Veri ja elimistön puolustus
Veri ja elimistön puolustus Kappaleet 19 ja 22, Tortora 12ed Veren kloostumus Verisolujen tuotanto Punasolut Verihiutaleet ja hyytyminen Veri on nestemäistä kudosta Composition of Blood Water Amino acids Albumins Proteins Globulins Glucose Fibrinogen Ions BLOOD is composed of Plasma Organic molecules such as Lipids Trace elements and vitamins Nitrogenous waste CO2 Gases such as O2 Figure 16-1 (1 of 2) Composition of Blood Lymphocytes Red blood cells Monocytes BLOOD is composed of Cellular elements White blood cells include Neutrophils Platelets Eosinophils m 0 5 10 Basophils 15 Figure 16-1 (2 of 2) Plasma Proteins Table 16-1 BONE MARROW Hematopoiesi Erythroblast CIRCULATION Megakaryocyte Reticulocyte Erythrocyte Platelets Neutrophil Monocyte Basophil Eosinophil Lymphocyte Figure 16-2 (2 of 2) Verenkuva MALES FEMALES 40%–54% 37%–47% 14–17 12–16 4.5–6.5 x 106 3.9–5.6 x 106 4–11 x 103 4–11 x 103 Neutrophils 50%–70% 50%–70% Eosinophils 1%–4% 1%–4% <1% <1% 20%–40% 20%–40% 2%–8% 2%–8% 150–450 x 103 150–450 x 103 Hematocrit Hemoglobin (g Hb/dL* blood) Red cell count (cells/µL) 58% plasma volume Total white cell count (cells/µL) Differential white cell count Basophils 100% Lymphocytes <1% white cells Monocytes Platelets (per µL) *1 deciliter (dL) = 100 mL 42% packed red cell volume Figure 16-3 Luuydin Mature blood cells squeeze through the endothelium to reach the circulation. Stem cell Platelets Mature neutrophil Reticulocyte expelling nucleus Fragments of megakaryocyte break off to become platelets. Reticular fiber Reticular cell Stem cell Venous sinus Macrophage Monocyte The stroma is composed of fibroblast-like reticular cells, collagenous fibers, and extracellular matrix. Lymphocyte (c) Figure 16-4c (11 of 11) Red Blood Cells Cytoskeleton filament Attachment protein (a) SEM shows biconcave disk shape of RBCs. (b) Cross section of RBC Actin (c) The cytoskeleton creates the unique shape of RBCs. Figure 16-5 Osmotic Changes to Red Blood Cells n The disk-like structure of red blood cells allows them to modify their shape in response to osmotic changes Figure 16-6 Punasolut n eivät sisällä tumaa eivätkä mitokondrioita n yli 90% verisoluista punasoluja n 5 x 1012 / litra n hematokriitti = veren prosentuaalinen punasolumäärä muodostus n elinikä n 120 vrk eli joka sekunti muodostuu ja kuolee 3 miljoonaa punasolua! n muodostuvat litteissä luissa kantasoluista n Rauta, foolihappo ja B12 vitamiini tärkeitä n Muodostusta säädellään munuaisissa muodostuvalla EPO:lla muodostus Punasolujen tehtävät n Kuljettavat happea n Osallistuvat hiilidioksidin kuljetukseen n Venyvät hyvin -> hiussuonet n muotonsa ansiosta suuri pinta-ala/tilavuus suhde -> optimaalinen kaasujen vaihto Hemoglobiini n sitoo ja luovuttaa happea n koostuu globiinista ja hemiryhmistä n rauta sitoo happea -> muuttaa väriä n sikiön hemoglobiinin koostumus erilainen Iron Homeostasis and Metabolism Iron (Fe) in diet 1 Iron comes from the diet. 1 Plasma Intestine Fe 3 Fe･transferrin 2 5 Bone Marrow Fe Heme Hb RBC synthesis 2 Fe absorbed by active transport. 3 Transferrin protein transports Fe in plasma. RBC Hb Spleen Old RBCs destroyed Hb 5 Bone marrow uses Fe to make hemoglobin (Hb). 6 Bilirubin Liver 8 Bile Bilirubin metabolites in feces 7 4 Ferritin Bilirubin metabolism 6 Spleen converts Hb to bilirubin. Kidney Bilirubin + metabolites 4 Liver stores excess Fe as ferritin. 