معلومة

ماذا يفعل جهاز المناعة لوقف مسببات الأمراض التي لا تقتلها الضامة؟

ماذا يفعل جهاز المناعة لوقف مسببات الأمراض التي لا تقتلها الضامة؟


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.

على سبيل المثال ، لنفترض أن مضيفًا مصابًا بالسالمونيلا حيث يمكن للعامل الممرض أن يدخل في البلاعم دون أن تدمره الضامة. كيف يحارب الجسم بعد ذلك عدوى قادرة على النجاة من الآلية التي يتم من خلالها تدمير مسببات الأمراض؟


هناك نوعان عريضان من العدوى يصنفان حسب استمرارهما: الالتهابات الحادة والمزمنة.

أجد أن معظم الدورات التدريبية في علم المناعة تغطي بشكل جيد الالتهابات الحادة واكتشافها وحلها. في حالة S. typhi، التي لديها القدرة على غزو الخلايا المضيفة مثل البالعات وتثبيط قدرتها على العمل بشكل صحيح ، فإن الحالة ليست جميلة جدًا (1). يمكن قول الشيء نفسه بالنسبة لبعض الفيروسات مثل فيروس التهاب الكبد الفيروسي HepC وفيروس نقص المناعة البشرية أو بكتيريا أخرى مثل المتفطرة.

السالمونيلا spp. لديها عدد من عوامل الفوعة. يعمل سوط البكتيريا في الواقع بمثابة ناهض TLR الذي ينشط البلعمات مثل الخلايا الوحيدة / الضامة والعدلات ، والتي غالبًا ما تكون أول المستجيبين. بعد ذلك ، يمكن للبكتيريا تسهيل حقن بعض البروتينات الخاصة بها في الخلية المضيفة التي تقوم بعدد من الأشياء مثل تهريب الأوعية المعدلة ، وقمع الوظائف الخلوية ، وتحفيز موت الخلايا المبرمج ، وتعزيز البقاء الكلي للبكتيريا داخل الخلايا البلعمة (2).

لذلك عادةً ، وبالرجوع إلى الشكل أدناه ، تكون الاستجابة الشاملة لعدوى السالمونيلا تكيفية بطبيعتها ، ربما لأن المؤثرات الفطرية لديك قد توقفت:

SRC

يمكنك أن ترى في الخلايا البلعمية السليمة أنه من خلال أحد المسارين ، ينتهي الأمر بمستضدات البروتين معروضة على جزيئات HLA لتتولى المناعة الخلوية. الخيار (ب) هو أن خلية أخرى مثل البلاعم تكتشف إشارات الضيق من الخلية المصابة وتحث على موت الخلية فيها من خلال المستقبلات أو الاندفاع التأكسدي. في حالة السالمونيلا ، يكون تعبير HLA خاضعًا للتنظيم ويمكن منع الاندفاع التأكسدي بحيث لا تستطيع الخلايا المحلية المصابة التي تقدم المستضد الحصول على استجابة فعالة.

هذا لا يعني أن كل شيء تم إلغاء تنظيمه في وقت مبكر. إذا نجحت في عرض مستضد أو قتل فطري (ربما سلالة غير ممرضة) ، فسوف تحل العدوى كما هو موضح في الشكل أعلاه: مزيج من القتل بوساطة T ، والقتل بوساطة B ، والقتل بوساطة NK ، والتعميم إشعال.

في الحالة المزمنة ، يكون الممرض قد أفلت من الاستجابة المناعية الأولية ، لكن النظام سيحاول الاستمرار في حل العدوى. هذا يمكن أن يؤدي إلى عدد من الأشياء: الحساسية الخلوية ، فرط النشاط الخلوي ، الحبس (انظر الورم الحبيبي) ، الالتهاب المزمن وتلف الأنسجة ، وما إلى ذلك. الرسم البياني التالي يعتمد على الالتهابات الفيروسية ولكن علم المناعة متشابه إلى حد كبير:

SRC

هناك تغييرات في النظام ناتجة عن التعرض المفرط للمستضد ، وعدم القدرة على إزالة هذا التحفيز. أفضل طريقة لشرح ذلك هي أن التحفيز المزمن يؤدي إلى كل من فرط النشاط والقمع. يؤدي الوجود المستمر لجزيئات المستجيب مثل TNF-a إلى حالة مستمرة من التهاب الأنسجة ، وهو أمر سيئ للأنسجة ، ولكن إذا أخذنا ذلك مع استمرار وجود المستضد ، فقد يؤدي ذلك إلى استجابات غير فعالة من قبل الخلايا الليمفاوية (3).

قد يكون من المستحيل على جهازك المناعي التخلص من العدوى الخبيثة بشكل خاص دون مساعدة ، ثم تتطلب تدخل المضادات الحيوية سالبة الجرام ، على سبيل المثال.


كيف يختبئ مرض السل في الجسم

لقاح السل يصلح للأطفال فقط. لا تحميك BCG (عصية كالميت غيران) كشخص بالغ. الآن نحن نعرف المزيد عن كيفية تجنب البكتيريا الكشف عنها.

تختبئ بكتيريا السل في نفس الخلايا التي تقتلها عادة. الآن نحن نعرف المزيد عن كيفية تهربهم من الاعتراف.

يصيب السل الملايين من الناس في جميع أنحاء العالم. غالبًا ما يستمر علاجها من ستة أشهر إلى عامين. وبالتالي ، لدينا الكثير لنكسبه - ونوفره - من خلال إيجاد طرق علاج أفضل. إن تحسين فهمنا لكيفية عمل البكتيريا هو المفتاح لتحقيق ذلك.

يقول البروفيسور ترود هيلين فلو ، المدير المشارك لمركز أبحاث الالتهاب الجزيئي (CEMIR) في الجامعة النرويجية للعلوم والتكنولوجيا (NTNU): "كان السل موجودًا منذ أن كان البشر موجودين".

ساعد هذا التاريخ الطويل البكتيريا على الانتشار على نطاق واسع. قد يستضيف واحد من كل ثلاثة أفراد هذه البكتيريا ، وحتى إذا أصيب 10 في المائة منهم فقط بالمرض ، فإن ذلك يمثل مشكلة كبيرة.

أحد أسباب بقاء البكتيريا على قيد الحياة لفترة طويلة هو أنها طورت آلية معقدة للاختباء في الجسم: فهي تتواجد في خلايا الدم البيضاء المسماة البلاعم ، وهي الخلايا التي تقتلها عادة.

يسبب التهابات مزمنة

تنتمي بكتيريا السل إلى مسببات الأمراض الفطرية. يمكن أن تسبب هذه البكتيريا الفطرية أمراضًا معدية مزمنة.

يمكن أن تكون دراسة بكتيريا السل خطيرة وصعبة ، لكن مختبر CEMIR الجديد عالي الخطورة يجعل مثل هذا البحث ممكنًا الآن. ومع ذلك ، يتم إجراء الكثير من أبحاث السل باستخدام المتفطرة الطيرية وثيقة الصلة.

هذه البكتيريا أقل عدوانية وعادة ما تسبب فقط مشاكل للطيور. إنه لا يقتل الخلية التي يختبئ فيها ، ولكنه خطير بدرجة كافية لدرجة أنه يمكن أن يسبب التهابات لدى الأفراد الذين يعانون من ضعف في جهاز المناعة ، مثل المرضى الذين يتلقون علاج السرطان ، والذين يعانون من مشاكل رئوية موجودة مسبقًا أو الذين يعانون من أجهزتهم المناعية. خلاف ذلك للخطر.

وهذا يجعل دراسة M. avium مباشرة ، أمرًا مثيرًا للاهتمام ، ولكن يمكن أيضًا نقل النتائج إلى أبحاث السل.

فكيف تختبئ بكتيريا السل؟

مخبأة في "كبار الأكل"

إن المتفطرات خلسة في الأساس: فهي تعيش في الخلايا الضامة ، وهي الخلايا الرئيسية في أجسامنا التي تتمثل مهمتها في التهام أعداء مختلفين وخلايا عديمة الفائدة وجزيئات أخرى. البلاعم هي نوع من الحراس الوحشي في خدمة أجسادنا.

يتم مهاجمة البكتيريا الأكثر خطورة من قبل الضامة. تبتلع البلاعم البكتيريا وتحبسها على الفور في حجرة خلوية منفصلة أو حويصلة. تسمى هذه الحويصلة بالبلعمة وهي "الجلاد" الفعلي في الخلية.

يندمج البلعوم مع الحويصلات الأخرى التي تحتوي على مواد متحللة مختلفة. ينضج ويتحول إلى ليسوسوم. في الليزوزوم ، يتم تكسير البكتيريا إلى مكوناتها الفردية ، والتي يمكن للجسم إعادة استخدامها. ومع ذلك ، فإن بعض المتفطرات لا يتم اكتشافها.

تقدم دراسة جديدة من CEMIR نظرة جديدة على السبب. نُشرت الدراسة ، التي قادها البروفيسور فلو ، في مجلة PLOS Pathogens.

يختبئ في حجرة منفصلة

زميل ما بعد الدكتوراه ألكسندر جيدون في CEMIR متخصص في استخدام المجاهر المتقدمة. لقد درس هو وزملاؤه البكتيريا الفطرية والضامة مباشرة من خلال مجهر متحد البؤر. جدون هو المؤلف الأول للدراسة الجديدة.

