Hur uppkommer en specifik immunrespons? (1)

• I kroppen finns massor med olika B-celler med olika antikroppar, och T-celler med olika T-cellreceptorer.

• Varje cell har bara en typ av antikropp.

• Dessa antikroppars och receptorers uppbyggnad bestäms av slumpen.

• B- och T-celler som känner igen kroppens egna proteiner förstörs i ett tidigt skede.

Hur uppkommer en specifik immunrespons? (2)

• När en T-cell-receptor på T-cellens yta binder en antigen på en infekterad cells yta, utsöndrar den cytokiner och inducerar sin egen celldelning.

• Det finns cytotoxiska T-celler (TC) och hjälpar-T-celler (TH).

• TC lyserar infekterade celler.

• TH-celler aktiverar B-celler som presenterar antigenen.

Hur uppkommer en specifik immunrespons? (3)

• B-celler har antikroppar på sin yta.

• När en B-cell träffar på en antigen internaliseras den och presenteras sedan på B-cellens yta.

• TH-cellen binder till antigenen och stimulerar B-cellen att föröka sig.

• De nya B-cellerna, som alla producerar specifik antikropp, differentierar till plasmaceller och B-minnesceller.

Hur uppkommer en specifik immunrespons? (4)

• Plasmacellerna producerar och utsöndrar mängder av antikroppar mot antigenen.

• Fagocyter känner igen och fagocyterar partiklar som antikropparna binder till.

• På detta sätt ”väljer” antigenen själv ut och aktiverar det specifika immunförsvaret.

• B-minnesceller och T-minnesceller stannar kvar i blodomloppet för att aktiveras snabbt om samma patogen försöker på nytt.

19.7

• Figure 19.7

19.8

• Figure 19.8

Hur presenterar celler antigener? (1)

• Alla kroppens celler presenterar antigener på sin yta, för att T-celler ska känna igen dem.

• Proteinerna som är ansvariga för detta kallas Major Histocompatibility Complex (MHC)-molekyler

• Celler tar hela tiden ”stickprov” av sina proteiner, som binds till klass I MHC och presenteras på cellytan.

• T-celler binder till kroppsfrämmande proteiner på ytan av cellerna.

Hur presenterar celler antigener? (2)

• När antigener bundit till antikroppar på ytan av en B-cell, presenteras de av klass II MHC-molekyler.

• Klass II MHC finns också på ytan av T-celler och makrofager.

• Olika receptorer på T-celler känner igen olika MHC-klasser

19.17

• Figure 19.17 – Part 2

19.16

• Figure 19.16

19.17

• Figure 19.17 – Part 1

19.18

• Figure 19.18 – Part 1

19.18

• Figure 19.18 – Part 2

19.18

• Figure 19.18 – Part 3

19.18

• Figure 19.18 – Part 4

Hur skiljer immunförsvaret på egna och främmande proteiner? (1)

• Odifferentierade lymfocyter kan binda antigener men inte attackera.

• När de binder till kroppsegna antigener dör de genom programmerad celldöd.

• Om främmande antigener finns närvarande i ett tidigt skede av utvecklingen, ”tror” immunsystemet att de hör till den egna kroppen och de tolereras.

• Tolerans för kroppsegna proteiner kan förloras  autoimmunsjukdomar.

Hur skiljer immunförsvaret på egna och främmande proteiner? (2)

• T-celler måste känna igen kroppens egna MHC-proteiner.

• T-celler som inte känner igen kroppens egna MHC dör (urvalet sker i brässen).

• T-celler som känner igen MHC, men också andra kroppsegna antigener, dör.

Hur skiljer immunförsvaret på egna och främmande proteiner? (3)

• OBS fel på sid 374 ”Clonal anergy”

• CD28 uttrycks på T-cellen och känner igen kostimulus B7 på antigen-presenterande cell, båda signalerna behövs för aktivering.

• B7 uttrycks endast på antigen-presenterande immunceller.

• T-celler kan aktiveras av kroppens egna celler, om de är muterade eller infekterande och presenterar ett muterat eller främmande protein

• (mekanism?)

Antikroppens struktur

• Antikroppar är proteiner bestående av

• Två tunga polypeptidkedjor

• Två lätta polypeptidkedjor

• Både tunga och lätta kedjorna består av en konstant (C) och en variabel (V) del.

• Den variabla delarna binder till antigenen.

• Olika klasser av antigener har olika konstanta delar.

19.11

• Figure 19.11

Hur uppkommer variation hos antikroppar (B-celler)?

• Flera gener är ansvariga för att skapa variationen.

• B-stamcellernas antikroppsgener har flera uppsättningar konstanta (C) och variabla (V, D, J) segment.

• Ett av varje segmenttyp kombineras genom omarrangering av DNA

19.19

• Figure 19.19

19.20

• Figure 19.20 – Part 1

Variation hos antikroppar (2)

• Miljoner olika variabla delar kan skapas på detta sätt.

• Dessutom kombineras segmenten inexakt och mutationsfrekvensen i generna är hög  ytterligare variation

• eftersom de variabla segment som inte inkluderats i antikroppsgenen har deleterats kan antikroppen i en viss cell inte byta

• variation i T-cellreceptorer uppkommer på samma sätt

Antikroppsklasser

• Den konstanta delen bestämmer vilken klass antikroppen hör till.

• Olika konstanta delar ger olika funktioner för antikroppen.

• Klassbyte kan ske genom senare gen-omstruktureringar

• klassbyte induceras av cytokin-signaler från T-celler

• cellen kan inte byta tillbaka till en tidigare klass då den delen av DNA deleterats

19.21

• Figure 19.21

19.2

• Table 19.2

Sjukdomar i immunsystemet

• Allergier

• Immunsystemet överreagerar

• Autoimmunsjukdomar

• T- och B-celler som känner igen kroppens egna proteiner produceras

• Brister i immunförsvaret

• a) Någon del i immunförsvaret fungerar inte normalt.
• b) T.ex. AIDS: HI-virus förstör hjälpar-T-celler

HIV

• Retrovirus

• kopierar sitt genom till en kromosom i en makrofag eller T-hjälparcell.

• Hög mutationshastighet (reverstranskriptas korrekturläser inte)

• Antigen-presenterande celler för HIV till lymfnoderna, där HIV infekterar mängder av T-hjälparceller

• HIV-genomet kan kopieras med T-cellens genom i åratal.

HIV

• Då T-cellen aktiveras aktiveras också produktionen av viruspartiklar

• Kroppens försvar rensar bort viruspartiklar och T-cellerna återhämtar sig, men viruset smittar hela tiden nya T-celler

• Denna period ofta stabil och kan vara i flera år, patienten mår OK

• AIDS: HIV förstör T-cellerna och patientens immunförsvar bryts ner.