Immunologi

Immunologi

[Op]

INTRODUKTION

* Medfødt Immunitet * Tillært Immunitet

Non-specifikke Specifikke immunitet

Vævsbarrierer mod infektion Aktive

Kemisk barrierer Lymocytter

Fagocytter B-lymfocytter

Inflammation T-lymfocytter

Introduktion:

Dit immunsystem arbejder døgnets 24 timer på mange forskellige måder, men det fungerer stort set uden at du lægger mærke til det. Når du en gang i mellem lægger mærke til det er det faktisk når det svigter på den ene eller anden måde. Du lægger også mærke til det når det ind i mellem har en effekt du kan se eller mærke.

Når du for eksempel skærer dig slipper mange forskellige typer af bakterier og vira igennem huden og ind i din krop. Når du får en splint i fingeren vil du have et lille stykke træ som fremmedlegeme siddende i din krop. Dit immunsystem sørger for at fjerne de indtrængende organismer, mens huden heler og hullet forsegles. I sjældne tilfælde fejler immunsystemet og såret bliver inficeret. Såret bliver betændt og vil ofte fyldes med pus. Betændelse og pus er eksempler på at immunsystemet udfører sit arbejde.

Når du bliver stukket af en myg, får du oftest en lille rød, kløende hævning. Dette er også et tegn på at dit immunsystem virker.

Hver dag inhalerer du tusindvis forskellige bakterier og vira som svæver frit i luften. Dit immunsystem uskadeliggør dem uden problemer. En gang i mellem slipper nogle af disse dog forbi dit forsvar og du bliver f.eks. forkølet, får influenza eller værre. Forkølelse eller influenza er synlige tegn på at dit immunsystem fejlede og ikke fik stoppet den indtrængende bakterie eller virus. Men det faktum at du kommer over forkølelsen eller influenzaen er det synlige tegn på at immunsystemet sejrede

Hver eneste dag spiser du også i tusindvis af bakterier og vira, og igen bliver de fleste uskadelig- gjort af spyttet eller mavesyren. Indimellem slipper nogle igennem og giver dig maveonder af den ene eller anden slags. Opkast eller diarrhea er synlige effekter.

Nogle gange arbejder immunsystemet uhensigtsmæssigt eller ukorrekt og det medfører problemer. Nogle mennesker har forskellige former for allergier. Det er immunsystemet, der overreagerer på forskellige stimuli. Nogle mennesker har sukkersyge fordi deres immunsystem har angrebet deres egne celler i bugspytkirtelen og destrueret dem. Nogle mennesker har leddegigt, fordi immun- systemet har reageret ukorrekt overfor cellerne i leddene. Mange forskellige sygdomme er faktisk på grund af en fejl reaktion i immunsystemet.

Immunsystemet er en fælles betegnelse for et samarbejde mellem en samling af molekyler, celler og organer, hvis kompleksitet gør os i stand til at

Immunsystemets organer er placeret ud over hele kroppen. Man kalder dem gerne lymfoide organer, da de tager sig af vækst, udvikling og fordeling af lymfocytterne, de hvide blodlegemer, som er nøglecellerne i vores immunsystem. Lymfoide organer inkluderer knoglemarven og thymus, lymfekirtlerne, milten, tonsillerne og adenoid, blindtarmen, og spredte klumper af lymfoidt væv (Peyerske patches) i tyndtarmen. Blod- og lymfekar, der transporterer lymfocytterne til og fra de forskellige strukturer, kan også henregnes til lymfoide organer.,

BLODET:

De 5 liter blod hos en person på 70 kg udgør ca. 7 % af kroppens total vægt. Blodet strømmer fra hjertet igennemarterierne, ud i kapillærerne og tilbage til hjertet gennem venerne.