يُظهر بحثهم أن M. avium لا يتجنب قتل الضامة فحسب ، بل يتجنب حتى اكتشافها من قبلهم. هذه هي المرحلة التي تمكن باحثو CEMIR من إلقاء المزيد من الضوء عليها.

في البداية ، ترتبط البلاعم بـ M. avium وتستشعرها ، مما يؤدي إلى استجابة التهابية ، وهو أمر أساسي للحد من العدوى.

ولكن بعد ذلك ، تمنع البكتيريا البلعمة من التحول إلى ليسوسوم.

"بعد ابتلاع M. avium بواسطة الضامة ، فإنه يتجنب التدهور ويختبئ في حجرة منفصلة داخل البلاعم ، حويصلة ، حيث لم يعد يتم التعرف عليها - أجهزة الاستشعار إما غير موجودة أو لا تتفاعل مع وجود البكتيريا. وبهذه الطريقة يمكن أن تزدهر وتنقسم ، "يقول فلو.

"كيف يحدث هذا ، لا نعرف حتى الآن. ولكن إذا تمكنا من منع البكتيريا الفطرية من الاختباء في هذه الحجرة ، أو إجبار البكتيريا على الخروج منها ، فسيواجهون صعوبة في عدم قتلهم. عندها ستواجه مشكلة في التسبب في مرض مزمن عدوى ".

قد يكون أحد الأدلة المهمة هو أنه ليس كل المتفطرات قادرة على تجنب اكتشافها. تبتلع الضامة جميع البكتيريا ، ولكن فقط الأنواع الأكثر تكيفًا لم يتم اكتشافها وتمكنت من الاختباء والبقاء على قيد الحياة.

يتصور الباحثون بحثًا مستقبليًا حيث سيحاولون اكتشاف كيفية تمكن المتفطرات من إنشاء وإدامة مخابئ الحويصلة أثناء تهربهم من الاكتشاف. من شأن ذلك أن يمكّن من القيام بشيء حيال هذه الأمراض المعدية المزمنة.

العلاج الأفضل هو الهدف

عادةً ما يشتمل علاج مرض السل الشائع على أربعة مضادات حيوية مختلفة للبدء ، وتنخفض تدريجيًا إلى اثنتين. تستغرق العملية برمتها حوالي ستة أشهر. ولكن إذا كانت بكتيريا السل مقاومة للمضادات الحيوية ، فقد يستغرق التعافي ما يصل إلى عامين.

"على عكس عدد من الأمراض المعدية الأخرى ، لا تصبح محصنًا حتى لو كنت مصابًا بالسل. يمكن أن تصاب بالعدوى والمرض مرة أخرى ، لذلك من المهم إيجاد حلول يمكن أن توفر علاجًا أكثر اعتدالًا وقصر المدى" ، كما يقول فلو .

البحث الأساسي CEMIR هو جزء من هذا العمل.

المضادات الحيوية مصممة لقتل البكتيريا. مقاومة المضادات الحيوية مشكلة متزايدة. قد يكون الحل الفعال هو الجمع بين المضادات الحيوية والمواد التي تحفز جهاز المناعة لدينا. بهذه الطريقة ، ستتعرض البكتيريا للهجوم من جانبين ، وبالتالي سيكون من الصعب العثور على أماكن للاختباء.


التعرف الفطري على الفطريات من قبل جهاز المناعة

يتم التعرف على الفطريات بواسطة خلايا نظام المناعة الفطري (على سبيل المثال الخلايا الجذعية و البلاعم) التي تربط مكونات جدران الخلايا الفطرية باستخدام مستقبلات التعرف على الأنماط (PRRs) على سطحها. مستقبلات الليكتين من النوع C (CLRs ، على سبيل المثال Dectin-1) لها أهمية خاصة في PRRs في المناعة المضادة للفطريات ، على الرغم من مشاركة العديد من PRRs الأخرى بما في ذلك مستقبلات شبيهة عدد (TLRs ، مثل TLR2) (شكل 1).

شكل 1. خلية شجيرية مزينة بمضادات الأكسدة الحيوية المضادة للفطريات. عند التعرف على الفطريات من خلال هذه المستقبلات ، ينتج عن الإشارات توليد استجابات مناعية تكيفية Th1 / 17 وتنشيط الخلايا المستجيبة الفطرية.

عندما تربط PRRs الفطريات ، فإنها تشير باستخدام ذيولها داخل الخلايا أو الجزيئات المرتبطة بها (FcRγ) مما يؤدي إلى البلعمة، بدء آليات القتل (على سبيل المثال إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية) ويساعد أيضًا في دفع تطوير المناعة التكيفية. إن المناعة التكيفية للفطريات مفهومة جزئيًا فقط ، على الرغم من أنها تبدو كذلك خلايا CD4 + T. هذا يجعل IFNγ (Th1) أو IL-17 (Th17) يوفر أفضل حماية أثناء الالتهابات الفطرية ، حيث يساعد ذلك في دفع القتل الفعال بواسطة الخلايا المستجيبة الفطرية مثل العدلات والضامة.

تستخدم العديد من CLRs نفس جزيء الإشارة ، بطاقة 9لتنشيط هذه الاستجابات المناعية المضادة للفطريات. ونتيجة لذلك ، فإن الفئران أو البشر الذين يعانون من نقص في CARD9 معرضون بشدة للعدوى الفطرية ، لأنه على الرغم من أن لديهم PRRs لربط الفطريات ، لا يمكن للمستقبلات إرسال إشارات وبالتالي لا توجد مناعة. CARD9 هو أهم جزيء لتفعيل الاستجابات المناعية المضادة للفطريات المكتشفة حتى الآن.


البلاعم

البلاعم هي خلايا متخصصة تشارك في الكشف عن البكتيريا والكائنات الضارة الأخرى ، والبلعمة وتدميرها. بالإضافة إلى ذلك ، يمكنهم أيضًا تقديم مستضدات للخلايا التائية وبدء الالتهاب عن طريق إطلاق الجزيئات (المعروفة باسم السيتوكينات) التي تنشط الخلايا الأخرى.

شكل 1. الضامة الرئوية ملطخة بـ Wright-Giemsa

الضامة تنشأ من الدم حيدات التي تترك الدورة الدموية تتمايز في الأنسجة المختلفة. هناك عدم تجانس كبير بين كل مجموعة بلاعم ، والذي يعكس على الأرجح المستوى المطلوب من التخصص داخل بيئة أي نسيج معين. ينعكس عدم التجانس هذا في شكلهم ، ونوع مسببات الأمراض التي يمكنهم التعرف عليها ، بالإضافة إلى مستويات السيتوكينات الالتهابية التي ينتجونها (أي. IL-1, IL-6, عامل نخر الورم ألفا). بالإضافة إلى ذلك ، تنتج البلاعم أنواع الأكسجين التفاعلية ، مثل أكسيد النيتريكيمكن أن تقتل البكتيريا البلعمية. قد لا تكون الطبيعة غير المتجانسة لهذه الخلايا نتيجة عملية تمايزها فحسب ، بل من المحتمل أن تكون موروثة من سلائفها أحادية الخلية.

تهاجر البلاعم إلى كل الأنسجة تقريبًا وتنتشر داخلها ، وتقوم بدوريات بحثًا عن مسببات الأمراض أو تقضي على الخلايا الميتة. يصف الجدول أدناه موقع ووظيفة عدد قليل من مجموعات الضامة المختلفة.

نوع الضامة

البلعمة من الجسيمات الصغيرة أو الخلايا الميتة أو البكتيريا. بدء ومراقبة المناعة لمسببات الأمراض التنفسية

بدء الاستجابات المناعية وإعادة تشكيل الأنسجة الكبدية.

القضاء على الخلايا العصبية القديمة أو الميتة والتحكم في المناعة في الدماغ.

الضامة الطحالية (المنطقة الهامشية ، الضامة الفلزية واللب الحمراء)

المنطقة الهامشية الطحال ، اللب الأحمر والأبيض

القضاء على خلايا الدم الحمراء المختلة أو القديمة.

الضامة قادرة على اكتشاف منتجات البكتيريا والكائنات الحية الدقيقة الأخرى باستخدام نظام التعرف على مستقبلات مثل مستقبلات شبيهة عدد (TLRs). يمكن أن ترتبط هذه المستقبلات على وجه التحديد بمكونات مسببة للأمراض المختلفة مثل السكريات (LPS) أو RNA أو DNA أو بروتينات خارج الخلية (على سبيل المثال ، جلد من الأسواط البكتيرية).


الوسطاء القابلون للذوبان للاستجابة المناعية الفطرية

أشارت المناقشات السابقة إلى إشارات كيميائية يمكن أن تحث الخلايا على تغيير الخصائص الفسيولوجية المختلفة ، مثل التعبير عن مستقبل معين. يتم إفراز هذه العوامل القابلة للذوبان أثناء الاستجابات الفطرية أو المستحثة في وقت مبكر ، وبعد ذلك أثناء الاستجابات المناعية التكيفية.

السيتوكينات والكيموكينات

أ السيتوكين هو جزيء إشارة يسمح للخلايا بالتواصل مع بعضها البعض عبر مسافات قصيرة. يتم إفراز السيتوكينات في الفضاء بين الخلايا ، ويؤدي عمل السيتوكين إلى تحفيز الخلية المستقبلة على تغيير علم وظائف الأعضاء. أ كيموكين هو وسيط كيميائي قابل للذوبان يشبه السيتوكينات فيما عدا أن وظيفته هي جذب الخلايا (الانجذاب الكيميائي) من مسافات أطول.

