background image

 

                                                                                                                                                                                                    

Microbiology 

 

Notes… 

Immunology Lecture.1 

Immunology 

It is the Science that deals with  : 

1.  Body  protective  and  defense    mechanisms  against  diseases  (infections  and 

tumours) 

2.  Clearance of dead cells and tissue repair  
3.  Vaccination 
4.  Allergy and hypersensitivity 
5.  Tissue transplantation and transplant rejection  
6.  Autoimmunity  and immunodeficiency 

Immunity 

Original meaning

 :Exemption from government taxes

 

In the context of immunology: Collective defense mechanisms against diseases  

•  The body system (cells, organs and molecules) responsible for the immunity is 

called the  immune system 

Immune response 

•  The effort of the immune system in regards to any etiological agent. 
•  Usually against foreign immunogens ,useful  (protection) 
•  Sometimes harmful

 

!!!!!!!!

 

 (tissue damage) 

             Graft rejection  
             Autoimmunity   against self immunogens   
             Hypersensitivity              
Normally the immune system DOES NOT react against the body itself by a mechanism 
which is named Tolerance (state of unresponsiveness to self antigen).  
Break down of self antigen tolerance leads to (Auto-immunity).  
The diseases that result from such a response  are called (auto-immune diseases).  

Self vs  .Non-self 

 

Antigens (Ags) 

•  Foreign substance  

 = Antigen  

These  antigens  could  be  bacteria,  viruses,  fungi  ,  parasites,  cells  tissues,  chemicals, 
drugs or food. The numbers of antigens in nature are up to trillions. 
If able to produce immune response called immunogen or complete antigen. 
If unable to initiate immune response alone called partial antigen.  

 

 

 

 

N

eed S

om

e H

el

p?

 


background image

 

                                                                                                                                                                                                    

Microbiology 

 

Notes… 

All immunogens are antigenic but not all antigens are immunogenic. 
Immune system does not react against the whole pathogen but parts of it  

( Ags )and not 

against the whole Ag but parts of it (chemical groups) called "epitopes "

  . 

Each Ag has variable number of epitopes. 

Properties of Antigens 

1.  Foreignness 

A  )Autologous antigens : Self antigens and there will be no immune response. 
B )Allogenic antigens : From the same species and there may be reaction, e.g.. Blood 
transfusion, kidney transplant 
C) Heterologous antigens  : From different species .These antigens will be rejected and 
there will be severe immune response 

2.  Chemical complexity 

Most antigens contain at least  one  amino acid  in their structures  .More  amino acid more 
antigenicity. 
Proteins > CHO > lipids 

3.   Molecular weight 

More than 100,000  Dalton more immunogenic 

Cells of the immune system 

 

Types of Immunity 

Innate (non-specific) immunity 
  -Present  from  birth  in  both  invertebrates 
and vertebrates 
 
 -Our First Line Of Defense 
  -Rapid  starts  within  min-hours  after 
encountering pathogens 

Adaptive (specific) immunity 
 Not  present at birth but  acquired  during 
life  as  immune  system  develops    in 
vertebrates only 
 -Late , starts days after first infection 
 
 


background image

 

                                                                                                                                                                                                    

Microbiology 

 

Notes… 

- Not specific, recognizes generic microbial 
structures  and  prevents  almost  ALL 
pathogens from causing diseases; 

Genetically encoded and produces 

identical responses in all individuals, 

NO memory cells 

-Specific  ,reacts  specifically  with 
specific 

immunological 

molecules 

called (antigens) 

Acquired as an adaptive 

response to exposure to antigens 

Memory cells 

 

Memory” in adaptive immunity 

1st infection 
 
Slow response 
 
Pathogen proliferates 
 
Disease Symptoms 
 

2nd infection 
 
Fast response 
 
Pathogen being killed 
 
No disease
 
 
No symptoms 
 

Elements of Innate and Adaptive Immunity 

 


background image

 

                                                                                                                                                                                                    

Microbiology 

 

Notes… 

Elements of Innate Imuunity 

1. Epithelial Barriers   

-  Act as anatomical (physical) , physiological or chemical barriers  

-  Including the skin, mucous membranes, hair, cilia, sneezing, cough, and blinking of 

the eyes.  Also, mucous secretions trap many organisms. 

