Veri ja elimistön puolustus. Kappaleet 19 ja 22, Tortora 12ed

Transkriptio

1 Veri ja elimistön puolustus Kappaleet 19 ja 22, Tortora 12ed

2 Veren kloostumus Verisolujen tuotanto Punasolut Verihiutaleet ja hyytyminen

3 Veri on nestemäistä kudosta

4 Composition of Blood Water Amino acids Albumins Proteins Globulins Ions Glucose Fibrinogen BLOOD is composed of Plasma Organic molecules such as Lipids Trace elements and vitamins Nitrogenous waste Gases such as CO 2 O 2 Figure 16-1 (1 of 2)

5 Composition of Blood Lymphocytes Red blood cells Monocytes BLOOD is composed of Cellular elements White blood cells include Platelets Neutrophils Eosinophils m Basophils 15 Figure 16-1 (2 of 2)

6 Plasma Proteins Table 16-1

7 Hematopoiesi BONE MARROW Erythroblast Megakaryocyte CIRCULATION Reticulocyte Erythrocyte Platelets Neutrophil Monocyte Basophil Eosinophil Lymphocyte Figure 16-2 (2 of 2)

8 Verenkuva MALES FEMALES Hematocrit 40% 54% 37% 47% Hemoglobin (g Hb/dL* blood) Red cell count (cells/µl) x x % <1% white cells 58% plasma volume Total white cell count (cells/µl) 4 11 x x 10 3 Differential white cell count Neutrophils 50% 70% 50% 70% Eosinophils 1% 4% 1% 4% Basophils <1% <1% Lymphocytes 20% 40% 20% 40% Monocytes 2% 8% 2% 8% Platelets (per µl) x x 10 3 *1 deciliter (dl) = 100 ml 42% packed red cell volume Figure 16-3

9 Luuydin Mature blood cells squeeze through the endothelium to reach the circulation. Platelets Fragments of megakaryocyte break off to become platelets. Reticular cell Mature neutrophil Reticular fiber Stem cell Reticulocyte expelling nucleus Venous sinus Stem cell Macrophage The stroma is composed of fibroblast-like reticular cells, collagenous fibers, and extracellular matrix. (c) Monocyte Lymphocyte Figure 16-4c (11 of 11)

10 Red Blood Cells (a) SEM shows biconcave disk shape of RBCs. (b) Cross section of RBC Cytoskeleton filament Attachment protein Actin (c) The cytoskeleton creates the unique shape of RBCs. Figure 16-5

11 Osmotic Changes to Red Blood Cells The disk-like structure of red blood cells allows them to modify their shape in response to osmotic changes Figure 16-6

12 Punasolut eivät sisällä tumaa eivätkä mitokondrioita yli 90% verisoluista punasoluja 5 x / litra hematokriitti = veren prosentuaalinen punasolumäärä

13 muodostus elinikä n 120 vrk eli joka sekunti muodostuu ja kuolee 3 miljoonaa punasolua! muodostuvat litteissä luissa kantasoluista Rauta, foolihappo ja B12 vitamiini tärkeitä Muodostusta säädellään munuaisissa muodostuvalla EPO:lla

14

15 muodostus

16 Punasolujen tehtävät Kuljettavat happea Osallistuvat hiilidioksidin kuljetukseen Venyvät hyvin -> hiussuonet muotonsa ansiosta suuri pinta-ala/tilavuus suhde -> optimaalinen kaasujen vaihto

17 Hemoglobiini sitoo ja luovuttaa happea koostuu globiinista ja hemiryhmistä rauta sitoo happea -> muuttaa väriä sikiön hemoglobiinin koostumus erilainen

18 Homeostasis and Metabolism Iron (Fe) in diet 1 Intestine Plasma Bone Marrow 5 3 Fe 2 Fe transferrin Fe Heme Hb RBC synthesis Spleen Old RBCs destroyed Hb 6 RBC Hb Iron comes from the diet. Fe absorbed by active transport. Transferrin protein transports Fe in plasma. Liver stores excess Fe as ferritin. Bone marrow uses Fe to make hemoglobin (Hb). Bilirubin 6 Spleen converts Hb to bilirubin. 8 Bile 7 Bilirubin metabolites in feces Liver 4 Ferritin Bilirubin metabolism Bilirubin + metabolites Kidney 8 Bilirubin metabolites in urine 7 8 Liver metabolizes bilirubin and excretes it in bile. Bilirubin metabolites are excreted in urine and feces. Figure 16-7, steps 1 8