قم بزيارة هذا الموقع للتعرف على الانجذاب الكيميائي للبلعمة. إنجذاب كيميائي بلعمية هو حركة البالعات وفقًا لإفراز الرسل الكيميائي في شكل إنترلوكينات وكيموكينات أخرى. بأي وسيلة تدمر البلعمة البكتيريا التي ابتلعتها؟
[تكشف-إجابة q = & rdquo539635 & Prime] إظهار الإجابة [/ يكشف-إجابة]
[hidden-answer a = & rdquo539635 & Prime] يتم هضم البكتيريا عن طريق البلعمة والإنزيمات الهضمية rsquos (الموجودة في الجسيمات الحالة). [/ hidden-answer]

البروتينات المستحثة في وقت مبكر

البروتينات المستحثة في وقت مبكر هي تلك البروتينات غير الموجودة بشكل أساسي في الجسم ، ولكنها مصنوعة لأنها ضرورية في وقت مبكر أثناء الاستجابة المناعية الفطرية. الإنترفيرون هي مثال على البروتينات المستحثة في وقت مبكر. تفرز الخلايا المصابة بالفيروسات الإنترفيرون التي تنتقل إلى الخلايا المجاورة وتحفزها على صنع بروتينات مضادة للفيروسات. وهكذا ، على الرغم من التضحية بالخلية الأولية ، فإن الخلايا المحيطة محمية. البروتينات الأخرى المستحثة مبكرًا والمخصصة لمكونات جدار الخلية البكتيرية هي بروتين رابط المانوز وبروتين C التفاعلي ، المصنوع في الكبد ، والذي يرتبط على وجه التحديد بمكونات السكاريد في جدار الخلية البكتيرية. البلعمات مثل البلاعم لديها مستقبلات لهذه البروتينات ، وبالتالي فهي قادرة على التعرف عليها لأنها مرتبطة بالبكتيريا. هذا يجعل البلعمة والبكتيريا على مقربة شديدة ويعزز البلعمة للبكتيريا من خلال العملية المعروفة باسم opsonization. Opsonization هو توصيف العامل الممرض للبلعمة عن طريق ربط الجسم المضاد أو البروتين المضاد للميكروبات.

نظام كامل

ال تكملة النظام عبارة عن سلسلة من البروتينات الموجودة بشكل أساسي في بلازما الدم. على هذا النحو ، لا تعتبر هذه البروتينات جزءًا من الاستجابة المناعية المستحثة في وقت مبكر، على الرغم من أنها تشترك في الميزات مع بعض البروتينات المضادة للبكتيريا من هذه الفئة. صُنعت في الكبد ، ولديها مجموعة متنوعة من الوظائف في الاستجابة المناعية الفطرية ، وذلك باستخدام ما يُعرف باسم & ldquoalternate pathway & rdquo للتنشيط التكميلي. بالإضافة إلى ذلك ، تكمل الوظائف في الاستجابة المناعية التكيفية أيضًا ، فيما يسمى المسار الكلاسيكي. يتكون النظام التكميلي من عدة بروتينات تقوم بتعديل إنزيمي للبروتينات وتجزئها لاحقًا في سلسلة ، وهذا هو سبب تسميته بالتسلسل. بمجرد تفعيلها ، فإن سلسلة التفاعلات لا رجوع عنها ، وتطلق شظايا لها الإجراءات التالية:

  • الارتباط بغشاء الخلية للممرض الذي ينشطها ، واصفا إياه بالبلعمة (طمس)
  • ينتشر بعيدًا عن العامل الممرض ويعمل كعوامل كيميائية لجذب الخلايا البلعمية إلى موقع الالتهاب
  • تشكل مسام ضارة في غشاء البلازما للممرض

يوضح الشكل 2 المسار الكلاسيكي ، الذي يتطلب أجسامًا مضادة للاستجابة المناعية التكيفية. لا يتطلب المسار البديل تنشيط الجسم المضاد.

الشكل 2. المسار الكلاسيكي ، المستخدم أثناء الاستجابات المناعية التكيفية ، يحدث عندما يتفاعل C1 مع الأجسام المضادة التي تربط المستضد.

يعد تقسيم بروتين C3 هو الخطوة الشائعة لكلا المسارين. في المسار البديل ، يتم تنشيط C3 تلقائيًا ، وبعد التفاعل مع جزيئات العامل P والعامل B والعامل D ، ينفصل عن بعضهما البعض. الجزء الأكبر ، C3b ، يرتبط بسطح العامل الممرض و C3a ، الجزء الأصغر ، ينتشر إلى الخارج من موقع التنشيط ويجذب البالعات إلى موقع الإصابة. ثم ينشط C3b المرتبط بالسطح بقية السلسلة ، مع البروتينات الخمسة الأخيرة ، C5 و ndashC9 ، مما يشكل مجمع هجوم الغشاء (MAC). يمكن أن تقتل MAC بعض مسببات الأمراض عن طريق تعطيل توازنها التناضحي. يعتبر MAC فعال بشكل خاص ضد مجموعة واسعة من البكتيريا. المسار الكلاسيكي مشابه ، إلا أن المراحل المبكرة من التنشيط تتطلب وجود جسم مضاد مرتبط بالمستضد ، وبالتالي يعتمد على الاستجابة المناعية التكيفية. تحتوي الأجزاء السابقة من السلسلة أيضًا على وظائف مهمة. تنجذب الخلايا البلعمية مثل البلاعم والعدلات إلى موقع الإصابة عن طريق الجذب الكيميائي إلى شظايا مكملة أصغر. بالإضافة إلى ذلك ، بمجرد وصولهم ، فإن مستقبلاتهم الخاصة بـ C3b المرتبط بالسطح تطهر العامل الممرض من أجل البلعمة والدمار.


ما الذي يجعلك تشعر بالسوء؟

الأعراض التي تعاني منها عندما تصاب بنزلة برد أو إنفلونزا ليست فقط نتيجة للعدوى ، بل هي أيضًا نتيجة استجابة جسمك المناعية للعدوى.

على سبيل المثال ، يقول الدكتور بيرنز: & quot ؛ الحمى هي استجابة الجسم & # x27s للفيروس. ارتفاع درجة حرارة الجسم يمكن أن يبطل نشاط الفيروس. & quot

عندما تصاب بالعدوى ، وكذلك الخلايا البيضاء ، ينشط جسمك أيضًا أنظمة أخرى بما في ذلك السيتوكينات (المرسلات الكيميائية) والنظام التكميلي (سلسلة من البروتينات المصممة لقتل العدوى).

هذه تسبب الالتهاب ويمكن أن تسبب أعراضًا مثل الاحمرار والدفء والتورم والألم. لذا فإن سيلان الأنف ناتج بالفعل عن استجابة التهابية محلية للفيروس.

ولكن يمكن أن يكون لديك عدوى وليس لديك أي أعراض في الواقع. يُعرف هذا باسم عدوى تحت الإكلينيكية.

& quot؛ ربما تكون قد أصبت بجرعة تحت الإكلينيكية من العدوى حيث تشعر ببعض الانفعال والغضب بينما تقاوم الفيروس ولكنك لا تدرك حتى أنك مصاب بعدوى ، & quot؛ قال الدكتور بيرنز.

هناك عدد من العوامل التي ستحدد ما إذا كنت ستصاب بالمرض بعد تعرضك لفيروس البرد أو الإنفلونزا ، بما في ذلك:

  • سواء كنت قد أصبت به من قبل أو تم تطعيمه (أي مناعتك ضد الفيروس)
  • ما حجم جرعة الفيروس التي حصلت عليها
  • ما مدى عدوى وخطورة الخطأ و
  • صحتك العامة ومدى جودة أداء نظام المناعة لديك.

& quot معظم الأشخاص الأصحاء لديهم جهاز مناعة صحي. ومن الطبيعي أن تصاب بعدد من الإصابات كل عام. & quot


بيو 140 - علم الأحياء البشري 1 - كتاب مدرسي

/>
ما لم يُذكر خلاف ذلك ، تم ترخيص هذا العمل بموجب رخصة المشاع الإبداعي نَسب المُصنَّف - غير تجاري 4.0 دولي.

لطباعة هذه الصفحة:

انقر فوق رمز الطابعة في الجزء السفلي من الشاشة

هل النسخة المطبوعة الخاصة بك غير مكتملة؟

تأكد من أن النسخة المطبوعة تتضمن كل المحتوى من الصفحة. إذا لم يكن & # 39t ، فحاول فتح هذا الدليل في متصفح مختلف والطباعة من هناك (أحيانًا يعمل Internet Explorer بشكل أفضل ، وأحيانًا Chrome ، وأحيانًا Firefox ، وما إلى ذلك).

الفصل 25

الاستجابة المناعية التكيفية: الخلايا الليمفاوية التائية وأنواعها الوظيفية

  • اشرح مزايا الاستجابة المناعية التكيفية على الاستجابة المناعية الفطرية
  • قائمة الخصائص المختلفة للمستضد
  • وصف أنواع مستقبلات مستضد الخلايا التائية
  • حدد خطوات تطور الخلايا التائية
  • وصف أنواع الخلايا التائية الرئيسية ووظائفها

الاستجابات المناعية الفطرية (والاستجابات المحرضة المبكرة) في كثير من الحالات غير فعالة في السيطرة الكاملة على نمو العوامل الممرضة. ومع ذلك ، فإنها تبطئ نمو العوامل الممرضة وتتيح الوقت للاستجابة المناعية التكيفية لتقوية وإما السيطرة أو القضاء على العامل الممرض. يرسل الجهاز المناعي الفطري أيضًا إشارات إلى خلايا الجهاز المناعي التكيفي ، ويوجهها في كيفية مهاجمة العامل الممرض. وبالتالي ، فإن هذين هما الذراعين المهمين للاستجابة المناعية.