-  Physiologic Barriers  

-  Temperature - normal body temperature inhibits growth of most microorganisms.  

-  Elevated  body  temperature  (fever)  can  have  a  direct  effect  on  pathogenic 

microorganisms.  

-  pH - low pH of stomach, skin, & vagina (inhibits microbial growth)  

-  Oxygen tension  

Physical and Chemical Barriers-The Skin 

Mechanisms 

1. Skin integrity itself acts as anatomical  barrier  that  prevents “bacterial colonization”. 
2. Normal skin flora prevent potential pathogens from "Colonizing". 
3. Sebaceous glands secrete fatty acids and lactic acid which lower the skin pH (acidic 
pH ≈ 4-6)

4.  Sweat  glands  in  the  skin  secrete  antimicrobial  peptides  e.g.  (dermcidin)  which 
restrains the growth of various microbes on the skin.  

 

Chemical and Physical Barriers-Mucosal membranes 

Mechanisms 

1. Ciliated epithelial cells lining the trachea remove microbes inhaled  through the nose 
and mouth (Mechanical removal). 
Cilia push microbes upwards until they are caught in oral secretions and expectorated 
or swallowed.  
 
2. Mucus secreted by these cells prevent the microbes from associating  
"Too closely" with the cells (Prevent attachment of microbes with tissues


background image

 

                                                                                                                                                                                                    

Microbiology 

 

Notes… 

 

Chemical and Physical Barriers-Normal flora of the Gastrointestinal Tract 

Mechanisms 

Stomach  

Acidic pH of the stomach act as a physiological barrier that decreases the number of 
viable pathogens reaching distal intestine. 

Intestines 

Normal  GIT  flora  :  Compete  with  pathogenic  bacteria  for  nutrients  and  production  of 
enzymes or  growth suppressor materials as Colicin (produced by enteric bacilli).    

 

Chemical and Physical Barriers- Bactericidal agents 

1. Lysozymes  
Constantly bath the kidney the surface of the eye (tears) , female urogenital tract, and 
saliva.  
Lysozyme  breaks  the  glycosidic  bonds  between  the  NAG  and  NAM  that  make  up  the 
backbone of peptidoglycan—causing bacteria to lyse.  


background image

 

                                                                                                                                                                                                    

Microbiology 

 

Notes… 

2. beta-lysins : blood proteins bind to and disrupt the bacterial cytoplasmic membrane—
leads to leakage of the cytoplasmic constituents and bacterial cell death. 

2. Phagocytes (eating cells) 

Main functions: 
         - Cells that engulf, digest and destroy pathogens 
         - Also produce inflammatory molecules which regulate other    components of the 
immune system. 
         -  Some of them present antigens to  T cells 
Include : 
               -  Neutrophils (microphages) 
               -  Eosinophils 
               -  Monocytes/Macrophages 

3. Neutrophils  

•  Present in blood (60-70% of WBCs) 
•  Multi-lobular nucleus  

   (PMN) 

•  Highly mobile phagocytes 
•  Short half life (6 – 12 hours) 
•  Acute inflammation   
•  Containing bacteria-killing enzymes 

4. Monocytes/Macrophages 

 

-

  Blood (1-6 % of WBC) 

-

  Smaller 
 

 

-

  Tissues 

-

 

5

-

10

 

times larger 

-

  More phagocytic activity 

-

  Named  Based  on  Tissue  They 
Reside
 
Alveolar  (lungs  ,)Kupffer  (liver), 
Microglial  (brain),  Osteoclasts 
(bone)
 
 

 

 


background image

 

                                                                                                                                                                                                    

Microbiology 

 

Notes… 

How do Macrophages Identify Microbes? 

