background image

Blood Physiology

Immunity

Lecture 7 

Dr. Suroor


background image

Immunity

is body's ability to resist or eliminate 

potentially harmful foreign materials or abnormal 
cells like bacteria, virus, toxic substances.

Immunity is of two types:

I. Innate immunity. 

II. Acquired immunity.


background image

Consists of following activities: 

Defense against invading pathogens (viruses & bacteria) 

Removal of 'worn-out' cells (e.g., old RBCs) & tissue debris (e.g., 

from injury or disease) 

Identification  & destruction of abnormal or mutant cells (primary 

defense against cancer) 

Rejection of 'foreign' cells (e.g., organ transplant) 

Inappropriate responses: 

Allergies  - response to normally harmless substances 

Autoimmune diseases 

The immunity of 2  main types : Innate (natural)& Acquired 


background image

background image

Innate immunity  is the inborn capacity of the body to resist 

pathogens.  if the organisms enter the body, innate immunity 

eliminates  them before the development of any disease.

It is  called the natural or non-specific immunity, represents the 

first line of defense against any type of pathogens

Innate or natural immunity involving:

1. Phagocytosis of bacteria and other invaders by white blood cells 

and cells of the tissue macrophage system

2. Destruction of swallowed organisms by the acid secretions of the 

stomach and the digestive enzymes. 

3. Resistance of the skin to invasion by organisms. 

4. Presence in the blood of certain chemicals and cells that attach to 

foreign organisms or toxins and destroy them. 

Innate immunity 

relies on mechanisms already existing before microbe infects host 

is the first line of defense 

has no memory for subsequent exposure

relies on non specific mechanisms 


background image

The cells that mediate innate immunity include neutrophils, 

macrophages, and natural killer (NK) cells, large lymphocytes 

cytotoxic one . All these cells respond to lipid and carbohydrate 

sequences unique to bacterial cell walls and to other substances 

characteristic of tumor and transplant cells.


background image

ACQUIRED IMMUNITY OR SPECIFIC IMMUNITY

Acquired immunity  is the resistance developed in the body 

against any specific foreign body like bacteria, viruses, toxins, 

vaccines or transplanted tissues ,  known as specific 

immunity. 

It is the most powerful immune mechanism that protects the 

body from the invading organisms or toxic substances. 

Lymphocytes 

are responsible for acquired immunity 

Two types of acquired immunity develop in the body: 

1. Cellular immunity

2. Humoral immunity

Adaptive immunity 

develops following entry of microbe into the host

comes into action after innate immunity  fails to get rid of 

microbe

has memory to deal with subsequent exposure

happens through specific cells

T cells (cell mediated) 

B cells (antibody mediated


background image

Humoral immunity 

is mediated by circulating immunoglobulin 

antibodies in the γ-globulin fraction of the plasma proteins. Humoral

immunity is a major defense against bacterial infections. 

Immunoglobulins

are produced by B lymphocytes, and they activate the 

complement system and attack and neutralize antigens.

Cellular immunity 

is mediated by T lymphocytes. It is responsible for 

delayed allergic reactions and rejection of transplants of foreign tissue. 

Cytotoxic T cells attack and destroy cells that have the antigen which 

activated them. Cellular immunity  constitutes a major defense against 

infections due to viruses, fungi, and a few bacteria such as the tubercle 

bacillus. It also helps defend against tumors. 


background image

Development of the Immune System 

During fetal development, lymphocyte precursors 

come from the bone marrow. Those that populate 

the 

thymus 

become transformed by the environment in 

this organ into the lymphocytes responsible for cellular 
immunity 

(T lymphocytes). 

humoral immunity 

(B lymphocytes 

the transformation 

to B lymphocytes occurs in 

bursal equivalents

, ie, the 

fetal liver and, after birth, the 

bone

marrow. After 

residence in the thymus or liver, many of the T and B 

lymphocytes migrate to the lymph nodes and bone 

marrow. Most of the processing occurs during fetal and 
neonatal life. However, there is also a slow, continuous 

production of new lymphocytes from stem cells in 
adults. 


background image

background image

B cells 

differentiate 

into plasma cells and memory B cells. 

Memory B cells “remember” specific antigens and can launch fast 

immune response if antigen is encountered again.

three major types 

of T cells

cytotoxic T cells, helper T cells, and 

memory T cells. 