فوائد الاستجابة المناعية التكيفية

خصوصية الاستجابة المناعية التكيفية و mdashits القدرة على التعرف على وجه التحديد والاستجابة ضد مجموعة واسعة من مسببات الأمراض و [مدش] قوتها الكبيرة. يتم التعرف على المستضدات ، وهي مجموعات كيميائية صغيرة غالبًا ما ترتبط بمسببات الأمراض ، بواسطة مستقبلات على سطح الخلايا الليمفاوية B و T. إن الاستجابة المناعية التكيفية لهذه المستضدات متعددة الاستعمالات بحيث يمكنها الاستجابة لأي مُمْرِض تقريبًا. تأتي هذه الزيادة في الخصوصية لأن الاستجابة المناعية التكيفية لها طريقة فريدة لتطوير ما يصل إلى 10 11 أو 100 تريليون مستقبلات مختلفة للتعرف على كل مسببات الأمراض التي يمكن تصورها تقريبًا. كيف يمكن ترميز العديد من الأنواع المختلفة من الأجسام المضادة؟ وماذا عن الخصائص العديدة للخلايا التائية؟ لا يوجد ما يكفي من الحمض النووي في الخلية للحصول على جين منفصل لكل خصوصية. تم وضع الآلية أخيرًا في السبعينيات والثمانينيات من القرن الماضي باستخدام الأدوات الجديدة لعلم الوراثة الجزيئي

المرض الأساسي والذاكرة المناعية

يسمى تعرض الجهاز المناعي و rsquos لأول مرة لمسببات الأمراض الاستجابة التكيفية الأولية. دائمًا ما تكون أعراض الإصابة الأولى ، التي تسمى المرض الأولي ، شديدة نسبيًا لأنها تستغرق وقتًا حتى تصبح الاستجابة المناعية التكيفية الأولية لمسببات الأمراض فعالة.

عند إعادة التعرض لنفس العامل الممرض ، يتم إنشاء استجابة مناعية تكيفية ثانوية ، والتي تكون أقوى وأسرع من الاستجابة الأولية. غالبًا ما تقضي الاستجابة التكيفية الثانوية على العامل الممرض قبل أن يتسبب في تلف كبير في الأنسجة أو أي أعراض. بدون أعراض ، لا يوجد مرض ، والفرد ليس على دراية بالعدوى. هذه الاستجابة الثانوية هي أساس الذاكرة المناعية ، التي تحمينا من الإصابة بالأمراض بشكل متكرر من نفس العامل الممرض. من خلال هذه الآلية ، فإن تعرض الفرد و rsquos لمسببات الأمراض في وقت مبكر من الحياة يجنب الشخص هذه الأمراض في وقت لاحق من الحياة.

التقدير الذاتي

الميزة الثالثة المهمة للاستجابة المناعية التكيفية هي قدرتها على التمييز بين المستضدات الذاتية ، تلك الموجودة عادة في الجسم ، والمستضدات الأجنبية ، تلك التي قد تكون على مسببات الأمراض المحتملة. عندما تنضج الخلايا التائية والخلايا البائية ، توجد آليات تمنعها من التعرف على المستضد الذاتي ، مما يمنع استجابة مناعية ضارة ضد الجسم. ومع ذلك ، فإن هذه الآليات ليست فعالة بنسبة 100 في المائة ، ويؤدي انهيارها إلى الإصابة بأمراض المناعة الذاتية ، والتي ستتم مناقشتها لاحقًا في هذا الفصل.

الاستجابات المناعية بوساطة الخلايا التائية

الخلايا الأولية التي تتحكم في الاستجابة المناعية التكيفية هي الخلايا الليمفاوية والخلايا التائية والخلايا البائية. تعتبر الخلايا التائية مهمة بشكل خاص ، لأنها لا تتحكم فقط في العديد من الاستجابات المناعية بشكل مباشر ، ولكنها تتحكم أيضًا في الاستجابات المناعية للخلايا البائية في العديد من الحالات أيضًا. وبالتالي ، فإن العديد من القرارات المتعلقة بكيفية مهاجمة العامل الممرض تُتخذ على مستوى الخلايا التائية ، وتعد معرفة أنواعها الوظيفية أمرًا بالغ الأهمية لفهم أداء وتنظيم الاستجابات المناعية التكيفية ككل.

تتعرف الخلايا الليمفاوية التائية على المستضدات بناءً على مستقبلات البروتين ثنائية السلسلة. وأكثرها شيوعًا وأهمية هي مستقبلات الخلايا التائية ألفا بيتا (الشكل 1).

الشكل 1: لاحظ المناطق الثابتة والمتغيرة لكل سلسلة ، والمثبتة بمنطقة الغشاء.

هناك سلسلتان في مستقبل الخلايا التائية ، وتتكون كل سلسلة من مجالين. مجال المنطقة المتغيرة هو الأبعد عن غشاء الخلية التائية وسمي بهذا الاسم لأن تسلسل الأحماض الأمينية يختلف بين المستقبلات. في المقابل ، فإن مجال المنطقة الثابتة لديه تباين أقل. الاختلافات في تسلسل الأحماض الأمينية للمجالات المتغيرة هي الأساس الجزيئي لتنوع المستضدات التي يمكن للمستقبل التعرف عليها. وبالتالي ، فإن موقع ارتباط المستضد للمستقبل يتكون من النهايات الطرفية لكل من سلاسل المستقبلات ، وتتحد متواليات الأحماض الأمينية لهاتين المنطقتين لتحديد خصوصية المستضد الخاص به. تنتج كل خلية تائية نوعًا واحدًا فقط من المستقبلات ، وبالتالي فهي خاصة بمولد ضد واحد معين.

المستضدات

عادة ما تكون المستضدات الموجودة على مسببات الأمراض كبيرة ومعقدة ، وتتكون من العديد من محددات المستضدات. محدد المستضد (epitope) هو أحد المناطق الصغيرة داخل المستضد التي يمكن للمستقبل أن يرتبط بها ، ومحددات المستضد محدودة بحجم المستقبل نفسه. تتكون عادة من ستة أو أقل من بقايا الأحماض الأمينية في البروتين ، أو واحد أو اثنين من شقوق السكر في مستضد الكربوهيدرات. عادة ما تكون محددات المستضدات في مستضد الكربوهيدرات أقل تنوعًا من مستضد البروتين. توجد مستضدات الكربوهيدرات على جدران الخلايا البكتيرية وعلى خلايا الدم الحمراء (مستضدات فصيلة الدم ABO). تعتبر مستضدات البروتين معقدة بسبب تنوع الأشكال ثلاثية الأبعاد التي يمكن أن تتخذها البروتينات ، وهي مهمة بشكل خاص للاستجابات المناعية للفيروسات وطفيليات الديدان. إن تفاعل شكل المستضد والشكل التكميلي للأحماض الأمينية لموقع ربط مولد الضد هو الذي يفسر الأساس الكيميائي للخصوصية (الشكل 2).

الشكل 2: يحتوي مستضد البروتين النموذجي على محددات مستضدية متعددة ، يتضح من قدرة الخلايا التائية ذات ثلاث خصائص مختلفة على الارتباط بأجزاء مختلفة من نفس المستضد.

معالجة المستضد وعرضه

على الرغم من أن الشكل 2 يوضح تفاعل مستقبلات الخلايا التائية مع محددات المستضدات بشكل مباشر ، فإن الآلية التي تستخدمها الخلايا التائية للتعرف على المستضدات هي في الواقع أكثر تعقيدًا. لا تتعرف الخلايا التائية على المستضدات العائمة أو المرتبطة بالخلية كما تظهر على سطح العامل الممرض. إنهم يتعرفون فقط على المستضد الموجود على سطح الخلايا المتخصصة التي تسمى الخلايا العارضة للمستضد. يتم استيعاب المستضدات بواسطة هذه الخلايا. معالجة المستضد هي آلية تشق المستضد إنزيميًا إلى قطع أصغر. يتم بعد ذلك إحضار شظايا المستضد إلى سطح الخلية و rsquos وترتبط بنوع متخصص من بروتين تقديم المستضد المعروف باسم جزيء معقد التوافق النسيجي الرئيسي (MHC). معقد التوافق النسيجي الكبير هو مجموعة من الجينات التي تكوِّد جزيئات تقديم المستضد. يُعرف ارتباط شظايا المستضد بجزيء معقد التوافق النسيجي الكبير على سطح الخلية باسم عرض المستضد وينتج عنه التعرف على المستضد بواسطة الخلية التائية. يحدث هذا الارتباط بين المستضد و MHC داخل الخلية ، وهو مركب الاثنين الذي يتم إحضاره إلى السطح. الشق المرتبط بالببتيد هو فجوة صغيرة في نهاية جزيء معقد التوافق النسيجي الكبير الذي هو الأبعد عن غشاء الخلية ، وهنا يوجد الجزء المعالج من المستضد. جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير قادرة على تقديم مجموعة متنوعة من المستضدات ، اعتمادًا على تسلسل الأحماض الأمينية ، في شقوق ربط الببتيد. إنه مزيج من جزيء معقد التوافق النسيجي الكبير وجزء الببتيد الأصلي أو الكربوهيدرات المعترف به فعليًا بواسطة مستقبل الخلايا التائية (الشكل 3).

