مواضيع المحاضرة: Types of Inflamations
background image

1

 

 

Course: Immunology 

Lecturer: Dr. Weam Saad 

Lecture: Inflammation

  

  

Factors affecting Innate Immunity: 

1.  Species; e.g. Human not affected by plants pathogens. 
2.  Race; genetic play role in this factor e.g.  all members of particular race 

are resistance to certain infections like people of African race are 
resistant to malaria. 

3.  Individual Factors include: 

  Age: increased age causes increase ability to get infections. Also, 

new born are more susceptible to infections due to immature 
immune system. 

  Hormones: e.g. Stress causes release of steroid hormones causing 

easy to get infections. Also hyperthyroidism can cause immune-
suppression. 

  Nutrition: vitamins play role in good immunity, also some viruses 

do not multiply in people with malnutrition.  

4.  Geographic location, this factor affects on normal flora composition and 

exposure to the epidemic disease. 

 

Inflammation  

It is the innate response of living tissues to any injury or damage in the 

site of infection. It is a reaction and an ordered process mediated by the 
inflammatory mediators produced by injured tissues and immune cells. This 
process consists of four major events: 

1.  Increased blood supply to the region. 
2.  Increased capillary permeability in the affected area (vasodilation). 
3.  Increase the degree of temperature (fever).  
4.  Migration of W.B.Cs from the blood vessels into the tissues. 


background image

2

 

 

Neutrophils  are  the  first  cells  reach  inflammatory  sites  followed  by 

macrophages  and  lymphocytes  in  order  to  generate  an  immune  response. 
Inflammatory mediators include; complement system protiens, fibrin, clotting 
plasmin, kinin system, prostaglandin, serotonin, histamine, etc. the function of 
these mediators is very important to initiate the immune response.  

The Importance of inflammation 

1.  Limitation of the infection and make it localized. 
2.  Control the infection by stop spreading of infectious organisms to 

the surrounding healthy tissues by forming the fibrin clot around. 

3.  Activation of the immune system to generate the proper immune 

response against the pathogen. 

 

Types of inflammations 

1.  Acute inflammation 

The  most  common  type  of  inflammations  characterized  by  swallow, 

pain, redness and heat at the site of inflammation due to Odema (or edema), 
increase blood supply and toxic effects of inflammatory products on nerves 
in the site of inflammation the most important sign of acute inflammation is 
exudate formation. 

Exudate  defined  as  the  odema  inflammatory  liquid  forms  during  acute 

inflammations contain high levels of protein, many inflammatory cells, low 
glucose, pus and sometimes fibrin clot. The importance of exudates is: 

A. Killing causative pathogen. 
B. Dilution of toxins in the site of inflammation. 
C. Media for immune response (Abs reaction with Ag). 
D. Localization of infection and stop spreading. 

 

Pus: it is the solid components of inflammatory exudates contain living and 
dead neutrophils and the debris of dead cells of necrotic tissues. 

 

 


background image

3

 

 

Steps of Acute inflammation 

1.  After infection, increase permeability of blood vessels in the infected 

site. 

2.  Formation of exudate which contain proteins (e.g. Albumin, 

Immunoglobulins, plasmin and fibrin). 

3.  Aggregation of RBCs due to congestion. 
4.  Migration of PMNs (polymorph nucleus cells) to the site of 

inflammation), followed by monocytes by the effect of chemotaxis. 

5.  Vesicular changes in the site of inflammation. 
6.  Repair damage: [re-absorption of liquids, regeneration of damaged cells 

of infected tissues by repair blood vessels and fibroblast cells. This 
process is called regerntion and that is the end of inflammation.  

 

 Factors affect the repair are: 

1)  Neutrition (vit D and C). 
2)  Medications and drugs e.g. antibiotics increase repair while cortisone 

drugs decrease due to prevent new blood vessels formation. 

 
Types of acute inflammations: 

   Acute  inflammations  can  be  classified  according  to  the  type  of  exudates   

formed as following: 

1)  Serous inflammation (the exudate is serum e.g.: Tuberculosis). 
2)  Mucoid  or  catarrhal  inflammation  (the  exudate  is  mucous  e.g.  flue  or 

influenza). 

3)  Fibrinous inflammation (the exudate is fibrin. e.g.: Diphtheria, caused by 

Corynebacteria diptheriae). 

4)  Purulent or suppulative inflammation (the exudate is pus and called abscess. 
5)  Combined  Inflammation  when  there  is  more  than  one  type  of  inflammation 

like muco-purulent or sero-fibrinous usually occur during mixed infections. 

 


background image

4

 

 

 

 

2. 

Chronic inflammation

 

Occurs when the pathogenic infection last for long time without treatment 

or  with  low  immune  response  or  when  the  pathogen  is  intracellular  parasite 
lives inside cells and escape immune system defense mechanisms and has no 
Immunogenic  antigens,  also  when  the  acute  inflammation  left  without 
treatment will become chronic inflammation. 

