Blodet og kroppens forsvarsystem, del 2. MFEL1010 H2008, Torunn Bruland, IKM, DMF, NTNU

Transkript

1 Blodet og kroppens forsvarsystem, del 2 MFEL1010 H2008, Torunn Bruland, IKM, DMF, NTNU 1

2 Oversikt I: kapittel 11 Blodets hovedoppgaver Blodets sammensetning og egenskaper Hemostase -mekanismer for å stanse blødning Blodgrupper Diagnostiske blodtester II: kapittel 14 Immunsystemet Immunresponser Når immunsystemet er i uorden. HIV og ervervet immunsviktsyndrom Blodet og kroppens forsvarssystem, MFEL1010 H2008, Torunn Bruland, IKM, DMF, NTNU 2

3 Kroppens forsvarsmekanismer 3

4 Hvordan vet immunsystemet at et materiale er kroppsfremmed? Science & Society Picture Library 4

5 Immunsystemets oppbygging og struktur 5

6 Lymfatiske vev og organ Lymfatisk vev Tonsiller Lymfeknuter Fjerning av palanine tonsill_animasjon 6

7 Lymfatiske vev og organer; Milt Milt_animasjon 7

8 Lymfatiske vev og organer; Thymus Trachea Lymph nodes Thymus gland Lobule Capsule Trabecula Cortex Medulla Fat Heart Thymic corpuscle Blood vessels (a) (b) Trabecula Lobule Cortex Medulla (c) Thymic corpuscle LM 10x 8

9 Lymfesystemet og immunitet Arterial circulation Venous circulation Heart (a) Lymphatic capillary Lymphatic vessels (b) Valves Lymph (e) Fluid Small intestine Lymph node (filters lymph) (c) Lacteals absorb fats (f) Lymphatic trunks and ducts (d) Chyle (g) Thoracic duct Spleen (filters blood) (h) Red bone marrow Bone (i) B cells Pre-T cells Pre-T cells T cells Thymus (j) B and T cells All lymphatic tissues (k) B and T cells Blood capillaries 9

10 Immunsystemet har mange våpen 10

11 Oversikt I: kapittel 11 Blodets hovedoppgaver Blodets sammensetning og egenskaper Hemostase -mekanismer for å stanse blødning Blodgrupper Diagnostiske blodtester II: kapittel 14 Immunsystemet Immunresponser Når immunsystemet er i uorden. HIV og ervervet immunsviktsyndrom Blodet og kroppens forsvarssystem, MFEL1010 H2008, Torunn Bruland, IKM, DMF, NTNU 11

12 Hvordan virker immunsystemet ditt? 12

13 Immunitet (= fri for eller uberørt av ) ervervet eller medfødt uimottakelighet overfor en sykdom eller et giftstoff To typer forsvarsmekanismer Uspesifikke (medfødte eller naturlige) Spesifikke Det uspesifikke og det spesifikke forsvaret kalles samlet for IMMUNSYSTEMET 13

14 Uspesifikke forsvarsmekanismer Virker mot et vidt spekter av kroppsfremmede stoffer Medfødt Blir ikke mer effektivt ved gjentatte angrep Består av ulike celler + hjelpestoffer Hovedfunksjoner a) Skal hindre smittestoffer i å komme inn i kroppen b) Skal hindre smittestoffer i å spre seg i kroppen YTRE FORSVAR + INDRE FORSVAR 14

15 Det uspesifikke forsvaret DET YTRE FORSVARET ~hud ~slimhinner ~svette, ~talgkjertler ~flimmerhår ~lav PH ~flora av ufarlige mikroorganismer DET INDRE FORSVARET 1. det uspesifikke celleforsvaret 2. ikke-cellulære faktorer 15

16 How big 16

17 Ikke-cellulære faktorer i det uspesifikke forsvaret Komplementsystemet overflatekjemikalier lysozymes histamin kinin komplement interferon prostaglandiner leukotriner pyrogener 17