يلعب نوعان متميزان من جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير ، فئة معقد التوافق النسيجي الكبير I وفئة معقد التوافق النسيجي الكبير الثاني أدوارًا في عرض المستضد. على الرغم من أن كلاهما ينتجان من جينات مختلفة ، إلا أنهما لهما وظائف متشابهة. إنهم يجلبون مستضدًا معالجًا إلى سطح الخلية عبر حويصلة نقل ويقدمون المستضد إلى الخلية التائية ومستقبلها. ومع ذلك ، تستخدم المستضدات من فئات مختلفة من مسببات الأمراض فئات مختلفة من معقد التوافق النسيجي الكبير وتسلك طرقًا مختلفة عبر الخلية للوصول إلى السطح للعرض. لكن الآلية الأساسية هي نفسها. تتم معالجة المستضدات عن طريق الهضم ، ويتم إحضارها إلى نظام الغشاء الداخلي للخلية ، ثم يتم التعبير عنها على سطح الخلية العارضة للمستضد للتعرف على المستضد بواسطة الخلية التائية. المستضدات داخل الخلايا نموذجية للفيروسات ، التي تتكاثر داخل الخلية ، وبعض الطفيليات والبكتيريا داخل الخلايا. تتم معالجة هذه المستضدات في العصارة الخلوية بواسطة مركب إنزيمي يُعرف باسم البروتيازوم ثم يتم إحضارها إلى الشبكة الإندوبلازمية بواسطة الناقل المرتبط بنظام معالجة المستضد (TAP) ، حيث تتفاعل مع جزيئات الفئة الأولى من معقد التوافق النسيجي الكبير ويتم نقلها في النهاية إلى الخلية السطح بواسطة حويصلة النقل.

يتم إحضار المستضدات خارج الخلية ، المميزة للعديد من البكتيريا والطفيليات والفطريات التي لا تتكاثر داخل الخلية و rsquos cytoplasm ، في نظام الغشاء الداخلي للخلية عن طريق الالتقام الخلوي بوساطة مستقبلات. تندمج الحويصلة الناتجة مع حويصلات من مجمع جولجي ، والتي تحتوي على جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير من الفئة الثانية. بعد اندماج هاتين الحويقتين وترابط المستضد مع معقد التوافق النسيجي الكبير ، تشق الحويصلة الجديدة طريقها إلى سطح الخلية.

خلايا احترافية لعرض المستضد

تعبر العديد من أنواع الخلايا عن جزيئات الفئة الأولى لعرض المستضدات داخل الخلايا. قد تحفز جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير هذه الاستجابة المناعية للخلايا التائية السامة للخلايا ، مما يؤدي في النهاية إلى تدمير الخلية ومسببات الأمراض الموجودة بداخلها. هذا مهم بشكل خاص عندما يتعلق الأمر بالفيروس الأكثر شيوعًا من مسببات الأمراض داخل الخلايا. تصيب الفيروسات كل أنسجة الجسم تقريبًا ، لذلك يجب أن تكون جميع هذه الأنسجة بالضرورة قادرة على التعبير عن الصنف الأول من معقد التوافق النسيجي الكبير أو عدم استجابة الخلايا التائية.

من ناحية أخرى ، يتم التعبير عن جزيئات الفئة الثانية من معقد التوافق النسيجي الكبير فقط على خلايا الجهاز المناعي ، وتحديدًا الخلايا التي تؤثر على أذرع أخرى للاستجابة المناعية. وهكذا ، تسمى هذه الخلايا & ldquoprofessional & rdquo الخلايا التي تقدم المستضد لتمييزها عن تلك التي تحمل الفئة I MHC. الأنواع الثلاثة لمقدمي المستضدات المحترفين هي البلاعم ، والخلايا المتغصنة ، والخلايا البائية (الجدول 1).

تحفز البلاعم الخلايا التائية على إطلاق السيتوكينات التي تعزز البلعمة. تقتل الخلايا المتغصنة أيضًا مسببات الأمراض عن طريق البلعمة (انظر الشكل 2) ، ولكن وظيفتها الرئيسية هي جلب المستضدات إلى العقد الليمفاوية النازفة. الغدد الليمفاوية هي المواقع التي يتم فيها تركيب معظم استجابات الخلايا التائية ضد مسببات الأمراض في الأنسجة الخلالية. توجد البلاعم في الجلد وبطانة الأسطح المخاطية ، مثل البلعوم الأنفي والمعدة والرئتين والأمعاء. قد تقدم الخلايا البائية أيضًا مستضدات للخلايا التائية ، والتي تعد ضرورية لأنواع معينة من استجابات الأجسام المضادة ، والتي سيتم تناولها لاحقًا في هذا الفصل.

الجدول 1: فئات خلايا تقديم المستضد

MHC نوع من الخلايا بلعمية؟ وظيفة
الدرجة الأولى عديدة لا يحفز الاستجابة المناعية للخلايا التائية السامة للخلايا
الفئة الثانية الضامة نعم يحفز البلعمة والعرض في موقع الإصابة الأولية
الفئة الثانية شجيري نعم ، في المناديل يجلب المستضدات إلى العقد الليمفاوية الإقليمية
الفئة الثانية خلية ب نعم ، يستوعب السطح Ig والمستضد يحفز إفراز الخلايا البائية للأجسام المضادة

تطوير الخلايا التائية والتمايز

يشار إلى عملية القضاء على الخلايا التائية التي قد تهاجم خلايا الجسم نفسه باسم تحمل الخلايا التائية. بينما تكون الخلايا التوتية في قشرة الغدة الصعترية ، يشار إليها باسم & ldquodouble Negatives ، & rdquo بمعنى أنها لا تحمل جزيئات CD4 أو CD8 التي يمكنك استخدامها لمتابعة مساراتها في التمايز (الشكل 4). في قشرة الغدة الصعترية ، يتعرضون للخلايا الظهارية القشرية. في عملية تُعرف بالاختيار الإيجابي ، ترتبط الخلايا التوتية المزدوجة السلبية بجزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير التي تلاحظها على ظهارة الغدة الصعترية ، ويتم اختيار جزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير من & ldquoself & rdquo. تقتل هذه الآلية العديد من الخلايا التوتية أثناء تمايز الخلايا التائية. في الواقع ، فإن اثنين بالمائة فقط من الخلايا التوتية التي تدخل الغدة الصعترية تتركها كخلايا T ناضجة وعملية.

الشكل 4: تدخل الخلايا Thymocytes الغدة الصعترية وتمر بسلسلة من مراحل النمو التي تضمن كلاً من الوظيفة والتسامح قبل مغادرتها وتصبح مكونات وظيفية للاستجابة المناعية التكيفية.

في وقت لاحق ، تصبح الخلايا موجبة مزدوجة تعبر عن كل من علامات CD4 و CD8 وتنتقل من القشرة إلى نقطة الالتقاء بين القشرة المخية والنخاع. هنا يحدث الاختيار السلبي. في الاختيار السلبي ، يتم إدخال المستضدات الذاتية في الغدة الصعترية من أجزاء أخرى من الجسم عن طريق الخلايا المحترفة التي تقدم المستضد. يتم اختيار الخلايا التائية التي ترتبط بهذه المستضدات الذاتية بشكل سلبي ويتم قتلها بواسطة موت الخلايا المبرمج. باختصار ، الخلايا التائية الوحيدة المتبقية هي تلك التي يمكن أن ترتبط بجزيئات معقد التوافق النسيجي الكبير في الجسم مع مستضدات أجنبية موجودة على شقوقها الملزمة ، مما يمنع هجومًا على أنسجة الجسم ، على الأقل في الظروف العادية. ومع ذلك ، يمكن كسر التسامح من خلال تطوير استجابة المناعة الذاتية ، والتي ستتم مناقشتها لاحقًا في هذا الفصل.

تصبح الخلايا التي تترك الغدة الصعترية إيجابية مفردة ، معبرة إما عن CD4 أو CD8 ، ولكن ليس كلاهما (انظر الشكل 4). سوف ترتبط خلايا CD4 + T بالفئة الثانية معقد التوافق النسيجي الكبير وسوف ترتبط خلايا CD8 + بالفئة الأولى معقد التوافق النسيجي الكبير. تشرح المناقشة التالية وظائف هذه الجزيئات وكيف يمكن استخدامها للتمييز بين الأنواع الوظيفية المختلفة للخلايا التائية.