19

20 Punasolujen hajoaminen Punasolut vaurioituvat vanhetessaan -> maksan, pernan ja luuytimen makrofagit endosytoivat hemi muuttuu bilirubiiniksi, ulos sapen/ulosteen ja virtsan kautta Ikterus?

21 Anemiat Raudanpuuteanemia Hemolyyttinen anemia Pernisioosi anemia Aplastinen anemia

22 Punasolujen hajoaminen Punasolut vaurioituvat vanhetessaan -> maksan, pernan ja luuytimen makrofagit endosytoivat hemi muuttuu bilirubiiniksi, ulos sapen/ulosteen ja virtsan kautta

23 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 (a) Red blood cell Figure 16-9a

24 Verenvuodon tyrehtymisen osatekijät

25 Damage to wall of blood vessel Collagen exposed Tissue factor exposed 1 Vasoconstriction Platelets adhere and release platelet factors Coagulation cascade 2 Platelets aggregate into loose platelet plug Thrombin formation Temporary hemostasis 3 Clot: reinforced platelet plug Converts fibrinogen to fibrin Cell growth and tissue repair Fibrin slowly dissolved by plasmin Clot dissolves Intact blood vessel wall Figure 16-10

26 Trombosyyttitulpan muodostuminen

27 Tulpan muodostumista estävät mekanismit

28 Clotting Process Table 16-4

29 Fibriinin muodostuminen ja stabiloituminen

30 Veren hyytymisen pääpiirteet

31 The Coagulation Cascade INTRINSIC PATHWAY EXTRINSIC PATHWAY XII Collagen or other activators Damage exposes tissue factor (III) Active XII VII XI IX Ca 2+ Active XI Ca 2+ Active IX Tissue factor (III) and active VII positive feedback X VIII Ca 2+ phospholipids (PL) positive feedback COMMON PATHWAY Thrombin Active X Ca 2+, V, PL Prothrombin Fibrinogen XIII Fibrin Active XIII Ca 2+ Cross-linked fibrin Figure 16-12

32 Fibrinolyyttinen järjestelmä

33 Veren hyytyminen Figure 16-14

34 Bruce A. Beutler, Jules A. Hoffmann, Ralph M. Steinman

35 Immuunijärjestelmän tehtävät Suoja patogeenejä vastaan Bakteerit Virukset loiset Suoja myrkkyjä vastaan Poistaa kuollutta tai vaurioitunutta kudosta Pyrkii poistamaan epänormaalisti käyttäytyviä tai vieraita soluja

36 Pathogens: Bacteria and Viruses Table 24-1

37 Viral Structure and Replication 1 Viral invasion of host cell RNA 2 Synthesis of new viral nucleic acids and proteins Envelope and capsid (a) 3 4 (b) Self-assembly of new viral macromolecules into new virus particles Virus particles released from host cell Figure 24-1

38 Elimistön puolustuslinjat 1. Fyysiset ja kemialliset esteet Iho, epiteelit ja värekarvat Hapot, lima ja lysosyymit 2. Immuunijärjestelmät Luonnollinen/synnynnäinen Epäspesifinen Toimii välittömästi Opittu/adaptiivinen Spesifinen Hitaampi mutta voimakkaampi vaste Muistisolut mahdollistavat nopean reaktion jos antigeeni kohdataan uudelleen

39 Immuunireaktion vaiheet 1. Vieraan antigeenin tunnistaminen 2. Kommunikointi toisten solujen kanssa 3. Toisten immuunisolujen rekrytointi ja koordinaatio 4. Patogeenin tuhoaminen tai toiminnan esto

40

41 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

42 Anatomy of the Spleen Spleen Darker regions of red pulp are closely associated with extensive blood vessels and open venous sinuses. Venous sinuses Vein Capillary Artery Regions of white pulp resemble the interior of lymph nodes and are composed mainly of lymphocytes. Capsule Figure 24-3

43 Valkosolut Käyttävät verta kuljetusreittinä tulehdusalueille Kehittyvät prekursoreista luuytimessä Vastaavat elimistön puolustuksesta ja puhtaanapidosta.