18 Det uspesifikke celleforsvaret = storspiser småspiser 18

19 Fagocytose En hvit blodcelle spiser en bakterie Kjemotakse: tiltrekning eller frastøting av celler ved kjemisk påvirkning Fagocytose: opptak av bakterier og partikler i nøytrofile celler eller makrofager ved endocytose 19

20 Betennelse / inflammasjon Kroppens lokale reaksjon på en infeksjon eller skade Ensartet uavhengig av årsak Hensikt: Ødelegge eller inaktivere fremmede organismer Fjerne skadet vevs - og cellerester Legge forholdene til rette for helingsprosessen De klassiske tegn på inflammasjon er hevelse, rødme, smerte og nedsatt funksjonsevne INFLAMMASJON er kroppens reaksjon på en vevsskade En betennelse som skyldes mikroorganismer kalles INFEKSJON 20

21 Det spesifikke immunforsvaret a. gjenkjennelse b. respons c. hukommelse T CELL 21

22 Det spesifikke immunforsvaret deles i to: 1) Det humoral eller antistoffavhengige immunforsvaret 2) Det cellulære immunforsvaret De fleste antigenene stimulerer begge systemene T CELL 22

23 Det spesifikke immunforsvaret aktiveres av antigener Antigener: alle molekyler som kan starte en spesifikk immunrespons (ofte store molekyler) Kroppsfremmede: Bakterier, virus og andre mikroorganismer som kan forårsake sykdom Pollen, mat, medikamenter, dyrehår og lignende kan føre til en overreaktivt immunreaksjon kalt en allergisk reaksjon Antigener som produseres i kroppen brukes som markører for å skille mellom egne celler og kroppsfremmede stoffer Respons på egne antigen kan gi vevsskader og autoimmune sykdommer Haptener: små molekyler som ikke er virksomme i seg selv men som kan bli antigener om de kobles til større bæremolekyler 23

24 Både det antistoffavhengige og det cellulære immunforsvaret involverer aktivering av lymfocytter Stem cell Pre-B cell Red bone marrow Pre-T cell B cell Circulation Circulation Pre-T cell Thymus T cell Circulation B cell T cell Lymph node 24

25 Aktivering av lymfocytter 1. Lymfocyttene må kunne gjenkjenne antigenet 2. Etter gjenkjennelsen må lymfocyttene kunne øke i antall for effektivt å kunne ødelegge det kroppsfremmede materialet 25

26 Aktivering av lymfocytter: antigendeterminant /epitop Different antigenic determinants Antigen Antigen-binding site Variable region Plasma membrane Cell exterior Constant region major histocompatibility complex (MHC) Vevstypemolekyl festet til plasmamembranen. Har variable regioner som kan binde antigen Cell interior (ble først oppdaget på leukocytter og kalles derfor ofte HLA - humant leukocytt antigen) 26

27 Det finnes to typer vevstypemolekyler MHC klasse I. Finnes på overflaten til alle celler med kjerne. Fragmenter av de proteinene cellen syntetiserer presenteres hele tiden på cellens overflate bundet til MHC I. Defekte celler og kreftceller produserer avvikende proteiner som immunforsvaret kan gjenkjenne. Like displaying a flag saying Kill me! MHC klasse II. Finnes bare på overflaten av B-celler, makrofager og andre profesjonelle antigenpresenterende celler. Display of MHCII with foreign antigen is like Rally round the flag, stimulates other immune system cells to respond to the antigen. 27

28 Antigenprosessering og MHC klasse I 1. Foreign proteins or selfproteins within the cytosol are broken down into fragments that are antigens. 2. Antigens are transported into the rough endoplasmic reticulum. 3. Antigens combine with MHC class I molecules. 1 Protein fragments (antigens) 2 3 MHC class I molecule 4. The MHC class I/antigen complex is transported to the Golgi apparatus, packaged into a vesicle, and transported to the plasma membrane. 5. Foreign antigens combined with MHC class I molecules stimulate cell destruction. Protein Membrane Lumen Rough endoplasmic reticulum Golgi apparatus Foreign antigen Self-antigen 6. Self-antigens combined with MHC class I molecules do not stimulate cell destruction. Antigenprosessering_animasjon 28