آليات الاستجابات المناعية بوساطة الخلايا التائية

يتم تنشيط الخلايا التائية الناضجة من خلال التعرف على المستضد الأجنبي المعالج بالاقتران مع جزيء معقد التوافق النسيجي الكبير الذاتي والبدء في الانقسام بسرعة عن طريق الانقسام. يسمى هذا التكاثر للخلايا التائية بالتوسع النسيلي وهو ضروري لجعل الاستجابة المناعية قوية بما يكفي للسيطرة على العامل الممرض بشكل فعال. كيف يختار الجسم تلك الخلايا التائية التي يحتاجها فقط ضد عامل ممرض معين؟ مرة أخرى ، تعتمد خصوصية الخلية T على تسلسل الأحماض الأمينية والشكل ثلاثي الأبعاد لموقع ارتباط مولد الضد الذي يتكون من المناطق المتغيرة من سلسلتي مستقبل الخلية التائية (الشكل 5). الانتقاء النسيلي هو عملية ربط المستضد بالخلايا التائية التي تحتوي على مستقبلات خاصة بهذا المستضد. تحتوي كل خلية تائية يتم تنشيطها على مستقبل محدد و ldquohard-wired & rdquo في الحمض النووي الخاص بها ، وسيكون لجميع نسلها مستقبلات DNA وخلايا T متطابقة ، مما يشكل استنساخًا للخلية التائية الأصلية.

الشكل 5: تتمايز الخلايا الجذعية إلى خلايا تي ذات مستقبلات معينة تسمى الحيوانات المستنسخة. يتم اختيار الحيوانات المستنسخة ذات المستقبلات الخاصة بالمستضدات على العامل الممرض وتوسيعها.

اختيار النسيلي والتوسع

اقترح فرانك بيرنت نظرية الانتقاء النسيلي في الخمسينيات من القرن الماضي. ومع ذلك ، فإن مصطلح الانتقاء النسيلي ليس وصفًا كاملاً للنظرية ، حيث أن التوسع النسيلي يسير جنبًا إلى جنب مع عملية الاختيار. المبدأ الرئيسي للنظرية هو أن الفرد النموذجي لديه عدد كبير (10 11) من أنواع مختلفة من استنساخ الخلايا التائية بناءً على مستقبلاتها. في هذا الاستخدام ، الاستنساخ هو مجموعة من الخلايا الليمفاوية التي تشترك في نفس مستقبلات المستضد. كل استنساخ موجود بالضرورة في الجسم بأعداد قليلة. خلاف ذلك ، لن يكون لدى الجسم مساحة للخلايا الليمفاوية ذات العديد من الخصائص.

فقط تلك الحيوانات المستنسخة من الخلايا الليمفاوية التي يتم تنشيط مستقبلاتها بواسطة المستضد يتم تحفيزها على التكاثر. ضع في اعتبارك أن معظم المستضدات لها محددات مستضدية متعددة ، لذا فإن استجابة الخلية التائية لمستضد نموذجي تتضمن استجابة متعددة النسيلة. الاستجابة متعددة النسيلة هي تحفيز استنساخ الخلايا التائية المتعددة. Once activated, the selected clones increase in number and make many copies of each cell type, each clone with its unique receptor. By the time this process is complete, the body will have large numbers of specific lymphocytes available to fight the infection (see Figure 5).

The Cellular Basis of Immunological Memory

As already discussed, one of the major features of an adaptive immune response is the development of immunological memory.

During a primary adaptive immune response, both memory T cells and effector T cells are generated. Memory T cells are long-lived and can even persist for a lifetime. Memory cells are primed to act rapidly. Thus, any subsequent exposure to the pathogen will elicit a very rapid T cell response. This rapid, secondary adaptive response generates large numbers of effector T cells so fast that the pathogen is often overwhelmed before it can cause any symptoms of disease. This is what is meant by immunity to a disease. The same pattern of primary and secondary immune responses occurs in B cells and the antibody response, as will be discussed later in the chapter.

T Cell Types and their Functions

In the discussion of T cell development, you saw that mature T cells express either the CD4 marker or the CD8 marker, but not both. These markers are cell adhesion molecules that keep the T cell in close contact with the antigen-presenting cell by directly binding to the MHC molecule (to a different part of the molecule than does the antigen). Thus, T cells and antigen-presenting cells are held together in two ways: by CD4 or CD8 attaching to MHC and by the T cell receptor binding to antigen (Figure 6).

Figure 6: (a) CD4 is associated with helper and regulatory T cells. An extracellular pathogen is processed and presented in the binding cleft of a class II MHC molecule, and this interaction is strengthened by the CD4 molecule. (b) CD8 is associated with cytotoxic T cells. An intracellular pathogen is presented by a class I MHC molecule, and CD8 interacts with it.

Although the correlation is not 100 percent, CD4-bearing T cells are associated with helper functions and CD8-bearing T cells are associated with cytotoxicity. These functional distinctions based on CD4 and CD8 markers are useful in defining the function of each type.

Helper T Cells and their Cytokines

Helper T cells (Th) , bearing the CD4 molecule, function by secreting cytokines that act to enhance other immune responses. There are two classes of Th cells, and they act on different components of the immune response. These cells are not distinguished by their surface molecules but by the characteristic set of cytokines they secrete (Table 2).

Th1 cells are a type of helper T cell that secretes cytokines that regulate the immunological activity and development of a variety of cells, including macrophages and other types of T cells.

Th2 cells , on the other hand, are cytokine-secreting cells that act on B cells to drive their differentiation into plasma cells that make antibody. In fact, T cell help is required for antibody responses to most protein antigens, and these are called T cell-dependent antigens.

الخلايا التائية السامة للخلايا

Cytotoxic T cells (Tc) are T cells that kill target cells by inducing apoptosis using the same mechanism as NK cells. They either express Fas ligand, which binds to the fas molecule on the target cell, or act by using perforins and granzymes contained in their cytoplasmic granules. As was discussed earlier with NK cells, killing a virally infected cell before the virus can complete its replication cycle results in the production of no infectious particles. As more Tc cells are developed during an immune response, they overwhelm the ability of the virus to cause disease. In addition, each Tc cell can kill more than one target cell, making them especially effective. Tc cells are so important in the antiviral immune response that some speculate that this was the main reason the adaptive immune response evolved in the first place.

Regulatory T Cells

Regulatory T cells (Treg) , or suppressor T cells, are the most recently discovered of the types listed here, so less is understood about them. In addition to CD4, they bear the molecules CD25 and FOXP3. Exactly how they function is still under investigation, but it is known that they suppress other T cell immune responses. This is an important feature of the immune response, because if clonal expansion during immune responses were allowed to continue uncontrolled, these responses could lead to autoimmune diseases and other medical issues.

Not only do T cells directly destroy pathogens, but they regulate nearly all other types of the adaptive immune response as well, as evidenced by the functions of the T cell types, their surface markers, the cells they work on, and the types of pathogens they work against (see Table 2).

Table 2: Functions of T Cell Types and Their Cytokines

الخلية تي Main target وظيفة العوامل الممرضة Surface marker MHC Cytokines or mediators
Tc Infected cells السمية الخلوية داخل الخلايا CD8 Class I Perforins, granzymes, and fas ligand
Th1 الضامة Helper inducer Extracellular CD4 الفئة الثانية Interferon-&gamma and TGF-&beta
Th2 خلية ب Helper inducer >Extracellular CD4 الفئة الثانية IL-4, IL-6, IL-10, and others
Treg Th cell Suppressor لا أحد CD4, CD25 ? TGF-&beta and IL-10

مراجعة الفصل

T cells recognize antigens with their antigen receptor, a complex of two protein chains on their surface. They do not recognize self-antigens, however, but only processed antigen presented on their surfaces in a binding groove of a major histocompatibility complex molecule. T cells develop in the thymus, where they learn to use self-MHC molecules to recognize only foreign antigens, thus making them tolerant to self-antigens. There are several functional types of T lymphocytes, the major ones being helper, regulatory, and cytotoxic T cells.


How does cancer evade the immune system? New mechanism revealed

Cancer’s ability to elude our body’s immune system has long puzzled researchers. The latest study pinpoints one of cancer’s protective cloaks and investigates a way to remove it.

Share on Pinterest Cancer and its interaction with the immune system is a complex story.

Cancer cells are cells that have gone awry they both multiply unchecked and function incorrectly. Normally, cells that are faulty, dead, or dying are cleared away by the immune system.

Macrophages — a type of white blood cell — are largely responsible for the consumption and destruction of foreign invaders and errant cells.

Although macrophages normally carry out their attacks with ruthless efficiency, some cancer cells manage to evade their roaming gaze. How do cancer cells fly under the immune system’s radar?

In 2009, Dr. Irving Weissman, director of Stanford’s Institute for Stem Cell Biology and Regenerative Medicine, published research that goes some way toward answering this question. They identified a “don’t eat me” signal on cancer cells.

Dr. Weissman demonstrated that particularly aggressive cancer cells express higher levels of CD47 — a transmembrane protein — on their cell surface. CD47 binds to a protein called SIRPalpha on the surface of macrophages, reducing their ability to attack and kill the cancer cells.

Studies in animals have shown that treatment with an anti-CD47 antibody significantly increases macrophages ability to kill cancer cells. In some mouse models of cancer, the treatment even led to a cure. Clinical trials are underway to gauge whether this approach will be as successful in humans.

Recently, Dr. Weissman’s team published another paper, outlining research that uncovers another “don’t eat me” signal. This time, the molecule in focus is a cell surface protein called major histocompatibility complex class 1 (MHC class 1).

The researchers found that tumors with higher levels of MHC class 1 on their cell surfaces are more resilient to anti-CD47 treatment.

Adaptive immunity forms the basis of immunological memory — once our immune system has responded to a specific pathogen, if it meets the same intruder again, it can mount a swift and specific response. MHC class 1 are an important part of this wing of the immune system.