There are two subtypes of 

helper T cells

T helper 1 (TH1) cells secrete IL-2 and γ-interferon and are concerned 

primarily  with cellular immunity; 

T helper 2 (TH2) cells secrete IL-4 and IL-5 and interact primarily with 

B cells in relation to humoral immunity.

Cytotoxic T cells 

destroy transplanted and other foreign cells, with their 

development aided and directed by helper T cells.


background image

Markers on the surface of lymphocytes  are assigned CD (clusters of 
differentiation) numbers  on the basis of their reactions to a panel of 

monoclonal antibodies. Most 

cytotoxic  T 

cells display the glycoprotein 

CD8, 

CD8+ T cells destroy infected cells containing microbes or microbial proteins
and 

helper T 

cells display the glycoprotein 

CD4. 

CD4+ T cells activate 

phagocytes to kill microbes
These proteins are closely associated with the T cell receptors and may 

function  as coreceptors.

Natural killer cells 

are also cytotoxic lymphocytes,  though they are not T cells. 

limits the spread of tumors  and microbial infections by inducing apoptosis in 

cells, limiting tissue damage

Memory B Cells & T Cells 

After exposure to a given antigen, a small number of activated B and 

T cells persist as memory B and T cells. These cells are readily 

converted to effector cells by a later encounter with the same 

antigen. This ability to produce an accelerated response to a second 

exposure to an antigen is a key characteristic of acquired immunity. 

The ability persists for long periods of time, and in some instances 

(eg, immunity  to measles) it can be lifelong. 

It had been argued that the long life of memory cells involves their 

repeated exposure to small amounts of antigen. 


background image

Role of the T Cells  in Activation  of the B Lymphocytes. 

Most antigens activate both T lymphocytes  and B lymphocytes  at the 

same 

time 

, some of the 

T-cells that 

are formed, called T-helper cells, secrete 

specific substances (collectively called lymphokines)  that activate the specific 

B lymphocytes

.  Indeed, without  the aid of these T-helper cells, the quantity  of 

antibodies formed by the B lymphocytes  is usually slight.

Formation  of Antibodies  by Plasma  Cells

.

Before exposure to a specific antigen, the clones of B lymphocytes  remain 

dormant in the lymphoid  tissue. Upon entry of a foreign antigen, macrophages in 
lymphoid  tissue phagocytize the antigen and then present it to adjacent  B 

lymphocytes.

the antigen is presented to T cells at the same time, and activated T-helper 

cells are formed. These helper cells also contribute to extreme activation of the B 
lymphocytes.  The B lymphocytes  specific for the antigen immediately enlarge 
and take on the appearance of lymphoblasts

The mature plasma cell then produces gamma globulin antibodies at an 

extremely rapid rate—about 2000 molecules per second for each plasma cell.  
the antibodies are secreted into the lymph  and carried to the circulating blood. 
This process continues for several days or weeks until finally exhaustion and 

death of the plasma cells occur.


background image

Antigen (Ag):

are the substances which induce 

specific immune 

reactions

in the body.
▪ It is foreign substance (

organism, toxin, vaccine, or any substance

) that is recognized 

by one or more of its chemical compound mainly surface protein or polysaccharides.
Each Ag has multiple Ag determinants (

epitopes

) which are 

the part of an antigen that 

is actually bound by an Ab or lymphocyte Ag receptor.


background image

Antibodies 

are gamma globulins called immunoglobulins (Ig) that 

have molecular weights between 160,000 and 970,000 and constitute 

about 20 percent of all the plasma proteins. 

All the immunoglobulins are composed of combinations of

light and 

heavy polypeptide chains

. Most are a combination of two light and

two heavy chains, some of the immunoglobulins have combinations of 

as many as 10 heavy and 10 light chains, which give rise to high-

molecular-weight immunoglobulins. in all immunoglobulins, each heavy 

chain is paralleled  by a light chain at one of its ends, thus forming a 

heavy-light pair, and there are always at least 2 and as many as 10 

such pairs in each immunoglobulin  molecule

.

Ig as designated end of each light and heavy chain, called the 

variable portion; the remainder of each chain is called the constant 

portion. T

he variable portion 

is different  for each specific antibody, and 

it is this portion that attaches specifically to a particular type of antigen. 