Signs of chronic inflammation: 

1)  Long standing inflammation. 
2)  Low exudate. 
3)  Histological  changes  in  tissue  (most  important  sign)  e.g.:  Hyperplasia, 

hypertrophy. 

Metaplasia  and  suppress  the  physiological  function,  hence  adding 

immunosuperssor drugs (like cortisone) to the therapy in order to avoid these 
histological changes for example chronic inflammation in middle ear (chronic 
otitis media) lead to hearing loss due to ear drum damage. 


background image

5

 

 

3. 

Granulomatous inflammation. 

 

Long standing inflammation transformed from chronic inflammation, occurs 

due  to  internal  fungal  infections  and  some  intracellular  bacterial  infections 
e.g.:  Tuberculosis,  laprosy,  brucellosis,  syphilis,  when  the  pathogenic 
microorganism  hide  and  escape  from  host  immune  system  mechanisms  and 
hide  inside cells. 

Granuloma: it is the site of this type of inflammation and composed of nodule 
containing a giant cell (merge of macrophage cell) in the center surrounded by 
epithelial cells and some lymphocytes with fibrin deposited around these cells. 

 

The Complement System 

This  system  includes  over  than  20  proenzymes  (glycoproteins) 

components  inactive  state  found  in  the  blood.  When  the  complement 
components are activated, serial, rapid cascad events occur. Historically, 
the term complement (C) was used to a heat-labile serum component able 
to  lyse  bacteria  and  its  activity  is  destroyed  (or  inactivated)  by  heating 
serum at 56 C ᵒ

   for 30 min. 

 

1.  Synthesis  and  metabolism  of  complement  components. 

Complement  glycoproteins  are  synthesized  by  liver  cells 
(hepatocytes)  and  macrophages  and  many  other  cells  (e.g.  gut 
epithelial  cells).  All  normal  individuals  have  complement 
components in their blood. The synthetic rates for the complement 
glycoproteins  increase  when  complement  is  activated  and 
consumed. 
 

2.  Activation of the complement system.  

This system can be activated by: 

a) Antigen-antibody  complexes  containing  IgG  or  IgM  activate 

complement  by  the  classical  pathway  that  starts  with  C1 
(complement 1). 

b) Membranes  and  cell  walls  of  microbial  organisms  (e.g. 

Lipopolyccharides    layer  [LPS]  of  gram  –ve  bacteria)  and  many 


background image

6

 

 

other  substances  can  activate  complement  by  the  alternative 
pathway.
 

c) Proteolytic  enzymes  released  either  from  microbes  or  from  host 

cells  during  immune  defense  mechanisms,  can  also  activate  the 
complement system by breaking down critical components. 

 
3.  The  complement  cascade  induction.  When  the  complement 
component is activated, it continues activating the next component by: 

  either cleaves. 

  or  becomes  bound  to  an  activated  component  or  complex  of 

complement components.  
 

4. Function of the complement system: 

The  complement  system  has  role  in  both  specific  and  non-specific 

immunity. The functions of the complement system are: 

1) Binding and neutralizing foreign substances that activate it. 
2)  Induce  the  ingestion  of  complement-coated  substances  by 

phagocytic  cells  (help  in  the  opsonization  process  when  C3b  and 
C4b  linked  with  the  surface  of  microorganisms  and  attach  to 
Complement 

receptor 

on 

phagocytic 

cells 

then 

induce 

phagocytosis). 

3) Activation of many cells including PMNs cells and macrophages

.

 

4) Have roles in regulation of antibody responses. 
5) Clearance of immune complexes and apoptotic cells. 
6) Have roles in inflammation and tissue damage. 
7) Some components (C3a, C4a and C5a), have role in Anaphylaxis (a 

dangerous  case  of  type  I  hypersensitivity),  hence  they  are  called 
anaphylotoxins

8) Some  complement  components  acts  as  chemotactic  factors  e.g. 

C5a. 

 
 
 
 


background image

7

 

 

 
5. Complement Pathways. 
 
 
 
 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 

(The sequence of complement components activation) 

 

A. Classical Pathway: 

 

1) C1activation 

C1, a multi-subunit protein containing three different proteins (C1q, 
C1r  and  C1s),  binds  to  the  Fc  region  of  IgG  and  IgM  antibody 
molecules that have interacted with antigen (it does not bind to free 
Ab) , binding requires calcium and magnesium ions. The binding of 
C1q  results  in  the  activation  of  C1r  which  in  turn  activates 
C1s.  The  result is the formation of an activated “C1qrs”, which is 
an enzyme that cleaves C4 into two fragments C4a and C4b.  
 


background image

8

 

 

2) C4 and C2 activation (generation of C3 convertase). 