44 Valkosoluja Types of Cells Basophils Monocytes Lymphocytes Neutrophils Eosinophils Dendritic Cells Mast Cells Macrophages Plasma Cells Classifications Phagocytes Granulocytes Cytotoxic cells Cytotoxic cells (some types) Antigen-presenting cells % of WBCs in blood Rare 50 70% 1 3% 1 6% 20 35% NA Subtypes and nicknames Called polys or segs. Immature forms called bands or stabs. 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 Primary function(s) Release chemicals that mediate inflammation and allergic responses Ingest and destroy invaders Destroy invaders, particularly antibodycoated parasites 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

45 Granulosyytit (jyvässolut) Figure 24-4 (1 of 4)

46 Fagosyytit (syöjäsolut) Figure 24-4 (2 of 4)

47 Sytotoksiset ja vasta-aineita erittävät solut Figure 24-4 (3 of 4)

48 Antigeenejä esittelevät solut Figure 24-4 (4 of 4)

49 Elimistön puolustusjärjestelmät, epäspesifinen Ulkoinen puolustus iho, limakalvot, oma bakteerikanta, entsyymit, ph, värekarvat, epitelin uusiutuminen Sisäinen puolustus, solutaso Neutrofiilit liikkuminen kemotaksis fagosytoosi Makrofagit NK solut opsonisaatio

50 Neutrofiilien tehtävät

51 Makrofagit Lysosome Antigen Membrane proteins Nucleus Macrophage Macrophage digests antigen in lysosome. Antigen-presenting macrophage displays antigen fragments on surface receptors. Figure 24-5

52 NK solut

53 Elimistön puolustusjärjestelmät, epäspesifinen Sisäinen puolustus, solunulkoiset tekijät komplementtijärjestelmä interferonit akuutin vaiheen proteiinit

54 Interferonit Interferon-alpha and interferon-beta Prevent viral replication Interferon-gamma Activates macrophages and other immune cells

55 komplementtijärjestelmä Complement proteins Pathogen Pore of membrane H 2 O and ions Figure 24-8

56

57 Tulehdusreaktio Tulehdusreaktion tarkoituksena on rajoittaa kudosvaurio, joka seuraa infektiota tai vammaa, mahdollisimman pienelle alueelle. Tähän tarvitaan sekä paikallisia että systeemisiä puolustusvasteita.

58 Paikallinen tulehdusreaktio verisuonten läpimitta kasvaa ja kudos lämpenee (punoitus) Verisuonten seinämien läpäiseväisyys kasvaa (turvotus) Valkosolujen ekstravasaatio verenkierrosta kudokseen

59 Systeeminen akuutin faasin reaktio kuume, lisääntynyt hormonien, esim. ACTH:n ja hydrokortisonin synteesi, lisääntynyt valkosolutuotanto ja runsas akuutin faasin proteiinien synteesi maksassa. Makrofagiaktivaatio -> IL-1:n, TNF-α:n ja IL- 6:n eritys. Ne indusoivat kuumetta aivolisäkkeessä ja akuutin faasin proteiinien synteesiä maksassa sekä väliaikaisesti lisäävät luuytimen valkosolutuotantoa.

60 Systeemiseen akuutin faasin vasteeseen liittyvät elimet ja välittäjäyhdisteet

61 Table 24-2

62 Anti-inflammatoriset yhdisteet Kortikosteroidit vähentävät immuunijärjestelmän solujen lukumäärää ja aktiivisuuksia NSAID Pääasiallisin vaikutusmekanismi on syklooksygenaasin (Cox) inhibitio Prostaglandiinien tuotannon inhibitio rajoittaa verisuonen seinämän permeabiliteetin lisääntymistä ja neutrofiilien kemotaksista.