They  express  a  wide  range  of  surface  receptors  that  allow  them  to  identify 
microorganisms. 
Pattern Recognition Receptors (PPR ) 
-Recognize pathogen associated molecular patterns (PAMP);  
-Identify a class of microbes; ex., LPS, LTA, peptidoglycan,  lipoarabinomannan, dsRNA, 
mannose, b-glycans 
-PAMP are often essential for microbe survival 
Action Time 
Immediate activation of effectors 
Delays need for adaptive immunity 

Phagocytosis 

The process of phagocytosis include the following stages: 

A)  Activation of phagocytes  

Under  the  influence  of  inflammatory  mediators  such  as  bacterial  products  (bacterial 
proteins, capsules , LPS, peptidoglycans , teichoic acids, etc) , complement proteins and 
inflammatory  cytokines  resting  resident  phagocytes  are  ACTIVATED.  Activation  of 
phagocytes results in: 
1. Increase production of endocytic PRR that recognize and bind to PAMPS 
2. Increase metabolic and microbial activity of phagocytes by increasing their production 
of ATPs, lysosomal enzymes , lethal oxidant , etc. 

B)   Chemotaxis of phagocytes  

The  activated  phagocytes  are  ATTRACTED  toward  the  site  of  inflammation  under  the 
influence  of  inflammatory  mediators  such  as  bacterial  products  (bacterial  proteins, 
capsules , LPS, peptidoglycans , teichoic acids, etc.) , complement proteins (C3a, C5a) 
and inflammatory cytokines such as IL-8, chemokines, fibrin split products , kinins and 
phospholipids releases by injured host cells. 
Note: Some microbes such as 

influenza virus A

Mycobacterium tuberculosis

Neisseria 

gonorrhea 

and 

Bordetella pertussis

 known to block this step.  

A)  Inflammation 

Infection  or  tissue  injury  stimulates  mast  cells,  basophils  and  other  cells  to  release 
vasodilators. Vasodilation results in increase capillary permeability  

•  Resting phagocytes become activated by inflammatory mediators  

C) Attachment and migration 

•  If epith. lining is breached by microbes, resident phagocytes are attracted (influx) 

to the site by  chemotactic substances as bacterial endotoxins (LPS), serum C5a, 
IL-8, and leukotriene B4. 


background image

 

                                                                                                                                                                                                    

Microbiology 

 

Notes… 

Infection  or  tissue  injury  stimulates  mast  cells,  basophils  and  other  cells  to  release 
vasodilators. Vasodilation results in increase capillary permeability  

•  If epith. lining is breached by microbes, resident phagocytes are attracted (influx) 

to the site by  chemotactic substances as bacterial endotoxins (LPS), serum C5a, 
IL-8, and leukotriene B4. 

•  The macrophages produce cytokines as IL-1 & TNF.These activate endothelial cells 

of nearby venules to produce adhesion molecules (selectin, integrins, & ICAM) and 
chemkines (e.g.,IL-8)  which mediate MIGRATION of leucocytes & monocytes from 
the blood to tissues (diapedesis). 

•  The phagocytes have receptors on their surface through which they ATTACH non-

specifically to m.o. Examples: Receptors for bacterial endotoxines, for mannose 
residues on glycoprotein of many bacteria, unmethylated bacterial DNA & double 
stranded  RNA  of  many  viruses.  The  attachment  and  ingestion    is  enhanced  if 
microbes are coated with IgG or C3b (opsonization 

5. Natural Killer (NK) cells( CD56+) 

-

    Large round granular lymphocytes 

-

   Always remain in the circulation 

-

   Act as immunological surveyors (cytotoxic cells)   
Kill  virally infected cells  
Kill tumours 

•  However, NK cells do not require stimulation, nor they do exhibit memory cells. 

NK cells respond in the absence of MHC proteins. 

•  What does CD refer to??????? 

CD (Cluster of Differentiation) 

•  CD  

 = Cluster of differentiation 

•  Leukocytes surface  antigens that are expressed on cells of a particular lineage 

“differentiation ” 

•  Also called CD molecules , CD antigens , CD markers  
•  Used to classify leukocytes into functionally distinct subpopulation ,e.g 
•  NK cells are CD56

+

 

•  T - Lymphocytes CD3

+

 (pan T cells marker) 

•  B - Lymphocytes CD19

+

 

•  Monocytes / Macrophages CD14

+

 

 
 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Yahia Ziead
المشاهدات: لقد قام 4 أعضاء و 89 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