 The  C4b  fragment  will  stay  (usually  binds  to  the  binds  to  the 
membrane of bacteria) and the C4a fragment is released.  Activated 
“C1qrs”  also  cleaves  C2  into  C2a  and  C2b.   C2a  binds  to  the 
membrane  in  association  with  C4b,  and  C2b  is  released.  The 
resulting  C4bC2a  complex  is  a  C3  convertase  (acts  as  enzyme), 
which cleaves C3 into C3a and C3b. 
  

3) C3 activation (generation of C5 convertase): 

 C3b binds to the membrane in association with C4b and C2a, and 
C3a  is  released  (which  acts  as  anaphylaxis  protein  and  a 
chemotactic  factor).  The  resulting  C4bC2aC3b  is  a  C5 
convertase.   The  generation  of  C5  convertase  is  the  end  of  the 
classical  pathway.  Many  products  of  the  classical  pathway  have 
biological activities that support the host defenses: 

 

 

 

 

Biological Activity of classical pathway products

 

Component 

Biological Activity 

C2b 

Prokinin; have role in  kinin system, causes edema 

C3a 

Anaphylotoxin; can activate basophils and mast cells to 
degranulate resulting in increased vascular permeability and 
contraction of smooth muscle cells, which may lead to 
anaphylaxis 

C3b 

Opsonin; induces phagocytosis by binding to complement 
receptors. Activation of phagocytic cells 

C4a 

Anaphylotoxin (weaker than C3a) 

C4b 

Opsonin; induces phagocytosis by binding to complement 
receptors 

 


background image

9

 

 

B. Lectin Pathway 
 

The lectin pathway is very similar to the classical pathway. It starts with 
the binding of mannose-binding lectin (MBL) to bacterial surfaces. Many 
serial  events  happens  resulting  C4bC2aC3b  formation,  which  is  the  C5 
convertase.  The  generation  of  C5  convertase  is  the  end  of  the  lectin 
pathway. 

C.Alternative Pathway 

     Activation of this pathway starts spontaneously and C3 will be cleaved 
by the help of Factor B, Factor D, properdin and Mg

+2

 ions. Cleavage of 

C3will  release  C3a  (which  acts  as  anaphylaxis  protein)  and  C3b.  when 
C3b is formed, Factor B will bind to it and will be cleaved by Factor D. 
The resulting C3bBb complex is a C5 convertase and this is the end of the 
alternative  pathway. Generation  of  C3b  is  essential  for  the  activation  of 
the alternative pathway.  
The component C3b can be formed due to: 

a.  During normal C3 turnover in blood 
b.  In the presence of  bacterial proteases 
c.  During classical pathway activation (for this reason activation of the 

classical  pathway  is  always  associated  with  activation  of  the 
alternative pathway which generating more activated C3). 
 

       The  alternative  pathway  of  complement  activation  is  important 
especially during the early phase of an infection, when the concentrations 
of  specific  antibody  are  very  low  and  classical  pathway  activation  is 
limited and in the presence of large numbers of bacteria. The alternative 
pathway provides the non-specific resistance against infection without the 
need  to  antibodies  and  hence  provides  a  first  line  of  defense  against  a 
number of infectious agents. 
 
 
 


background image

10

 

 

D. Membrane attack complex Formation
     Lytic pathway is the end of all the complement  system pathways, C5 
convertase from all pathways (classical, lectin or alternative) cleaves C5 
into  C5a  and  C5b.  Then  C5b  rapidly  binds  with  C6,  C7,  C8  and  C9 
molecules. Pores will be formed in the membrane and lysis occurs due to 
physical  damage  to  the  membrane.  The  complex  of  C5bC6C7C8C9  is 
called the membrane attack complex (MAC).  
     C5a formed in the lytic pathway is the most active anaphylotoxin. It is 
a chemotactic factor for neutrophils and stimulates the respiratory burst in 
them  and  it  stimulates  inflammatory  cytokine  production  by 
macrophages. 

 

Complement deficiencies and diseases 

Component 

Disease 

Mechanism 

C1, C2, C4  

 SLE 

Opsonization of immune complexes help 
keep them soluble, deficiency results in 
increased precipitation in tissues and 
inflammation 

  Factors B or D 

Susceptibility to 
pyogenic (pus-
forming) bacterial 
infections 

Not enough opsonization of bacteria 

  C3 

Susceptibility to 
bacterial infections 

Lack of opsonization and inability to utilize 
the membrane attack pathway 

  C5, C6, C7 
C8, and C9 

Susceptibility to 
Gram-negative 
infections 

Inability to attack the outer membrane of 
Gram-negative bacteria 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Dr Weam Al-Hmadany
المشاهدات: لقد قام 6 أعضاء و 237 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل