background image

[

1

]

 

 

Medicine  

THE IMMUNE SYSTEMLec. 1

 

HOST DEFENCE 

Whether the organisms invade and cause disease is determined by the balance of the 
pathogenicity of the organism (i.e. the virulence factors that it has ) and the integrity of 
the host defence mechanisms.. 

The immune system  protect the host from pathogens while minimising damage to self 
tissue. 
The immune system not only protects against infection, but can lead to autoimmune 
diseases. 
so Dysfunction or deficiency of the immune response leads to a wide variety of diseases, 
involving every organ system in the body.  
Immunity is often divided into two types 
1.  termed innate and  
2.  adaptive (acquired or specific), although in practice these overlap and interlink 

1.  INNATE IMMUNITY 

Innate immunity provides the immediately active, first line, non-specific host defence 
mechanisms. It includes 

A-  physical (e.g. epithelial cells,skin and mucous membrane,coughreflex,mucociliary 

Ciliary paralysis (smoking, primary ciliarydyskinesis syndromes),Increased mucus 
production (asthma)  ,washing,tear,saliva,urine) 

B-  chemical (e.g. 'natural' antimicrobial substances like defenses at surface barriers eg. 

Gastric acid secreation)  

C-  Biological    Colonization resistance provided by nonpathogenic commensal  

Organisims of skin and gut 

 

 


background image

[

2

]

 

 

Innate immune mechanisms

 

These are directly activated by infectious agents, tissue damage or tumours) consist of 

1.  Cellular  such as phagocytic cells (neutrophils, and monocytes in the blood; 

macrophages including dendritic cells in tissues, natural killer cell, eosinophils, mast 
cells and basophils) 

2.  humoral components (e.g. complement, acute-phase reactants, cytokines).  

Initiation of the inflammatory response: 

Phagocytosiss 

Phagocytes ('eating cells') are specialised cells which ingest and kill microorganisms,. 
They include

 

neutrophils, monocytes and macrophages

,

 and are particularly important 

for defence against bacterial and fungal infections 

 

 

neutrophils travel within the blood They are short-lived cells with a half-life of 6 hours. A 
series of events leads to the recruitment and activation of these cells at the site of tissue 
damage. 

Cell recruitment: 

Recruitment of cells of the immune system (phagocytes and lymphocytes) to tissue sites 
involves  

1.  cellular adhesion molecules (CAM) ). The main ones are the a-intercellular adhesion 

molecules (ICAM), b-integrins,and c-selectins Adhesion molecules associate with 
cytoskeletal components to cause cytoskeletal reorganization, resulting in migration 
and spreading, allowing the cells to move 

2.  Chemoattractants Cells move towards the site of inflammation in response to 

chemoattractants (chemicals which attract cells) at sites of infection or tissue 
damage.  

The cells pass between endothelial cells into the tissues by the formation of foot-like 
processes (pseudopodia) that push through the intercellular spaces; this process is 
called diapedesis. The cells continue to move along the chemoattractant gradient to the 
site of infection ).  


background image

[

3

]

 

 

 

Once the neutrophils have been recruited, phagocytosis (ingestion) and intracellular 
killing of microbes begins. Phagocytosis occurs by the formation of pseudopodia 
(projections of cytoplasmic membrane) around the organism or particle to be 
ingested ). Owing to the fluidity of the cell membrane, the tips eventually fuse to 
form a membrane-bound vesicle called a phagosome. This fuses with the neutrophil 
cytoplasmic granules, lysosom ) to form a phagolysosome. Within this localized 
environment, killing occurs  

 

Ingestion and killing of organisms is much more effective if the particle is first coated 
or opsonized ('made ready to eat') with a-

specific antibody , b-acute phase protein  

and c-complement.

 This is because neutrophils have receptors for the Fc portion of 

antibody molecules (FcR), and complement (CR). Binding of cell-surface receptors to 
complement and antibody on the particle both increases the strength of adhesion 
and causes transduction of intracellular signals, which activate the cell to promote 
phagocytic and killing activity.  

 

Opsonins 

include acute phase proteins such as C-reactive protein (CRP), antibodies 

and complement. They bind both to the pathogen and to phagocyte receptors, acting 
as a bridge between the two to facilitate phagocytosis (. 

 

 

Monocytes and macrophages  

Monocytes are the precursors of tissue macrophages

. They are produced in the bone 

marrow and exported to the circulation, where they constitute about 5% of leucocytes. 
From the blood stream, they migrate to peripheral tissues where they differentiate into 
tissue macrophages and reside for long periods. 


background image

[

4

]

 

 

 

Specialised populations of tissue macrophages

 include Kupffer cells in the liver, alveolar 

macrophages in the lung, mesangial cells in the kidney, and microglial cells in the brain. 
Macrophages, like neutrophils, are capable of phagocytosis and killing of 
microorganisms . Unlike neutrophils, macrophages do not die after killing pathogens 

Eosinophils in host defence : 

eosinophils are most commonly associated with allergic disease, . Eosinophils have 
receptors for IgE which is the major antiparasite antibody, particularly against 
nematodes. Eosinophils bind IgE via the FcεR, and toxic metabolites are released from 
the eosinophil granules directly onto the parasite surface 

Mast cells and basophils : 

Mast cell function appears to be in the initiation of inflammatory responses (increased 
vascular permeability, bronchoconstriction) by the release (following degranulation) of 
pro-inflammatory mediators such as histamine, leukotrienes, platelet-activating factor 
(PAF), prostaglandins and some cytokines (e.g. IL-4).  Basophils are morphologically 
similar to mast cells but are found in very small numbers in the blood. 

Dendritic cells/Langerhans' cells 

These are derived from the lymphoid and myeloid cell lines; dendritic cells in the skin 
are called Langerhans' cells. Their major function is to present antigen to T cells when 
stimulated. Dendritic cells link innate immunity to the adaptive immune system  by 
being the only cell that can activate native T cells to initiate an adaptive immune 
response 

Natural killer (NK) cells 

These non-phagocytic cells have the morphology of lymphocytes but do not bear the 
markers for T or B cells. They are distinguished by the presence of numerous 
cytoplasmic granules. They have non-specific antiviral and antitumour activity, causing 
lysis of cells with which they react 

 


background image

[

5

]

 

 

 

Cytokines are small soluble intercellular messengers that exert their effect by binding 
to  specific  receptors  on  target  cells..  Cytokines  are  produced  by  any  cell.  Their 
biological effect varies according to the cytokine and the cell involved , 

 

Function: signal certain cell populations to activate, divide or home in on a particular 
site in the body.  

Cytokines include:  

1.  Interleukins produced by and signal between white cells.  
2.  Chemokines have a chemoattractant function.  
3.  Colony-stimulating factors cause differentiation and proliferation of stem cells.  
4.   Tumour necrosis factors. TFN-α increases phagocyte function. 
5.   Interferons : interferons are antiviral agents produced mainly by fibroblasts 

Complement 

The complement system comprises a series of at least 20 glycoproteins that are 
activated in a cascade sequence, with proenzymes that undergo sequential proteolytic 
cleavage to their active forms. It is a major part of the innate immune system 

Complement pathway. 

Three main pathways of complement activation exist, termed the classical, alternative 
and mannan-binding lectin (MBL) pathway. 

The complement pathways are triggered by different factors:  

¡ 

Classical pathway

 by antigen-antibody immune complexes, apoptotic cells, C-

reactive protein bound to ligand and certain viruses and bacteria.  

¡ 

Alternative pathway

 by bacterial endotoxin, fungal cell walls, viruses and tumour 

cells. 

¡ 

Mannan-binding lectin (MBL) pathway

 is activated by microbes with terminal 

mannose groups 

 

 


background image

[

6

]

 

 

Complement activation is focused at cell membranes. Host cells are protected from 
complement-mediated lysis by 

inhibitory surface molecules

, for example decay 

accelerating factor (DAF). Most organisms lack any protective molecules and are 
therefore susceptible to complement. 

 

Functions of complement: 

A. 

Anti-infective function

: 

1.  opsonization by C3b and C4b  
2.  chemotaxis - attraction of phagocytes by chemoattractant activation products  
3.  activation of leucocytes by anaphylatoxins (C5a, C3a and C4a); via receptors on 

leucocytes  

4.  lysis of bacteria and cells (C5b-C9).  

 


background image

[

7

]

 

 

B. 

Interplay between innate and adaptive immune system

. Immunomodulation of B-

cell responses to specific antigen through binding of complement receptors on B-cell 
surface, thus augmenting antibody responses and immunological memory.  

C. 

Clearance of: 

-  immune complexes (C1q, C3 and C4)  
-  apoptotic cells (C1q, C3 and C4). 

ADAPTIVE (SPECIFIC OR ACQUIRED) IMMUNITY

 

Consist of

 

-

cellular(T –lymphocyteand B- lymphocyte

)

1-

 

-

humeral (AntibodY

)

2-

 

Antigen-specific receptor:

 

 .

Innate immunity is a rapid non-specific response

 

whereas in adaptive immunity The characters of this response are: 

1.   the use of antigen-specific receptors on T lymphocytes (T-cell receptor, TCR) and B 

lymphocytes to direct the response.(response is very focused) 

2.  The response takes time to develop so that it cannot provide immediate protection 

on first meeting an antigen. 

3.  the development of memory CELL so that subsequent exposure leads to a more rapid 

response 

4.  Phagocytes only recognize extracellular organisms, mostly bacteria. In contrast,  

T cells are able to combat intracellular infections, such as viruses, bacteria 
(mycobacteria, legionella, listeria, brucella, salmonella), many fungi and protozoa. 

      B CEL immunoglobulin producing cell,identified by present of I.G on their surface. 

These cells comprise approximately 25% of lymphocytes. B cells divide and are activated 
to become plasma cells which secrete large amounts of antibody. 

Sara Abdulbasit 




رفعت المحاضرة من قبل: ali anas
المشاهدات: لقد قام 9 أعضاء و 104 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