background image

Resistance of 

The Body to 

Infection 

Immunity and Allergy 

 


background image

 

1. Innate Immunity 

 

The human body has the ability to 

resist 

almost all types of organisms or toxins that tend to 

damage  the  tissues  and  organs.  This  capability  is 

called

 

immunity

Much  of  immunity  is 

acquired 

immunity 

that does not develop until after the body is first attacked by a bacterium, 

virus,  or  toxin,  often 

requiring 

weeks  or  months  to  develop  the  immunity.  An  additional 

portion  of  immunity  results  from 

general 

processes,  rather  than  from  processes  directed  at 

specific disease organisms. This is called 

innate

 

immunity

It includes the following: 

1. 

Phagocytosis 

of  bacteria  and  other  invaders  by  white  blood  cells  and  cells  of  the  tissue 

macrophage system. 

natural killer lymphocytes

 

that can recognize and destroy 

foreign 

cells, 

tumor 

cells, and even some infected 

cells 

 

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 

chemical

 

compounds 

that attach to foreign organisms or toxins 

and destroy them. Some of these compounds are  

 

(a) 

lysozyme

, a 

mucolytic 

polysaccharide that attacks bacteria and causes them to dissolute;  

(b) 

basic

 

polypeptides

, which react with and inactivate certain types of 

gram-positive

 

bacteria

;  

(c) the 

complement 

complex 

a system of proteins that can be activated in various ways to destroy 

bacteria;  

 

2. Acquired (Adaptive) Immunity 

 

The  human  body  has  the  ability  to  develop  extremely  powerful 

specific  immunity

  against 

individual 

invading  agents  such  as  lethal 

bacteria

viruses

toxins

,  and  even 

foreign 

tissues 

from other animals. 

 

Basic Types of Acquired Immunity  

 

the body develops circulating 

antibodies

which are globulin molecules in the blood plasma 

that  are  capable  of  attacking  the  invading  agent.  This  type  of  immunity  is  called 

humoral

 

immunity

 

or

 

B-cell

 

immunity

 

(because B lymphocytes produce the antibodies).  

The 

second

  type  is  achieved  through  the  formation  of  large  numbers  of 

activated

 

T

 

lymphocytes

 

that  are  specifically  crafted  in  the  lymph  nodes  to  destroy  the  foreign  agent. 

This type of immunity is called 

cell-mediated

 

immunity

 

or 

T-cell immunity.

 

 

Both Types of Acquired Immunity Are Initiated by Antigens 

 

The  body  has  some 

mechanisms

 

for

 

recognizing 

invasion  by  a  foreign  organism  or  toxin. 

Each toxin or each type of organism almost always contains one or more 

specific

 

chemical

 

compounds 

in its makeup that are different from all other compounds. In general, 

these

 

are 

proteins  or  large  polysaccharides,  and  it  is  they  that 

initiate 

the  acquired  immunity.  These 

substances are called 

antigens

 

(

anti

body

 

gen

erations

)

 

 


background image

 

Lymphocytes 

 

Are Responsible for Acquired Immunity 

The lymphocytes are 

located 

most extensively in the 

lymph 

nodes

, but they are also found in 

special 

lymphoid 

tissues  such  as  the 

spleen

submucosal  areas  of  the  gastrointestinal  tract

thymus

, and 

bone marrow

.  

The invading agent 

first

 

enters 

the tissue fluids and then is 

carried 

by way of lymph vessels 

to the lymph node or other lymphoid tissue.  

 

Two  Types  of  Lymphocytes  Promote  “Cell-Mediated”  Immunity  or  “Humoral” 
Immunity—the T and the B Lymphocytes. 

 

Both  types  of  lymphocytes  are 

derived 

originally  in  the  embryo  from 

pluripotent

 

hematopoietic 

stem cells 

that form lymphocytes 

 

The lymphocytes that are 

destined

 

to

 

eventually

 

form 

activated T lymphocytes first migrate 

to  and  are  preprocessed  in  the 

thymus 

gland,  and  thus  they  are  called 

“T”  lymphocytes 

to 

designate the role of the thymus. 