7 Liver metabolizes bilirubin and excretes it in bile. 8 8 Bilirubin metabolites are excreted in urine and feces. Bilirubin metabolites in urine Figure 16-7, steps 1–8 Punasolujen hajoaminen n Punasolut vaurioituvat vanhetessaan -> n maksan, pernan ja luuytimen makrofagit endosytoivat n hemi muuttuu bilirubiiniksi, ulos sapen/ulosteen ja virtsan kautta n Ikterus? Anemiat n Raudanpuuteanemia n Hemolyyttinen anemia n Pernisioosi anemia n Aplastinen anemia Punasolujen hajoaminen n Punasolut vaurioituvat vanhetessaan -> n maksan, pernan ja luuytimen makrofagit endosytoivat n hemi muuttuu bilirubiiniksi, ulos sapen/ulosteen ja virtsan kautta Verihiutaleet muodostuvat megakaryosyyteistä Megakaryocytes are giant cells with multiple copies of DNA in the nucleus. The edges of the megakaryocyte break off to form cell fragments called platelets Platelets Endoplasmic reticulum Red blood cell (a) Figure 16-9a Verenvuodon tyrehtymisen osatekijät Damage to wall of blood vessel 1 Vasoconstriction Collagen exposed Tissue factor exposed Platelets adhere and release platelet factors Coagulation cascade 2 Thrombin formation Platelets aggregate into loose platelet plug 3 Temporary hemostasis Clot: reinforced platelet plug Converts fibrinogen to fibrin Fibrin slowly dissolved by plasmin Cell growth and tissue repair Clot dissolves Intact blood vessel wall Figure 16-10 Trombosyyttitulpan muodostuminen Tulpan muodostumista estävät mekanismit Clotting Process Table 16-4 Fibriinin muodostuminen ja stabiloituminen Veren hyytymisen pääpiirteet The Coagulation Cascade INTRINSIC PATHWAY XII EXTRINSIC PATHWAY Collagen or other activators Damage exposes tissue factor (III) Active XII VII XI Ca2+ Active XI Tissue factor (III) and active VII IX Ca2+ positive feedback Active IX VIII Ca2+ X phospholipids (PL) Active X COMMON PATHWAY Prothrombin Ca2+, positive feedback Thrombin V, PL Fibrinogen XIII Fibrin Active XIII Ca2+ Cross-linked fibrin Figure 16-12 Fibrinolyyttinen järjestelmä Veren hyytyminen Figure 16-14 Bruce A. Beutler, Jules A. Hoffmann, Ralph M. Steinman Immuunijärjestelmän tehtävät n Suoja patogeenejä vastaan n n n Bakteerit Virukset loiset n Suoja myrkkyjä vastaan n Poistaa kuollutta tai vaurioitunutta kudosta n Pyrkii poistamaan epänormaalisti käyttäytyviä tai vieraita soluja Pathogens: Bacteria and Viruses Table 24-1 Viral Structure and Replication 1 Viral invasion of host cell RNA 2 Synthesis of new viral nucleic acids and proteins 3 Self-assembly of new viral macromolecules into new virus particles Envelope and capsid (a) 4 Virus particles released from host cell (b) Figure 24-1 Elimistön puolustuslinjat 1. Fyysiset ja kemialliset esteet n Iho, epiteelit ja värekarvat n Hapot, lima ja lysosyymit 2. Immuunijärjestelmät n Luonnollinen/synnynnäinen n n Epäspesifinen Toimii välittömästi n Opittu/adaptiivinen n n n Spesifinen Hitaampi mutta voimakkaampi vaste Muistisolut mahdollistavat nopean reaktion jos antigeeni kohdataan uudelleen Immuunireaktion vaiheet 1. Vieraan antigeenin tunnistaminen 2. Kommunikointi toisten solujen kanssa 3. Toisten immuunisolujen rekrytointi ja koordinaatio 4. Patogeenin tuhoaminen tai toiminnan esto Anatomy of a Lymph Node ANATOMY SUMMARY STRUCTURE OF A LYMPH NODE Lymph node artery and vein Efferent lymph vessel Capsule (b) Afferent lymph vessel Figure 24-2b Anatomy of the Spleen Spleen Darker regions of red pulp are closely associated with extensive blood vessels and open venous sinuses. Venous sinuses Capillary Vein Artery Regions of white pulp resemble the interior of lymph nodes and are composed mainly of lymphocytes. Capsule Figure 24-3 Valkosolut n