Blodet består af 52-62 % plasma (hovedsagelig vand, 91,5 %)) og 38-48 % celler. Det fungerer som opløsningsmiddel for forskellige stoffer der skal transporteres rundt i kroppen. Disse stoffer udgøres af 7 % er proteiner (albuminer, 54 %, globuliner (38%), fibrinogen (7%) og andre (1%)) og 1,5 % andet. Blod er svagt alkalisk (pH = 7,40 +/- 0,05) og har en densitet lidt tungere end vand (1,057+/- 0,009)

Blodet dannes ud fra stamceller i knoglemarven, gennem en proces der kaldes hæmatopoiese. Stamcellerne producerer hæmocytoblaster, der differentierer ud til de forskellige typer af blodceller. Hæmocytoblasterne modnes til 3 typer af blodceller. De røde blodlegemer (erytrocytterne), leukocytterne (de hvide blodlegemer) og thrombocytterne (blodpladerne)

Leukocytterne er yderligere underinddelt i granulocytter (indeholder store granula i cytoplasmet) og agranulocytter (uden granula). The granulocytterne består af neutrophile (55–70%), eosinophile (1–3%), and basophile (0.5–1.0%). Agranulocytterne er lymphocytter (bestående af B celler og T celler) og monocytterne. Lymphocytterne cirkulerer i blodet og lymfen og modnes og tager ophold i lymfekirtlerne.

Der er 5000-10000 hvide blodlegemer pr mm³ og de lever i 5-9 dage. Ca. 2.400.000 røde blodlegemer produceres hvert sekund og hvert enkelt lever omkring 120 dage. Herefter nedbrydes de i milten. En sund voksen mand har ca. 5 million røde blodlegemer per mm³hvorimod en kvinde har lidt færre end 5 millioner.

Antal blodceller hos en normal voksen
Røde blodlegemer		5.0 x 10⁶/mm³
Blodplader		2.5 x 10⁵/mm³
Leukocyter		7.3 x 10³/mm³
	Neutrophile		50-70%
	Lymphocyter		20-40%
	Monocyter		1-6%
	Eosinophile		1-3%
	Basophile		<1%

T-Celler -- T lymfocytter: T lymfocytter er normalt inddelt i to overordnede typer som er funktionelt og fænotypisk forskellige. Den ene type er T-hjælpecellen (CD4+), som har en koordinerende og regulerende funktion i immunresponset. En af T-hjælpecellens hovedfunktioner er ved hjælp af sekretion af specielle faktorer (hormonlignende stoffer) at aktivere andre hvide blodceller, som så kan bekæmpe infektionen.
Den anden type T lymfocyt er T-dræber/hæmmer cellerne, som også kaldes CD8+ celler. Disse celler har direkte betydning i bortskaffelse af visse tumorceller, virusinficerede celler og til tider også parasitter. CD8+ T celler er også betydningsfulde i nedregulering af immunresponset. Begge typer af celler kan findes overalt i kroppen, men de er ofte afhængige af de sekundære lymfeorganer (lymfeknuderne og milten) hvorfra de aktiveres.

Natural Killer Celler -- Naturlige dræberceller (ofte kaldet NK-celler) har samme funktion som CD8+ T cellerne. De fungerer som effektorceller, som direkte dræber visse tumorceller (melanomer, lymfomer og celler inficerede af vira). NK celler dræber i modsætning til CD8+ (T-dræberceller) deres målceller direkte uden først at være aktiveret i lymfeknuderne. However, NK cells that have been activated by secretions from CD4+ T cells will kill their tumor or viral-infected targets more effectively.

B Celler -- B-lymfocytternes hovedfunktion er at producere antistoffer mod fremmede proteiner fra bakterier, vira og kræftceller. Antistoffer er specialiserede proteiner, som specifikt kan genkende og binde sig til et specielt protein. Produktionen og bindingen til et fremmed stof eller antigen er ofte kritisk, da det ofte indebærer, at der gives signal til andre celler, der så skal spise, dræbe eller fjerne det fremmede stof fra kroppen.

Granulocytter eller Polymorfkernede (PML) Leukocytter -- En anden gruppe af de hvide blodlegemer kaldes for granulocytter eller polymorfkernede leukocytter. Baseret på forskellige karakteristika ved bestemte farvninger inddeles granulocytterne i tre typer: neutrophile, eosinophile og basophil granulocytter, Disse celler er vigtige ved fjernelse af bakterier og parasitter fra kroppen, og de fjerner disse fremmede organismer ved at "spise" dem og nedbryde dem med deres enzymer.

Makrofager -- Makrofager er vigtige i reguleringen af immunresponset. De kaldes også entigenpræsenterende celler (APC) fordi de optager og fordøjer (nedbryder) fremmed materiale. Samtidig præsenterer de nogle af det fremmede materiales proteiner (antigener) for andre af immunsystemets celler ( T celler og B celler). This is one of the important first steps in the initiation of an immune response. Stimulated macrophages exhibit increased levels of phagocytosis and are also secretory.

T-Celler.

Funktionelt skelner man mellem to hovedtyper af T-celler, nemlig hjælpe/inducer T-celler og cytotoksiske/hæmmer T-celler. Aktiverede T-celler udskiller interleukin-2 (IL-2, T -celle vækst faktor) som stimulerer produktionen af IL-2 receptorer og dannelsen af T celler. T-hjælpe celler secernerer også IL-4, IL-5, and IL-6 (B celle vækst faktor) som medfører en dannelse og modning af B celler. Cytotoxic T cells kill host cells with surface expression of endogenously synthesized antigens, such as viral and tumor antigens. Suppressor T cells down regulate B and T cells and thus modulate humoral and cell mediated immune responses.

Two major classes of T cells are distinguished one from the other by the expression of surface markers CD4 and CD8. Helper cells are CD4+ T cells, cytotoxic/suppressor cells are CD8+ T cells. CD4 and CD8 are surface glycoproteins which function as adhesion molecules and as T cell "co-receptors" for antigen. Helper (CD4+) T cells recognize antigen presented on the surface by macrophages in the form of antigenic peptide complexed with class II MHC molecules. Class II molecules are found mainly on macrophages (and B cells) and are specialized to present antigenic peptides derived exogenously, outside of host cells, such as bacterial and other extracellular antigens. Cytotoxic/suppressor (CD8+) T cells recognize antigen presented on the surface as antigenic peptide complexed with class I MHC molecules. Class I molecules are classically known as transplantation antigens because genetic differences in these molecules induce rapid graft rejection. Class I molecules are found on virtually all cells and are specialized to present antigen synthesized endogenously, within host cells, such as cell associated viral or tumor antigens.

T cell receptors (TCRs) for antigen are antibody-like molecules located on the surface membrane of T cells. The structure of the TCR is programmed during T cell maturation by DNA rearrangements of coding segments to produce the receptor diversity needed for the specific recognition of a vast number of different antigens. The TCR is composed of two variable chains (alpha/beta, the vast majority, or gamma/delta) which are linked to one another, anchored to the surface, and provide one combining site for antigen. T cells recognize a protein antigen when it is presented to the TCR in the form of an antigenic peptide fitting in the cleft of either class I or class II molecules encoded in self MHC.

Slaget i lymfeknuden.

Image: Fighting an infection

Når Pneumococcus bakterier trænger igennem vores yderste forsvar (hud eller slimhinder) tager B cellerne og T cellerne over. Derefetr følger en serie af begivenheder, der destruerer bakterierne så man ikke får lungebetændelse.

1) Pneumococcus bakterier når frem til en en lymfeknude.

2) Makrophager spiser og fordøjer bakterierne (antigen).
3) Makrophager udstiller små fragmenter af bakterierne på deres overflade, som så kan vises til T-cellerne.
4) T-hjælpecellerne deler sig og frigiver lymfokiner, der aktiverer flere T-celler og tilkalder B-celler og makrophager til kamppladsen. Lymfokinerne aktiverer flere T-celler og tilkalder B-cellerne og flere makrofager.
5) B-celler der er specielt designet til at destruere Pneumococcus laver antistoffer, der passer til bakterierne.
6) Nogle specialiserede B-celler (plasma celler) forstærker forsvaret ved at frigøre i tusindvis af antistoffer hvert sekund.