 

lymphocytes  that  are  destined  to  form  antibodies—are  preprocessed  in  the 

liver

 

during

 

midfetal 

life and in the bone 

marrow 

in late fetal life and after birth , they are responsible for 

humoral immunity

 


background image

 

Thymus Gland Preprocesses the T Lymphocytes. 

  

1. The T lymphocytes, after origination in the bone marrow, first 

migrate 

to the thymus gland. 

Here they 

divide 

rapidly and at the same time develop extreme 

diversity 

for reacting against 

different 

specific  antigens.  That  is, 

one 

thymic  lymphocyte  develops  specific  reactivity 

against one antigen. Then the 

next 

lymphocyte develops specificity against another antigen.  

 

These  different  types  of  preprocessed  T  lymphocytes  now 

leave 

the  thymus  and  spread  by 

way of the blood throughout the body to 

lodge 

in lymphoid tissue everywhere.  

 

2. The thymus also makes certain that any T lymphocytes leaving the thymus will 

not

 

react 

against proteins or other antigens that are present in the body’s own tissues; otherwise, the T 
lymphocytes would be 

lethal 

to the person’s own body in only a few days.  

 

The thymus selects 

which 

T lymphocytes will be 

released 

by first 

mixing 

them with virtually 

all  the  specific  “

self-antigens

” from the body’s own tissues. If a 

T

 

lymphocyte

 

reacts

,  it  is 

destroyed 

and phagocytized instead of being released.  

 

Liver  and  Bone  Marrow 

Preprocess

  the  B  Lymphocytes  during  midfetal  life  and  late 

fetal life and after birth respectively.  

 

B lymphocytes are 

different

 from T lymphocytes in two ways:  

 

First

, instead of the 

whole

 

cell 

developing reactivity against the antigen, as occurs for the T 

lymphocytes,  the  B  lymphocytes  actively 

secrete

 

antibodies 

that  are  the  reactive  agents. 

These agents are 

large 

protein molecules that are capable of 

combining 

with and 

destroying 

the antigenic substance,  

 

Second

, the B lymphocytes have even 

greater

 

diversity 

than the T lymphocytes, thus 

forming

 

many

 

millions 

of types of B-lymphocyte antibodies with different specific reactivities.  

 
 

 


background image

 

Role of Macrophages in the Activation Process. 

 

millions of macrophages are also 

present 

in the lymphoid tissue. These 

line 

the sinusoids of 

the lymph nodes, spleen, and other lymphoid tissue, and they lie in apposition to many of the 
lymph node lymphocytes.  

 

1. Most 

invading 

organisms are 

first

 

phagocytized 

and partially digested by the macrophages, 

and the antigenic products are 

liberated 

into the macrophage cytosol. The macrophages then 

pass

 

these

 

antigens 

by  cell-to-cell  contact  directly  to  the  lymphocytes,  thus  leading  to 

activation 

of the specified lymphocytic clones.  

 

2.  The  macrophages,  in  addition, 

secrete 

a  special  activating  substance  that 

promotes 

still 

further  growth  and  reproduction  of  the  specific  lymphocytes.  This  substance  is  called 

interleukin-1

 

The 

plasma 

cell which develops after B cell activation 

produces 

gamma globulin antibodies

 

 

Antibodies 

 

Most are a combination of two light and two heavy chains, 

 

The  end  of  each  light  and  heavy  chain,  called  the 

variable

 

portion

;  the  remainder  of  each 

chain  is  called  the 

constant

 

portion

.  The  variable  portion  is different  for  each 

specificity 

of 

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,  establishing 

such factors as 

diffusivity 

of the antibody in the tissues, 

adherence 

of the antibody to specific 

structures within the tissues, attachment to the 

complement

 

complex

 


background image

 

Specificity of Antibodies.  

 

Each  antibody  is  specific  for  a  particular  antigen;  this  is  caused  by  its  unique  structural 

organization of amino acids in 

the variable portions of both the light and heavy chains.  

 

Classes of Antibodies.  

 

There are five general classes of antibodies, respectively named 

IgM, IgG, IgA, IgD, 

and 

IgE

.  

 

Mechanisms of Action of Antibodies 

 

a. Direct Action of Antibodies on Invading Agents.  

 

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

 

B- Complement System for Antibody Action 

 

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

 

in 

the blood . 

r-q-s

 


background image

 

Classic

 

Pathway

The classic pathway is initiated by an 

antigen-antibody

 

reaction 

with 

activation 

of the proenzyme C1, then 

activate successively increasing quantities of enzymes 

in the later stages of the system, Among the more important effects 

of enzymes

 are the 

following: 

 

1. 

Opsonization

 

and

 

phagocytosis

One of the products of the complement cascade, 

C3b

strongly activates phagocytosis by both neutrophils and macrophages, causing these cells to 
engulf the bacteria to which the antigen antibody complexes are attached. This process is 
called 

opsonization

  

2. 

Lysis

One of the most important of all the products of the complement cascade is the 

lytic 

complex

, which is a 

combination

 

of

 

multiple

 

complement 

factors and designated 

C5b6789

This has a direct effect of 

rupturing 

the cell membranes of bacteria or other invading 

organisms. 

 

3. 

Agglutination

The complement products also 

change

 

the

 

surfaces 

of the invading 

organisms, causing them to 

adhere 

to one another, thus promoting agglutination.  

 

4. 

Neutralization

 

of

 

viruses

The complement enzymes and other complement products can 

attack the 

structures 

of some viruses and thereby render them 

nonvirulent

.  

 

5. 

Chemotaxis

Fragment 

C5a 

initiates chemotaxis of neutrophils and macrophages,  

 

6. 

Activation

 

of

 

mast

 

cells

 

and

 

basophils

Fragments 

C3a

C4a

and C5a 

activate mast cells 

and basophils, causing them to release 

histamine

heparin

, and several other substances into 

the local fluids. These substances in turn cause 

increased local blood flow

, increased leakage 

of fluid and plasma protein into the tissue, and other local tissue reactions that help inactivate 
or immobilize the antigenic agent.  

 

7. 

Inflammatory

 

effects

In addition to inflammatory effects caused by activation of the 

mast 

cells  and 

basophils

,  several  other  complement  products  contribute  to  local  inflammation. 

These products cause  

 

(1) the already 

increased 

blood flow to  increase still further, 

(2) the capillary 

leakage 

of proteins to be increased, and  

(3) the 

interstitial

 

fluid

 

proteins

 

to

 

coagulate 

in the tissue spaces, thus preventing movement 

of the invading organism through the tissues.  

 


background image

 

Several Types of T Cells and Their Different Functions 

 

They are classified into three major groups:  

(1) 

helper 

T cells, (2) 

cytotoxic 

T cells, and (3) 

suppressor 

T cells. The functions of each 

of these are distinct. 

 

Helper T Cells 

they  serve  as  the  major  regulator  of  virtually  all  immune  functions,  They  do  this  by 

forming 

a series of protein mediators, called 

lymphokines

, that act on other cells of the 

immune system as well as on bone marrow cells. As: 

 

Interleukin-2 

Interleukin-3 

Interleukin-4 

Interleukin-5 

Interleukin-6 

Granulocyte-monocyte colony-stimulating factor 

Interferon-ϫ 

 

Specific Regulatory Functions of the Lymphokines.  

In  the  absence  of  the  lymphokines  from  the  helper  T  cells,  the  remainder  of  the 

immune 

system is almost 

paralyzed

. AIDS virus acts on these cell. 

 

1. Stimulation of 

Growth

 

and

 

Proliferation 

of 

Cytotoxic 

T Cells and 

Suppressor 

T Cells.  

  

2. Stimulation of 

B-Cell 

Growth and Differentiation to Form Plasma Cells and Antibodies.  

 

3. Activation of the 

Macrophage 

System.  

 

4. 

Feedback 

Stimulatory Effect on the 

Helper 

Cells Themselves. 

 

 


background image

 

Cytotoxic T Cells 

 

The 

receptor 

proteins on the surfaces of the cytotoxic cells cause them to 

bind

 

tightly 

to those 

organisms or cells that contain the appropriate binding-specific antigen.  

 

After  binding,  the  cytotoxic  T  cell  secretes 

holeforming

 

proteins

called

 

perforins

,  that 

literally  punch  round  holes  in  the  membrane  of  the  attacked  cell.  Then  fluid 

flows 

rapidly 

into the cell from the interstitial space. 

 

 In addition, the cytotoxic T cell 

releases

 

cytotoxic 

substances directly into the attacked cell.  