Käyttävät verta kuljetusreittinä tulehdusalueille n Kehittyvät prekursoreista luuytimessä n Vastaavat elimistön puolustuksesta ja ”puhtaanapidosta”. Valkosoluja Types of Cells Monocytes Basophils Neutrophils Lymphocytes Eosinophils Dendritic Cells Mast Cells Macrophages Classifications Plasma Cells Phagocytes Granulocytes Cytotoxic cells (some types) Cytotoxic cells Antigen-presenting cells % of WBCs in blood Rare Subtypes and nicknames Primary function(s) 50–70% 1–3% Called “polys” or “segs.” Immature forms called “bands” or “stabs.” Release chemicals that mediate inflammation and allergic responses Ingest and destroy invaders Destroy invaders, particularly antibodycoated parasites 1–6% 20–35% NA Called the mononuclear phagocyte system B lymphocytes Plasma cells Memory cells T lymphocytes Cytotoxic T cells Helper T cells Natural killer cells Also called Langerhans cells, veiled cells Ingest and destroy invaders. Antigen presentation Specific responses to invaders, including antibody production Recognize pathogens and activate other immune cells by antigen presentation Figure 24-4 Granulosyytit (jyvässolut) Figure 24-4 (1 of 4) Fagosyytit (syöjäsolut) Figure 24-4 (2 of 4) Sytotoksiset ja vasta-aineita erittävät solut Figure 24-4 (3 of 4) Antigeenejä esittelevät solut Figure 24-4 (4 of 4) Elimistön puolustusjärjestelmät, epäspesifinen n Ulkoinen puolustus n iho, limakalvot, oma bakteerikanta, entsyymit, pH, värekarvat, epitelin uusiutuminen n Sisäinen puolustus, solutaso n Neutrofiilit n liikkuminen n kemotaksis n fagosytoosi § opsonisaatio n n Makrofagit NK solut Neutrofiilien tehtävät Makrofagit Lysosome Antigen Membrane proteins Nucleus Macrophage Macrophage digests antigen in lysosome. Antigen-presenting macrophage displays antigen fragments on surface receptors. Figure 24-5 NK solut Elimistön puolustusjärjestelmät, epäspesifinen n Sisäinen puolustus, solunulkoiset tekijät n n n komplementtijärjestelmä interferonit akuutin vaiheen proteiinit Interferonit Interferon-alpha and interferon-beta Prevent viral replication Interferon-gamma Activates macrophages and other immune cells komplementtijärjestelmä Complement proteins Pore of membrane Pathogen H2O and ions Figure 24-8 Tulehdusreaktio n Tulehdusreaktion tarkoituksena on rajoittaa kudosvaurio, joka seuraa infektiota tai vammaa, mahdollisimman pienelle alueelle. Tähän tarvitaan sekä paikallisia että systeemisiä puolustusvasteita. Paikallinen tulehdusreaktio n n n verisuonten läpimitta kasvaa ja kudos lämpenee (punoitus) Verisuonten seinämien läpäiseväisyys kasvaa (turvotus) Valkosolujen ekstravasaatio verenkierrosta kudokseen Systeeminen akuutin faasin reaktio n kuume, lisääntynyt hormonien, esim. ACTH:n ja hydrokortisonin synteesi, lisääntynyt valkosolutuotanto ja runsas akuutin faasin proteiinien synteesi maksassa. n Makrofagiaktivaatio -> IL-1:n, TNF-α:n ja IL6:n eritys. Ne indusoivat kuumetta aivolisäkkeessä ja akuutin faasin proteiinien synteesiä maksassa sekä väliaikaisesti lisäävät luuytimen valkosolutuotantoa. Systeemiseen akuutin faasin vasteeseen liittyvät elimet ja välittäjäyhdisteet Table 24-2 Anti-inflammatoriset yhdisteet n Kortikosteroidit n vähentävät immuunijärjestelmän solujen lukumäärää ja aktiivisuuksia n NSAID n n Pääasiallisin vaikutusmekanismi on syklooksygenaasin (Cox) inhibitio Prostaglandiinien tuotannon inhibitio rajoittaa verisuonen seinämän permeabiliteetin lisääntymistä ja neutrofiilien kemotaksista. Syklo-oksygenaasin inhibitio NSAID lääkkeillä Spesifiset puolustusmekanismit n