7) Antistofferne binder sig til bakterierne og danner klumper. Disse klumper fordøjes så af makrofager.
8) Neutrophile, basophile, eosinophile og komplement frigør kemiske forbindelser som dræber bakterierne direkte.
9) Makrofager "rydder op" ved at spise og eliminere brugte komplementer og døde bakterier.

Ikke-specifikke medførte immunerespons

Det ikke-specifikke medfødte immunsystem som mennesket har fra fødslen inkluderer følgende:

forskellige typer af leukocytter (hvide blodlegemer) som angriber og eliminerer alt der bliver opfattet som fremmed eller en sygdom;

inflammation (eks. smerte og hævelse ved et infektionssted), som foranlediger, at andre af immunsystemets celler og kemiske stoffer ankommer til infektionsstedet og hjælper til med at behandle infektionen

feber (en systemisk forøgelse af den indre kropstemperatur), som skaber nogle mindre favorable omgivelser for bakterier.

interferon (et kemisk stof udskilt af virus-inficerede celler), som signalerer til andre celler, så de kan producere antivirale stoffer

komplement (en kaskade af anti-infektive proteiner) der frigives når det første protein i kaskaden kommer i kontakt med cellevæggen af visse bakterier og svampe.

Specifikke immunrespons

Det specifikke immunrespons træder i kraft når kroppen udsættes for specifikke patogener. Dette kan fremkaldes The third set of defenses is called specific immune responses because they result from exposure to specific pathogens. They may be actively acquired (for example, from vaccination or exposure to a disease) or passively acquired (for example, through the transfer of maternal antibodies from a sow that has been exposed to a specific pathogen to her piglets through the colostrum).
The specific immune responses involve a different type of leukocyte (white blood cells) than those involved in the non-specific innate immune responses. These cells are called lymphocytes and are found in higher concentrations in lymph tissue and lymph nodes. Individual lymphocytes remain largely inactive in lymph tissue, in lymph nodes, in the spleen, or roaming the body searching for evidence of a specific pathogen. Once the lymphocyte finds that evidence, it begins a series of changes including cell replication and chemical communication with other immune system components. All of these activities are directed toward mounting a defense against the particular pathogen encountered.

Der findes tre typer af specifik immunrespons:

humoral eller systemisk immunitet, hvor cirkulerende antistoffer produceres for at hjælpe til med at fjerne specifikke ekstra cellulære patogener

mucosal eller lokal immunitet, hvor antistoffer produceres og udskilles af lymfoidt væv, som findes lige under mukøse overflader i tarmene og luftvejene

cellemedierede immunitet, hvor lymfocytter direkte angriber en inficeret celle.

One result of a specific, adaptive immune response is the production of memory cells -- increased numbers of the lymphocyte type that matches the specific pathogen. Should the pathogen be encountered again, the existence of memory cells helps the body respond faster. This memory effect is also called the anamnestic response. It happens only when immunity has been actively acquired, either as a result of natural infection or vaccination.

Figure 1-8: Cellular and Humoral Immunity

Overview of the humoral and cell-mediated branches of the immune system. The humoral response involves interaction of B cells with antigen (Ag) and their differentiation into antibody-secreting plasma cells. The secreted antibody (Ab) binds to the antigen and facilitates its clearance from the body. The cell-mediated responses involve various subpopulations of T cells that recognize antigen presented on self-cells. T_H cells respond to antigen by producing cytokines. T_C cells respond to antigen by developing into cytotoxic T lymphocytes (CTLs), which mediate killing of altered self-cells (e.g., virus-infected cells).

Antigener og antistoffer:

Antigener er fremmede stoffer som inducerer en eller anden form for immunrespons: Typisk har de en molekylvægt på mere end 10.000 daltons. Gode antigener inkluderer komplekse polysaccharider. Nukleinsyrer er typisk fremmede stoffer som fremkalder en eller anden form for immunrespons

Good antigens include proteins, complex polysaccharides. Nucleic acids not typically good antigens, nor are simple polysaccharides (e.g. glycogen). Low molecular weight molecules are not antigenic.