63 Syklo-oksygenaasin inhibitio NSAID lääkkeillä

64 Spesifiset puolustusmekanismit Antigeenit elimistöstä poikkeava rakenne Antigeeneissä rakenne, jonka lymfosyytti tunnistaa -> epitooppi Lymfosyytit T lymfosyytit (thymus) B lymfosyytit (bone marrow) Lymfaattinen kudos

65

66 Lymfosyytit Lymfosyyteillä antigeenireseptoreita Jokaiselle lymfosyytille rakentuu oma antigeenireseptorityyppinsä elimistön omille epitoopeille herkät lymfosyytit karsitaan pois -> vika -> autoimmuniteetti tuloksena suuri määrä eri epitoopeille herkkiä lymfosyyttejä -> tunnistavat lähes kaikki elimistölle vieraat epitoopit

67 Vasta-aineet Immunoglobuliineja B-lymfosyytit muodostavat Tarttuvat vieraisiin epitooppeihin ja auttavat niiden tuhoamisessa Jaetaan viiteen ryhmään (A,D,E,G ja M)

68

69 Vasta-aineiden tehtävät 6 Activates complement Antigen binding site 1 Activates B lymphocytes Complement Antigen binds to antibody 5 Triggers mast cell degranulation Antibody Memory cells Plasma cells Secrete antibodies NK cell or eosinophil 4 Activates antibodydependent cellular activity Bacterial toxins 2 Acts as opsonins 3 Causes antigen clumping and inactivation of bacterial toxins Enhanced phagocytosis Figure 24-13, steps 1 6

70 Vasta-aineiden muodostuminen

71 Kudostyyppimolekyylit MHCI ja MHCII (MHC=HLA ihmisellä) MHCI luokan proteiinejä kaikkien paitsi punasolujen pinnalla MHCII luokan proteiinejä antigeenejä tarjoavien solujen pinnalla (mm. makrofagit) Tc -> sytotksiset T-solut (MHCI) Th -> auttaja T-solut (MHC II)

72 T-auttajasolujen merkitys vastaaineiden muodostuksessa

73

74 Sytotoksiset T-solut Tarvitsevat MHCI kompleksiin sitoutuneen vasta-aineen sekä MHCII kompleksiin sitoutuneen Th solun aktivoituakseen tehokkaasti. Voivat näin tuhota vierasta proteiinia ekspressoivia soluja (virusinfektoituneet solut, syöpäsolut)

75

76 External environment Bacteria enter extracellular fluid from outside Skin or mucous membrane ECF lyses coat Opsonins Bacteria activate Membrane attack complex ingest and disable Phagocytes present antigens to T H cells activate act as Complement proteins Acute phase proteins are make activate Chemotaxins Mast cells secrete Histamine B lymphocytes become increases permeability secrete Antibodies Plasma cells act as Plasma proteins Capillary Circulating leukocytes attract

77 Kloonit ja immuniteetti Lymfosyytti kloonaa itseään tunnistettuaan vieraan epitoopin Kyseinen lymfo populaatio kasvaa ja saa tunkeilijan hävitettyä Infektion jälkeen suuri osa klooneista kuolee, mutta jäljelle jää populaatio muistisoluja IMMUNITEETTI

78 Klooniselektio: MacFarlane Burnet 1957 Kaikilla imusoluilla on oma spesifinen antigeenireseptorinsa Reagoidessaan epitooppiin lymosyytti jakautuu ja tytärsoluilla on sama antigeenireseptorityyppi

79 Klooniselektiolla tarkoitetaan siis sitä, että tietty lymfosyytti reagoi tiettyyn antigeeniepitooppin ja jakautuu tuottaen suuren määrän tytärsoluja solumäärä Tehokkaan efektorisolumäärän raja-arvo Solujakautumisten määrä

80 Luonnollinen toleranssi Immuunijärjestelmä erottaa omat rakenteet vieraista Luonnollinen toleranssi kehittyy sikiökaudella ja ensimmäisten elinkuukausien aikana