 

Almost  immediately,  the  attacked  cell  becomes 

greatly

 

swollen

,  and  it  usually  dissolves 

shortly thereafter. 

 

Suppressor T Cells 

 

capable of suppressing the functions of both 

cytotoxic 

and 

helper 

T cells.  

 

Immunization by Injection of Antigens (vaccinization) 

 

Immunization 

has been used for many  years to 

produce

 

acquired 

immunity against specific 

diseases. A person can be immunized by injecting 

dead 

organisms that are no longer capable 

of causing disease but that still have some of their chemical antigens. 

 

Passive Immunity 

 

A

 

temporary 

immunity  can  be  achieved  by 

infusing  antibodies

activated

 

T

 

cells

,

  or  both 

obtained  from  the  blood of  someone  else  or from  some  other animal  that has been  actively 
immunized against the antigen.  

Antibodies

 

last 

in the body of the recipient for 

2

 

to

 

3

 

weeks 

Activated T cells last for a few weeks  

 

ALLERGY AND HYPERSENSITIVITY 

An important undesirable 

side

 

effect 

of immunity. 

 

1. Allergy Caused by Activated T Cells: 

Delayed-reaction allergy 

is caused by activated 

T cells

 and 

not

 

by

 

antibodies

.  toxins may in 

itself does not cause much 

harm 

to the tissues. However, on 

repeated 

exposure, it does cause 

the 

formation

 

of

 

activated 

helper  and  cytotoxic  T  cells.  And  these  T 

cells

 

elicit

 

a

 

cell-

mediated 

type  of  immune  reaction  causing  release  of 

many

 

toxic

 

substances 

from  the 

activated  T  cells  as  well  as 

extensive  invasion

  of  the  tissues  by  macrophages  with 

serious

 

tissue

 

damage

. such as in the skin or in the lungs to cause lung edema or asthmatic attacks in 

the case of some airborne antigens. 


background image

 

2. Allergies in the “Allergic” Person, 

 

Who Has Excess IgE Antibodies

  

 

Some people have an “allergic” tendency. Their allergies are called 

atopic 

allergies 

because 

they  are  caused  by  a 

nonordinary  response  of  the  immune  system.  The 

allergic  tendency  is 

genetically 

passed  from  parent 

to  child  and  is  characterized  by  the  presence  of 

large

 

quantities of IgE antibodies 

in the blood. These antibodies  are called 

reagins 

or 

sensitizing 

antibodies 

to distinguish them from the more common IgG antibodies. 

 

When  an 

allergen 

(defined  as  an  antigen that  reacts  specifically  with  a  specific  type  of  IgE 

reagin  antibody)  enters  the  body,  an  allergen-reagin  reaction  lakes  place,  and  a  subsequent 
allergic reaction occurs. 

 

A special characteristic of the IgE antibodies (the reagins) is a strong propensity to 

attach 

to 

mast

 

cells

 

and

 

basophils

. this causes immediate 

change 

in the membrane of the mast cell or 

basophil,.  At  any  rate,  many  of  the  mast  cells  and 

basophils

 

rupture

;  others  release  special  

agents  immediately  or  shortly  thereafter,  including 

histamine

protease

slow-reacting 

substance  of  anaphylaxis,

 

eosinophil

 

chemotactic  substance

neutrophil

 

chemotactic  

substance

heparin

, and 

platelet activating factors

 

These  substances  cause  such  effects  as 

dilation 

of  the  local  blood  vessels; 

attraction 

of 

eosinophils and neutrophils to the reactive site; increased 

permeability 

of the capillaries with 

loss of fluid into the tissues; and  

contraction 

of local smooth muscle cells. 

 

Anaphylaxis

.  When  a  specific  allergen  is 

injected 

directly  into  the  circulation,  the  allergen 

can  react  with  basophils  of  the  blood  and  mast  cells  in  the  tissues  located  immediately 
outside  the  small  blood  vessels  if  the  basophils  and  mast  cells  have  been  sensitized  by 
attachment  of  IgE  reagins.  Therefore,  a  widespread 

allergic  reaction  occurs  throughout  the 

vascular system and closely associated tissues.  

 




رفعت المحاضرة من قبل: Ismail AL Jarrah
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 124 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