Antigeenit n n elimistöstä poikkeava rakenne Antigeeneissä rakenne, jonka lymfosyytti tunnistaa -> epitooppi n Lymfosyytit n n T lymfosyytit (thymus) B lymfosyytit (bone marrow) n Lymfaattinen kudos Lymfosyytit n Lymfosyyteillä antigeenireseptoreita n Jokaiselle lymfosyytille rakentuu oma antigeenireseptorityyppinsä n elimistön omille epitoopeille herkät lymfosyytit karsitaan pois -> vika -> autoimmuniteetti n tuloksena suuri määrä eri epitoopeille herkkiä lymfosyyttejä -> tunnistavat lähes kaikki elimistölle vieraat epitoopit Vasta-aineet n Immunoglobuliineja n B-lymfosyytit muodostavat n Tarttuvat vieraisiin epitooppeihin ja auttavat niiden tuhoamisessa n Jaetaan viiteen ryhmään (A,D,E,G ja M) Vasta-aineiden tehtävät Antigen binding site 6 Activates complement 1 Activates B lymphocytes Antigen binds to antibody Complement 5 Triggers mast cell degranulation Memory Plasma cells cells Antibody Secrete antibodies NK cell or eosinophil 4 Activates antibodydependent cellular activity 2 Acts as opsonins Bacterial toxins 3 Causes antigen clumping and inactivation of bacterial toxins Enhanced phagocytosis Figure 24-13, steps 1–6 Vasta-aineiden muodostuminen Kudostyyppimolekyylit n MHCI ja MHCII (MHC=HLA ihmisellä) n MHCI luokan proteiinejä kaikkien paitsi punasolujen pinnalla n MHCII luokan proteiinejä antigeenejä tarjoavien solujen pinnalla (mm. makrofagit) n Tc -> sytotksiset T-solut (MHCI) n Th -> auttaja T-solut (MHC II) T-auttajasolujen merkitys vastaaineiden muodostuksessa Sytotoksiset T-solut n Tarvitsevat MHCI kompleksiin sitoutuneen vasta-aineen sekä MHCII kompleksiin sitoutuneen Th solun aktivoituakseen tehokkaasti. n Voivat näin tuhota vierasta proteiinia ekspressoivia soluja (virusinfektoituneet solut, syöpäsolut) Bacteria enter extracellular fluid from outside External environment Skin or mucous membrane lyses ECF coat Bacteria Opsonins ingest and disable Membrane attack complex activate make activate present act as Complement antigens to proteins are T H cells Phagocytes Acute phase proteins secrete Chemotaxins activate Histamine increases permeability B lymphocytes become secrete Antibodies Plasma cells act as Plasma proteins Capillary Mast cells Circulating leukocytes attract Kloonit ja immuniteetti n Lymfosyytti kloonaa itseään tunnistettuaan vieraan epitoopin n Kyseinen lymfo populaatio kasvaa ja saa tunkeilijan hävitettyä n Infektion jälkeen suuri osa klooneista kuolee, mutta jäljelle jää populaatio muistisoluja n IMMUNITEETTI Klooniselektio: MacFarlane Burnet 1957 Kaikilla imusoluilla on oma spesifinen antigeenireseptorinsa Reagoidessaan epitooppiin lymosyytti jakautuu ja tytärsoluilla on sama antigeenireseptorityyppi Klooniselektiolla tarkoitetaan siis sitä, että tietty lymfosyytti reagoi tiettyyn antigeeniepitooppin ja jakautuu tuottaen suuren määrän tytärsoluja solumäärä Tehokkaan efektorisolumäärän raja-arvo Solujakautumisten määrä Luonnollinen toleranssi n Immuunijärjestelmä erottaa omat rakenteet vieraista n Luonnollinen toleranssi kehittyy sikiökaudella ja ensimmäisten elinkuukausien aikana Luonnollinen toleranssi Immunoprofylaksi n Aktiivinen immunisaatio n n n kuolleet taudinaiheuttajat elävät heikennetyt taudinaiheuttajat taudinaiheuttajien osia (antigeeniepitooppeja) n Passiviinen immunisaatio n spesifisten vasta-aineiden siirtäminen Veriryhmät n Kuten MHC n Punasolujen pinnalla antigeenejä n Luokitukset esim n n ABO RH Blood Types: ABO Blood Groups (a) Blood type Antigen on red blood cell Antibodies in plasma No A or B antigens “Anti-A” and “anti-B’” A antigens “Anti-B” B antigens “Anti-A” O A B AB None to A or B A and B antigens Figure 24-20a Blood Types: ABO Blood Groups (b) A mixture of type O and type A blood Figure 24-20b Bacterial Entry External environment Bacteria enter extracellular fluid from outside Skin or mucous membrane ECF Bacteria Capillary Figure 24-17 (1 of 4) Inflammatory Responses to Bacterial Entry Bacteria enter extracellular fluid from outside External environment Skin or mucous membrane lyses ECF Bacteria Membrane attack complex activate make activate Complement proteins are Acute phase proteins Mast cells secrete Chemotaxins Histamine increases permeability Antibodies act as Plasma proteins Capillary Circulating leukocytes attract Figure 24-17 (2 of 4) Opsonins Enhance Phagocytosis Bacteria enter extracellular fluid from outside External environment Skin or mucous membrane lyses ECF coat Bacteria Opsonins ingest and disable act as Membrane attack complex activate make activate Complement proteins are Acute phase proteins Phagocytes Mast cells secrete Chemotaxins Histamine increases permeability Antibodies Plasma cells act as Plasma proteins Capillary Circulating leukocytes attract Figure 24-17 (3 of 4) Acquired Immune Response to Bacteria Bacteria enter extracellular fluid from outside External environment Skin or mucous membrane lyses ECF coat Bacteria Opsonins ingest and disable Membrane attack complex activate make activate present act as Complement antigens to proteins are T H cells Phagocytes Acute phase proteins Mast cells secrete Chemotaxins activate Histamine increases permeability B lymphocytes become secrete Antibodies Plasma cells act as Plasma proteins Capillary Circulating leukocytes attract Figure 24-17 (4 of 4) Virus Invades Virus invades host Preexisting antibodies 1 1 Figure 24-18, step 1 (1 of 2) Antibodies Act As Opsonins Virus invades host Preexisting antibodies 1 1 Uninfected host cell MHC-I Viral antigen Infected host cell Figure 24-18, step 1 (1 of 2) Macrophage Cytokines Stimulate Inflammation Virus invades host Preexisting antibodies 1 1 Macrophage ingests virus. MHC-II 2 2 Uninfected host cell MHC-II secretes MHC-I Interferon-a activates Viral antiviral antigen response. Infected host cell Viral antigen Macrophage presents antigen fragments. 3 3 Activates helper T cell Cytokines Inflammatory response Helper T cell Figure 24-18, steps 1–3 Helper T Cells Secrete Cytokines and B Cells Produce Antibodies Virus invades host Preexisting antibodies 1 1 Macrophage ingests virus. MHC-II 2 2 Uninfected host cell MHC-II secretes MHC-I Interferon-a activates Viral antiviral antigen response. Infected host cell Viral antigen Macrophage presents antigen fragments. 3 3 Activates helper T cell Cytokines Helper T cell Inflammatory response activates 4 Virus B lymphocytes become Plasma cells secrete Antibodies Figure 24-18, steps 1–4 Cytotoxic T Cells Attack VirusInfected Cells Virus invades host Preexisting antibodies 1 1 Macrophage ingests virus. MHC-II 2 2 Uninfected host cell MHC-II secretes Viral antigen Macrophage presents antigen fragments. 3 3 MHC-I Interferon-a activates Viral antiviral antigen response. Infected host cell Activates helper T cell Cytokines Helper T cell Inflammatory response activates activates 4 5 5 Virus Attacked by cytotoxic T cells Perforins, granzymes T-cell receptor Cytotoxic T cell B lymphocytes become Plasma cells secrete Infected cell undergoes apoptosis and dies. Antibodies Figure 24-18, steps 1–5
© Copyright 2024