The constant portion 

of the antibody determines other properties of the 

antibody. A combination of noncovalent and covalent bonds (disulfide

holds the light and heavy chains together. 


background image

Belong to the gamma-globulin fraction of serum proteins :

Y-shaped 2 identical heavy chains 2 identical  light chains

All immunoglobulins are not antibodies


background image

Five kinds of antibodies     

IgG, IgM, IgA, IgD, IgE

these classes of antibodies are from B- cells :-

1. IgG :- it has high Ag affinity  and can 

cross the placenta 

barrier  and

protect the new born  for a several months  .

2. IgM :- its responsible 

the primary  immune 

response  and this type can not

cross the placenta barrier  .

3. IgA :- this type are present  in equal a mounts  in 

secretion  such as saliva 

,

gastric juice , pancreatic  and intestinal  juice . it protect mucosal surface in

the guts respiratory  and urinary  tracts .

4. IgE :- it mainly  bound  to 

basophiles  and mast cells 

and involved  in the

pathogenesis  of 

allergic 

disease .                                  

5.IgD:- act as receptor for B lymphocyte  and participate  in their activation

IgG

which is a bivalent antibody and constitutes  about 

75

percent of the antibodies 

of the normal person, provides 

natural  passive immunity 

to the developing  fetus by crossing  the 

placenta  from mother to baby

.

IgE, 

which constitutes only a small percentage of the antibodies but is especially 

involved in allergy. The 

IgM

class is  a large share of the antibodies formed 

during the primary response are of this type. These antibodies have 10 binding 
sites that make them exceedingly effective in protecting the body against invaders, 

even though there are not many IgM antibodies


background image

Mechanisms of Action of Antibodies 

Antibodies act mainly in two ways to protect the body against 

invading agents: (1) by direct attack on the invader and (2) by 

activation of the “complement system” that then has multiple 

means of its own for destroying the invader.

Because of the bivalent nature of the antibodies and the 

multiple  antigen sites on most invading agents, the antibodies 

can inactivate  the invading agent in one of several ways, as 

follows: 

1. Agglutination, in which multiple  large particles with 

antigens on their surfaces, such as bacteria or red cells, are 

bound together into a clump

2. . Precipitation, in which the molecular complex of soluble 

antigen (such as tetanus toxin) and antibody becomes so 

large that it is rendered insoluble and precipitates 

3. Neutralization, in which the antibodies cover the toxic sites 

of the antigenic agent

4. Lysis, in which some potent antibodies are occasionally 

capable of directly attacking membranes  of cellular agents and 

thereby cause rupture of  the agent 

.


background image

The Complement System for Antibody Action

"Complement" is a collective  term to describe a system of about 20 different proteins, many of 

which are 

enzyme precursors. 

The principal actors in this system are 11 proteins designated 

C1 through C9, B, and D.

All these are present normally among the plasma proteins and also 

among the plasma proteins that leak out of the capillaries into the tissue spaces. The enzyme 

precursors  are normally 

inactive

, but  Complement can be activated by two pathways: 

classical and alternative

1- The Classical Pathway

Classical pathway is linked to the immune system  , depends on the binding of antibodies 
to invading organisms  , Subsequent binding of C1 to the antigen-antibody complexes 
(complement fixation)

The classical pathway is activated by an antigen-antibody reaction.  , 

when an antibody binds with an antigen, a specific reactive site on the "constant" portion  of 

the antibody becomes uncovered,  or 

activated, 

and this in turn binds directly with the C1 

molecule of the complement system, setting into motion a "

cascade

" of sequential reactions.

2- The Alternate Pathway

Alternative pathway is triggered by interaction among factors B, D, and P, and 
polysaccharide molecules present on microorganisms , 

complement system sometimes is 

activated without the intermediation  of an antigen-antibody reaction.  This occurs especially 

in response to large polysaccharide molecules in the cell membranes of some invading 

microorganisms

C3a , C4a & C5a 

release histamine from these cells to help in immobilization  of Ag from 

site of invasion  & stimulate allergy & local inflammation.

Chemotaxis: C5a 

is chemotactic substance to neutrophils & monocytes

.


background image

background image

background image



رفعت المحاضرة من قبل: Haider Abdullah
المشاهدات: لقد قام عضو واحد فقط و 66 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