MHC class 1 are found on the surfaces of most cells. They take portions of internal cellular proteins and display them on the cell’s surface, providing a snapshot of the cell’s health. If the cell’s protein flags are abnormal, T cells destroy it. This interaction between MHC class 1 and T cells has been well described, but how macrophages are involved was not fully understood.

The current study found that a protein — LILRB1 — on the surface of macrophages binds to a part of MHC class 1 on the surface of cancer cells. Once it has bound, it prevents the macrophage from consuming and killing the cell. This response was seen both in a laboratory dish and in mice with human tumors.

By inhibiting the CD47-mediated pathway and the LILRB1 pathway, interfering with both “don’t eat me” signals, tumor growth was significantly slowed in mice. The results are published this week in مناعة الطبيعة.

“ Simultaneously blocking both these pathways in mice resulted in the infiltration of the tumor with many types of immune cells and significantly promoted tumor clearance, resulting in smaller tumors overall.”

Amira Barkal, graduate student, joint lead author

Barkal continues, “We are excited about the possibility of a double- or perhaps even triple-pronged therapy in humans in which we combine multiple blockades to cancer growth.”

Immunotherapy for cancer is a rapidly developing field, but the story is a complex one. Different cancers have different immunological fingerprints for instance, some human cancer cells reduce the levels of MHC class 1 on their cell surface, helping them to evade T cells.

Individuals with these cancers might not respond particularly well to therapies designed to enhance T cell activity. However, these cancers might be more vulnerable to an anti-CD47 approach. This also works the other way around, cancers with plentiful MHC class 1 might be less affected by anti-CD47 treatment.

Uncovering how cancer cells avoid cell death and understanding how these pathways might be overturned is a difficult but critical endeavor. This study marks another step toward teaching our immune system how to slow cancer’s march.


What is the skin’s innate immune response?

The innate immune response is immediate and is not dependent on previous immunological memory.

الخلايا الكيراتينية

Keratinocytes are the predominant cells in the epidermis. They act as the first line of innate immune defence against infection. They express Toll-like receptors (TLRs), which are pattern-recognition receptors (PRRs) that detect conserved molecules on pathogens and trigger an inflammatory response.

Keratinocytes communicate with the rest of the immune system through:

    (cathelicidins and β-defensins)
  • Signalling cytokines (eg, interleukin –1β [IL–1β])
  • Chemokines , which attract other immune cells to the epidermis
  • Direct activation of primed T lymphocytes and NK cells (through major histocompatibility complex I [MHC-I]).

Macrophages and neutrophils

Macrophages are phagocytic cells that can discriminate between the body's cells (self) and foreign molecules. After phagocytosis by macrophages, an invading pathogen is killed inside the cell. Activated macrophages recruit neutrophils to enter the circulation and travel to sites of infection or inflammation .

Neutrophils are the first cells to respond to infection. They directly attack microorganisms by phagocytosis and by degranulation of toxic substances.

Dendritic cells

Epidermal and dermal dendritic cells are involved in both the innate and adaptive immune responses. During the innate response:

  • Dendritic cells possess TLRs that can be activated by microbial components
  • Plasmacytoid dendritic cells (pDCs) produce large amounts of interferon-γ (IFN-γ) in response to viral infection.

Natural killer cells

NK cells are cytotoxic lymphocytes that can eliminate virally infected cells and cancer cells without antigen presentation or priming.

NK cells are activated by interferons or other cytokines released from macrophages. NK cells express inhibitor receptors that recognise MHC–I and prevent undesirable attacks on self. They can kill target cells through the perforin-granzyme pathway, which induces apoptosis (programmed cell death).

الخلايا البدينة

Mast cells are activated in response to allergic reactions and produce cytoplasmic granules filled with pre-formed inflammatory mediators , such as histamine . They release these granules when their high-affinity immunoglobulin E ( IgE ) receptor (FcεRI) on the mast cell surface reacts upon contact with stimuli such as allergens , venoms, IgE antibodies , and medications.

These mediators can result in pruritic weals due to increased vascular permeability ( urticaria ). In rare cases, mast cell activation can lead to anaphylaxis , characterised by bronchoconstriction, dizziness, and syncope .

الحمضات

Eosinophils enter the skin in pathological conditions such as parasitic infestations and atopic dermatitis . Eosinophils are attracted to immunoglobulins such as IgE that are bound to complement proteins on the surface of large organisms such as helminths .

The eosinophils release cytoplasmic cytotoxic granules to kill the parasite (an innate immune response) and promote Th2 helper T cell differentiation upon release (an adaptive immune response).


Vaccines can prevent diseases that aren’t targeted, researchers say

A measles vaccine protects against measles infection. By introducing a bit of weakened virus, the immune system learns how to deal with it, so when a real measles virus comes along, it can eliminate it. But does the immune system learn more from the vaccine? Recent research suggests, rather intriguingly, that it does.

Our group first noticed this phenomenon in Guinea-Bissau in west Africa more than 30 years ago. We followed a large sample of the population, with regular home visits.

The focus was on nutritional status, but as a service to the community, in December 1979, we provided a measles vaccine for all children.

The following year, we observed something amazing: the measles vaccine reduced overall mortality by more than 70 per cent – much more than could be explained by the prevention of measles infection, which only caused around 10-15 per cent of all deaths at that time.

During further research, it became clear that the effect of these vaccines on overall health couldn’t be explained by their disease-specific effects.

موصى به

Vaccines also affect the risk of other infections. We coined these effects the “non-specific effects” of vaccine.

Two types of vaccines

There are two major types of vaccines, live and non-live. Live vaccines contain the disease organism in a weakened form. They create a mild natural infection in the body, usually so mild that there are no symptoms.

These vaccines give good protection against the disease they were designed for from the first dose. (Though these vaccines have the very rare potential to cause real disease, particularly in people with compromised immune systems.)

Non-live vaccines contain the killed disease organism or parts of it. They are not very good at stimulating the immune system and usually have to be given with a helper substance, known as an “adjuvant”, and in several shots to give disease protection.

The non-live vaccines can never create the real disease, so most doctors prefer them over live vaccines.

We have now investigated four live vaccines and six non-live vaccines, in Guinea-Bissau and other low-income countries, as well as in Denmark. A consistent pattern has emerged.

The live vaccines reduce death and disease much more than can be explained by the specific protection. But the non-live vaccines, in spite of protecting against the vaccine disease, are associated with negative effects on health, including death, particularly for girls. Here are two examples.

BCG vaccine is a live vaccine against tuberculosis. It is recommended at birth in poor countries. But newborns with low birth weight are normally vaccinated later. We tested the effect of BCG vaccine on overall health in this group.

We randomly allocated Guinean children who weighed less than 2.5kg to receive BCG at birth or the usual delayed BCG.

In the first month of life, deaths from any cause were reduced by more than a third in children who received the vaccine versus those who didn’t. Children don’t die from tuberculosis in the first month of life.

But BCG reduced their risk of dying from sepsis and pneumonia – a purely non-specific effect of BCG, which had nothing to do with protection against tuberculosis.

1 /20 Science news in pictures

Science news in pictures

Pluto has 𧯪ting heart' of frozen nitrogen

Science news in pictures

Over 400 species discovered this year by Natural History Museum

Science news in pictures

Jackdaws can identify ⟚ngerous' humans

Science news in pictures

Turtle embryos influence sex by shaking

Science news in pictures

Elephant poaching rates drop in Africa

Science news in pictures

Ancient four-legged whale discovered in Peru

Science news in pictures

Animal with transient anus discovered

Science news in pictures

Giant bee spotted

Science news in pictures

New mammal species found inside crocodile

New Mexico Museum of Natural History

Science news in pictures

Fabric that changes according to temperature created

Faye Levine, University of Maryland

Science news in pictures

Baby mice tears could be used in pest control

Science news in pictures

Final warning to limit "climate catastrophe"

Science news in pictures

Nobel prize for evolution chemists

Science news in pictures

Nobel prize for laser physicists

Science news in pictures

Discovery of a new species of dinosaur

Science news in pictures

Birth of a planet

Science news in pictures

New human organ discovered that was previously missed by scientists

Science news in pictures

Previously unknown society lived in Amazon rainforest before Europeans arrived, say archaeologists

Science news in pictures

One in 10 people have traces of cocaine or heroin on fingerprints, study finds

Science news in pictures

Nasa releases stunning images of Jupiter's great red spot

In sub-Saharan Africa, BCG is often given with delay. Currently, only around 50 per cent of all children, irrespective of weight, receive BCG at birth.

If our results are correct, it would be possible to prevent 200,000 babies dying each year simply by making sure that all children received the BCG vaccine at birth.

Diphtheria, tetanus and pertussis (DTP) vaccine is a non-live vaccine against three serious and potentially deadly diseases. So it has been assumed that introducing it would reduce overall mortality.

But when we tested what had happened when the DTP vaccine was introduced in Guinea-Bissau, we were very surprised. In spite of protecting against the diseases, DTP-vaccinated children had fivefold higher mortality than children who didn’t receive the vaccine.

We have repeated this finding many times. Protection against diphtheria, tetanus and pertussis seems to come at a very high price: increased risk of dying from other infections, such as respiratory infections, particularly for females.

Translated into absolute numbers, the results indicate that the use of DTP vaccine in sub-Saharan Africa may cost tens of thousands of female lives every year.

These are just two examples among many studies done by our team. Besides BCG, we have found beneficial non-specific effects of the live measles, smallpox and oral polio vaccines.