29 Antigenprosessering and MHC klasse II 1. The unprocessed extracellular antigen is ingested by endocytosis and is within a vesicle. 2. The antigen is broken down into fragments to form processed antigens. Vesicle containing MHC class II molecules 3. The vesicle containing the processed antigen fuses with vesicles produced by the Golgi apparatus that contain MHC class II molecules. The processed antigen and the MHC class II molecule combine. 4. The MHC class II/antigen complex is transported to the plasma membrane. 5. The displayed MHC class II/antigen complex can stimulate immune cells. 1 Unprocessed antigen 2 Vesicle containing processed antigen MHC class II molecule Processed antigen 29

30 Oppsummering MHC klasse I 1 Antigens (protein fragments) 2 3 MHC class I molecule MHC class I/ antigen complex Stimulates cell destruction Protein Membrane Lumen Rough endoplasmic reticulum Golgi apparatus Foreign antigen MHC class I molecule Self-antigen MHC klasse II Normally does not stimulate cell destruction Vesicle containing MHC class II molecules 2 1 Foreign antigen Vesicle containing processed foreign antigens MHC class II molecule Processed foreign antigen MHC class II/ antigen complex Stimulates immune cells 30

31 For å kunne arbeide effektivt er immuncellene avhengig av å samarbeide Noen ganger kommuniserer immuncellene ved direkte fysisk kontakt og noen ganger ved å frigi kjemiske signalmolekyler. 31

32 Antigenpresentasjon From 32

33 Dentrittiske celler (DC) er viktige antigenpresenterende celler Dendrittisk celle T-celle En T-celle og en dendrittisk celle kommuniserer 33

34 Kostimulering First signal MHC Processed class II antigen molecule T-cell receptor Macrophage Helper T cell Cytokine receptor Costimulation by cytokines MHC class II molecule Macrophage Helper T cell CD4 B7 CD28 Costimulation by surface molecules 34

35 Lymfocyttproliferasjon Cellene fra de opprinnelige klonene må dele seg før antigenet kan bli effektivt angrepet 1. Proliferasjon av T-hjelpeceller 2. Proliferasjon av T- angrepsceller 3. Proliferasjon av B-celler 35

36 Proliferasjon av T-hjelpeceller Antigen 1 Macrophage Antigen processed MHC class II molecule 2 Processed antigen T-cell receptor B7 CD4 CD28 Interleukin-1 Helper T cell 3 Costimulation Interleukin-1 receptor Helper T cell Interleukin-2 4 Interleukin-2 receptor 5 Daughter helper T cell Daughter helper T cell 6 7 Helper T cell can be stimulated to divide again Helper T cell can stimulate B cells or effector T cells 36

37 Proliferasjon av T-angrepsceller MHC class I molecule 1 2 Processed antigen T-cell receptor Target Cell Cytotoxic T Cell Helper T cell CD8 3 Interleukin Daughter T cell Daughter T cell 37

38 Det cellulære spesifikke immunforsvaret 38

39 Et sterkt immunforsvar kan drepe kreftceller 39

40 T-angrepscellenes virkemåte: Etter at de antigenmerkede cellene er bundet frigjør T- angrepscellene poredannende proteiner, eg. PERFORIN. De fester seg til membranen til de bundne cellene, som ødelegges på grunn av lekkasje gjennom porene. 40

41 Proliferasjon av B-celler 2 3 B-cell receptor MHC class II molecule Processed antigen T-cell receptor 1 B cell Helper T cell Unprocessed antigen CD4 4 5 Interleukins 6 Daughter B cell Daughter B cell 7 Antibodies 41

42 Det antistoffavhengige, spesifikke immunforsvaret Fra 42

43 B-celler produserer og skiller ut antistoff Antigen-binding sites Complement-binding site Site of binding to macrophages, basophils, and mast cells. Mike Clark, Cambridge University 43

44 Antistoffenes virkemåte 44

45 Ervervet immunitet Ervervet immunitet gjennom vaksine_animasjon Individets eget immunforsvar reagerer på antigen introdusert gjennom naturlig eksponering Individetets eget immunforsvar reagerer på antigen som tilføres systemet gjennom en vaksine 45