Antistoffer: proteiner som findes i serum. De kaldes også for gammaglobuliner, da de findes i gammaregionen når man laver elektroforese på serumproteinerne.

Antistoffer = gamma globuliner = immunoglobuliner.

Alle antistoffer er opbygget af den samme grundenhed, der består af et Y-formet molekyle, der så igen udgøres af 2 lette aminosyrekæder og 2 tunge aminosyrekæder, indbyrdes bundet sammen af disulfidbindinger (se figur). Nogle antistof-klasser (IgM) findes som multimerer, hvori der indgår flere grundenheder, som er bundet sammen.

IgG er det mest almindelige antistof i blodet og lymfen, men IgM er det første antistof der optræder.

Typer af antistoffer.

IgG; bivalent (2 bindings steder), det mest almindelige antistof, idet det udgør mellem 70-75% af antistofferne. De findes i blod og lymfe. Det er det eneste antistof der kan passere placenta (moderkagen). s the major circulating antibody which enters tissues freely, and participates in diverse immune events. The IgG antibodies represent a large vocabulary of antigen recognition molecules. Der findes 4 undergrupper (IgG1 til 4). IgG (og IgM) aktiverer komplementsystemet.
IgM; decavalent (10 bindings steder), udgør 10% af antistofferne. Det er det første antistof der dannes efter mødet med et nyt antigen. Det findes i blodet og lymfen. Binds most avidly (more binding sites than other Ab types) multivalent antibody, capable of capturing and binding antigens to form large insoluble complexes which are readily cleared from the blood. The isohemagglutinins (anti-A, anti-B), rheumatoid factor, and antibodies to micro-organisms are IgM. IgM levels may be elevated in patients with delayed patterns of food allergy, and probably manifest a protective defense response.
IgA; bivalent (2 bindings steder), har sekretoriske egenskaber, der tillader molekyler at trænge gennem membraner og virke i våde overflader (svælget, luftrøret, langs tyndtarmen, vagina osv.). Udgør 15 % af alle antistoffer. Findes i store mængder i sekreter som spyt, mælk, tårer og gastrointestinale sekreter. IgA er også et betydningsfuldt og effektivt antistof andre steder end de mukøse væv, specielt det centrale nervesystem. IgA forhindrer binding af mikroorganismer til de mukøse overflader.
IgE; bivalent; udgør ca. 0.000005% af det totale antal antistoffer. Ansvarlig for allergiske og hypersensitive reaktioner, som ved f.eks høfeber og astma. Its "normal" function seems to be in anti-parasite defense. This class of immunoglobulins is distributed throughout the body, although the cells synthesizing IgE are predominantly found in association with mucosal tissues. IgE attaches to mast cells and acts as a receptor to antigen. IgE-bearing cells are found in large numbers in the neonatal GALT, which on maturation revert to IgA and IgM synthesis. Little is known of the traffic of IgE-bearing or IgE-producing cells. If there is traffic of IgE cells it is less extensive than the IgG system ; IgE is not found in breast milk, and only in very low amounts in other secretions such as saliva.
IgD; bivalent, kan kun spores i blodet, men findes på overfladen af B-celler og fortæller B-cellerne, at de skal starte antistofproduktion. Selvom der kun er 5 typer antistoffer er der potentielt millioner af specifikke antistoffer. Forskellene fremkommer ved de variable strukturer i antistofferne.

Et antistof immunoglobulin er et "Y" formet molekyle, bestående

af to identiske "lette" og "tunge" kæder af aminosyrer.

Den variable del af molekylet udgøres af de N-terminale aminosyrer

(ca 110-130 aminosyrer) på de lette og tunge kæder.

Den variable del er ansvarlig for bindingen til antigenet.

Den konstante del af antistoffet udgøres af de C-terminale aminosyrer.