81 Luonnollinen toleranssi

82 Immunoprofylaksi Aktiivinen immunisaatio kuolleet taudinaiheuttajat elävät heikennetyt taudinaiheuttajat taudinaiheuttajien osia (antigeeniepitooppeja) Passiviinen immunisaatio spesifisten vasta-aineiden siirtäminen

83 Veriryhmät Kuten MHC Punasolujen pinnalla antigeenejä Luokitukset esim ABO RH

84 Blood Types: ABO Blood Groups (a) Blood type Antigen on red blood cell Antibodies in plasma O No A or B antigens Anti-A and anti-b A A antigens Anti-B B B antigens Anti-A AB None to A or B A and B antigens Figure 24-20a

85 Blood Types: ABO Blood Groups (b) A mixture of type O and type A blood Figure 24-20b

86 Bacterial Entry Bacteria enter extracellular External environment fluid from outside Skin or mucous membrane ECF Bacteria Capillary Figure (1 of 4)

87 Inflammatory Responses to Bacteria enter extracellular fluid from outside Bacterial Entry External environment Skin or mucous membrane ECF Bacteria activate lyses Membrane attack complex Complement proteins Acute phase proteins are make activate Chemotaxins Mast cells secrete Histamine increases permeability Antibodies act as Plasma proteins Capillary Circulating leukocytes attract Figure (2 of 4)

88 Opsonins Enhance Bacteria enter extracellular Phagocytosis External environment fluid from outside Skin or mucous membrane ECF lyses coat Opsonins Bacteria activate Membrane attack complex ingest and disable Phagocytes act as Complement proteins Acute phase proteins are make activate Chemotaxins Mast cells secrete Histamine increases permeability Antibodies Plasma cells act as Plasma proteins Capillary Circulating leukocytes attract Figure (3 of 4)

89 Acquired Immune Response to Bacteria enter extracellular External environment Bacteria Skin or mucous membrane fluid from outside ECF lyses coat Opsonins Bacteria activate Membrane attack complex ingest and disable Phagocytes present antigens to T H cells activate act as Complement proteins Acute phase proteins are make activate Chemotaxins Mast cells secrete Histamine B lymphocytes become increases permeability secrete Antibodies Plasma cells act as Plasma proteins Capillary Circulating leukocytes attract Figure (4 of 4)

90 Virus Invades Virus invades host Preexisting antibodies 1 Figure 24-18, step 1 (1 of 2)

91 Antibodies Act As Opsonins Virus invades host Preexisting antibodies 1 MHC-I Uninfected host cell Viral antigen Infected host cell Figure 24-18, step 1 (1 of 2)

92 Macrophage Cytokines Stimulate InflammationPreexisting antibodies Virus invades 1 host MHC-II 2 Macrophage ingests virus. Viral antigen MHC-I Viral antigen Uninfected host cell Interferon-a activates antiviral Infected host cell response. MHC-II secretes Cytokines Inflammatory response Macrophage presents antigen fragments. 3 Activates helper T cell Helper T cell Figure 24-18, steps 1 3

93 Helper T Cells Secrete Cytokines and B Cells Produce Antibodies Virus invades host Preexisting antibodies 1 MHC-II 2 Macrophage ingests virus. Viral antigen MHC-I Viral antigen Uninfected host cell Interferon-a activates antiviral Infected host cell response. MHC-II secretes Cytokines Inflammatory response Macrophage presents antigen fragments. 3 Activates helper T cell Virus Helper T cell 4 activates B lymphocytes become Plasma cells secrete Antibodies Figure 24-18, steps 1 4

94 Cytotoxic T Cells Attack Virus- Infected Cells Preexisting antibodies Virus invades 1 host MHC-II 2 Macrophage ingests virus. Viral antigen MHC-I Viral antigen Uninfected host cell Interferon-a activates antiviral Infected host cell response. 5 Attacked by cytotoxic T cells MHC-II secretes Cytokines Inflammatory response Macrophage presents antigen fragments. 3 Activates helper T cell Helper T cell activates activates 4 Virus 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