46 Oversikt I: kapittel 11 Blodets hovedoppgaver Blodets sammensetning og egenskaper Hemostase -mekanismer for å stanse blødning Blodgrupper Diagnostiske blodtester II: Immunsystemet Immunresponser Når immunsystemet er i uorden. HIV og ervervet immunsviktsyndrom Blodet og kroppens forsvarssystem, MFEL1010 H2008, Torunn Bruland, IKM, DMF, NTNU 46

47 Allergi inntreffer når immunsystemet reagerer på substanser (allergener) som vanligvis er ufarlige og som hos de fleste ikke fører til immunrespons. De vanligste allergiske lidelsene er høysnue, eksem, astma, matvareallergi. Pollenallergi_animasjon 47

48 Autoimmune diseases When the immune system mistakes self tissues for nonself and mounts an inappropriate attack, the result is an autoimmune disease. 48

49 Female:Male Ratios in Autoimmune Diseases Hashimoto's disease/hypothyroiditis Systemic lupus erythematosus Sjogren's syndrome Antiphospholipid syndrome Primary biliary cirrhosis Mixed connective tissue disease Chronic active hepatitis Graves' disease/hyperthyroiditis Rheumatoid arthritis Scleroderma Myasthenia gravis Multiple sclerosis Chronic idiopathic thrombocytopenic purpura 50:1 9:1 9:1 9:1 9:1 8:1 8:1 7:1 4:1 3:1 2:1 2:1 2:1 49

50 HIV: human immunodeficiency virus Aids_movie 50

51 HIV angriper og dreper viktige immunceller Attachment Maturation Envelope RNA Capsid Penetration Uncoating Reverse transcription Regulatory protein Structural protein Budding Assembly New genome DNA HIV- infiserte celler produserer store mengder virus Nye kopier av HIV på overflaten av en infisert T-hjelpecelle 51

52 HIV og ervervet immunsviktsyndrom, AIDS (Aquired immunodeficiency syndrome) 52

53 HAART (Highly Active Antiretroviral Therapy) er en kombinasjon av tre eller flere stoffer som angriper HIVviruset på flere måter. 53

54 Oversikt I: kapittel 11 Blodets hovedoppgaver Blodets sammensetning og egenskaper Hemostase -mekanismer for å stanse blødning Blodgrupper Diagnostiske blodtester II: kapittel 14 Immunsystemet Immunresponser Når immunsystemet er i uorden. HIV og ervervet immunsviktsyndrom Blodet og kroppens forsvarssystem, MFEL1010 H2008, Torunn Bruland, IKM, DMF, NTNU 54

55 INNATE IMMUNITY Antigen Mechanical mechanisms Neutrophils, macrophages, basophils, and eosinophils Chemical mediators Interferons prevent viral infections. ADAPTIVE IMMUNITY Macrophage Helper T cell Inflammation and phagocytosis cause destruction of the antigen. Macrophage presents processed antigen to helper T cell (see figure 22.17). Helper T cell proliferates and secretes cytokines. Cytokines and antibodies enhance inflammation and phagocytosis. Helper T cell Helper T cell Helper T cell can activate a B cell B cell Cytotoxic T Helper T cell can activate a cytotoxic T cell B cell proliferates and differentiates. Cytotoxic T cell proliferates and differentiates. Plasma cell Memory B cell Memory T Cytotoxic T cell Antibodies Direct effects against antigen Antibody-mediated immunity Responsible Lysis of cells Cytokines for adaptive immunity expressing antigen Cell-mediated immunity 55

56 Allergi_animasjon Flottbitt_animasjon Lupus_animasjon Lærebok Seeley, Stephens, Tate: Essentials of Anatomy and Physiology, 6. edition, ISBN: X. Chapter 11 and 14. Nettsider CellsAlive.com: Animations and images of human cells. A great resource for novices PHYSIOLOGY LECTURE OUTLINES /m1/s7/trm1s7_3.htm 56