And besides DTP, we have found negative effects in females of the non-live pentavalent vaccine (which combines immunisation against five diseases), as well as the inactivated polio, hepatitis B and H1N1 influenza vaccines, and we also predicted a negative effect of the new malaria vaccine in females.

Not many places have the kind of data needed to conduct these studies, but other research groups are now starting to replicate our findings in other poor regions of Africa and Asia.

The same patterns have also been seen in wealthy countries. For instance, a recent US study found that the risk of getting hospitalised for other infections was halved among children who had a live versus a non-live vaccine.

The World Health Organisation recently reviewed the evidence for non-specific effects of the live BCG and measles vaccine and the non-live DTP vaccine and concluded that BCG and measles-containing vaccines could reduce overall mortality by more than expected, while higher all cause mortality may be associated with receipt of DTP.

Effect of vaccines on the immune system

The immune system has traditionally been divided into the innate and the adaptive immune system, with the innate seen as the first line of defence, with no memory of previous pathogens.

The adaptive has been seen as the place where the memory of disease organisms develops, which can be measured in the antibodies the disease creates. The protective effect of vaccines has largely been ascribed to the ability to induce antibodies.

However, recent research has taught us that the immune system is more complex. The innate immune system also learns when exposed to a disease organism.

In a recent experiment, we showed that volunteers who received a BCG vaccine four weeks before a yellow fever vaccine had much less yellow fever virus in the blood, and this was because BCG vaccine trained their innate immune cells to become more vigilant.

So we now have evidence that a vaccine can change the immune response to subsequent unrelated infections in humans. This goes a long way to explaining how vaccines can influence other diseases and overall health.

Hard to find what you’re not looking for

Vaccines have been used for centuries. So if they have such profound effects on the risk of other diseases, why didn’t we discover this a long time ago? The short answer is that you can’t discover what you’re not looking for.

موصى به

Everybody has been convinced that vaccines affected only the target infection, so their effect on other infections and overall health was not studied. So while there are many studies that show that vaccines have protective effects, there is no data that shows that vaccines فقط have protective effects.

It is time to change our perception of vaccines: they are not merely a protective tool against a specific disease they affect the immune system broadly. In the case of live vaccines, the immune system is strengthened. In contrast, non-live vaccines seem to have a negative effect on the immune system in females.

The latter finding is an obvious cause for concern, particularly since it would be undesirable to stop using, say, the DTP vaccine, as it protects against three severe diseases.

Fortunately, there is something to do. It appears that if a live vaccine is given after a non-live vaccine, the negative effect of the non-live vaccine may be mitigated. So there is an urgent need for studies testing different sequences of live and non-live vaccines.

Studies into the overall health effects of vaccines are providing new insights about the immune system and how it may be trained by vaccines.

Live vaccines seem to be potent immune trainers, and with this new knowledge we may be able to reduce global child mortality by more than a million deaths a year. With smarter use of vaccines, we may also be able to reduce disease and improve child health in wealthy countries.

Christine Stabell Benn is a professor of global health at the University of Southern Denmark. This article originally appeared on The Conversation


Harmful Bacteria Masquerade as Red Blood Cells to Evade the Immune System

Even single cells must sometimes be masters of disguise.

Various types of harmful bacteria, for example, masquerade as human cells to evade the immune system, blanketing their surfaces with molecules that resemble our own. The clever trick effectively gives the pathogens “cloaks of invisibility,” says David Gonzalez, a biochemist and microbiologist at the University of California, San Diego.

Now, Gonzalez and his team have discovered a new form of this microbial mimicry that’s especially macabre. To avoid being snuffed out by the immune system, the bacteria that cause strep throat tear apart red blood cells and then dress themselves in the debris, as reported today in the journal Cell Reports.

When this strategy works, the bacteria, called Group A Streptococcus (group A strep), remain concealed while they wreak havoc on the body, the study’s mouse experiments show. But when a protein in the bacteria responsible for the sanguine disguise is snipped out of the strep genome, the microbes are left exposed, allowing the immune system to attack the pathogens and prevent a potentially deadly infection.

Understanding the biology behind group A strep’s bloody disappearing act might aid the search for new drugs that “uncloak the bacteria so they can be effectively cleared or killed,” says Martina Sanderson-Smith, a molecular microbiologist at the University of Wollongong in Australia who wasn’t involved in the study. “This is an example of discovery science at its best.”

Among pathogens, group A strep is something of a Swiss Army knife. These versatile microbes can colonize the skin, throat, genitals and more, and they infect hundreds of millions of people each year. Many infections don’t progress further than an annoying rash or sore throat, but under more dire circumstances, the bacteria can threaten lives with conditions like rheumatic fever, toxic shock syndrome or flesh-eating disease.

A microbiologist at the Max-Planck-Institute for Infection Biology prepares a bacterial colony of the strain الأبراج العقدية, the primary species in group A strep, on a blood agar plate. (Wolfgang Kumm / Picture Alliance via Getty Images)

Though antibiotics against group A strep exist, resistance to some drugs is growing among strains worldwide, and no vaccines are commercially available. Finding new treatments to combat these pathogens, Gonzalez says, could prevent some of the 500,000-plus deaths they cause annually.

Much of how group A strep manages to outsmart the body’s defenses remains mysterious. To better understand the bacteria’s elusive ways, Gonzalez and his lab have spent the past few years studying the suite of molecules produced by the pathogen during infection. Some of these molecules stick to red blood cells, including a handful of proteins that can rip the cells to shreds.

But when the researchers used nanoparticles coated with pieces of blood cells as bait, they snared a new protein called S protein. Instead of tearing blood cells apart, this molecule allowed the bacteria to cling to the pieces left behind.

At first, the seemingly innocuous stickiness of S protein baffled Gonzalez and his team. But they soon realized it might allow the bacteria to pass as the very cells they’d destroyed—the microscopic equivalent of wolves in sheep’s clothing.

The deception is an unusual tactic, but an effective one, says co-first author Anaamika Campeau, a biochemist in Gonzalez’s lab. To hide any features that might incriminate group A strep as foreign invaders, the microbes plaster themselves with pieces of cells the immune system sees all the time and knows not to attack, she explains. “Once we kind of came to that idea, it all sort of fell into place.”

The interaction between group A strep and red blood cells was so strong that the bacteria turned bright crimson when plopped into solutions of human blood. Immune cells, flummoxed by the bloody disguise, largely failed to capture and kill the would-be invaders.

When the researchers generated a mutant strain of the bacteria that couldn’t make S protein, however, it struggled to disguise itself, turning only faintly pink in the presence of blood. The modified pathogens didn’t fool the immune cells, which quickly gobbled up their targets.

Normal group A strep (right) turn bright red when they’re mixed with red blood cells, disguising themselves as the blood cells. Group A strep missing S protein (middle) are only faintly pink. A strain with S protein added back (right) look normal. (Wierzbicki et al. / Cell Reports 2019)

To test the potency of S protein’s evasive effects, the researchers then injected each of the two bacterial strains into mice. While nearly all the animals infected with typical group A strep rapidly lost weight and died, every mouse that got the mutant microbes survived and remained at a healthy size.

The difference was so striking that, at first, Gonzalez and his team were certain they’d made a mistake. But even with more than the lethal dose of mutant bacteria, he says, “the mice were still just as happy as can be.”

Microbes mimicking host cells isn’t a new biological trick, says Tiara Pérez Morales, a molecular microbiologist at Benedictine University who wasn’t involved in the study. But the new study puts a plot twist on an old story. “They’re putting on a costume and pretending they’re red blood cells,” she says. “I don’t think I can think of anything else like it.”

The loss of S protein so severely hamstrings the bacteria that the molecule could be an appealing target for new drugs in the future, Sanderson-Smith says. Blocking the protein’s activity during infection would essentially leave the bacteria in the buff, helping immune cells identify and destroy the pathogens.

A graphical abstract of pathogen Group A Streptococcus camouflaged as red blood cells. (Dorota Wierzbicki)

Gonzalez hopes that S-protein-based treatments will go beyond simply unmasking group A strep. After receiving a hefty dose of the mutant bacteria, mice began to churn out immune proteins—an indication, he says, that the altered strain had alerted the body to its presence without causing it serious harm. The microbes, it seemed, had become a living vaccine.

The team then conducted a final experiment, dosing mice with either the mutant bacteria or a saline solution before reinfecting them with normal group A strep three weeks later. While 90 percent of the animals given saline died within ten days, seven out of the eight mice that had first been exposed to the mutant strain pulled through.

“That was exciting to see,” says Pérez Morales, adding that the findings could prove especially significant if they can be repeated in other members of the Streptococcus genus, which includes several other pathogens that appear to also make S protein.

But Pérez Morales and Sanderson-Smith caution that a lot more needs to happen before human vaccination can be considered. Microbes and the immune cells they parry with are extremely complex and ever-evolving, and what works in mice doesn’t always translate into people. Other vaccine candidates have shown promise over the years, but they’ve encountered several hurdles that have kept them out of the clinic.

Still, as the issue of antibiotic resistance continues to balloon worldwide, this study highlights the importance of taking creative new approaches to treatment. “We need alternatives,” Pérez Morales says. “We can’t just keep hitting this problem with antibiotics.”


شاهد الفيديو: أمراض جهاز المناعة ما هو المرض المناعي. اعرف مرضك. الاستشاري (كانون الثاني 2023).