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7.7: Spezifische erworbene Immunität - Biologie

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Was löst spezifische Immunreaktionen aus? Antigene

Antigene lösen spezifische Immunreaktionen aus. In diesem Fall spricht man von „autoimmun“-Krankheit.) Ein Bakterium kann die Produktion von Antikörpern auslösen, daher wird das Bakterium als „antigen“ bezeichnet. Jeder dieser verschiedenen Teile wird als „antigene Determinante“ oder „Epitop“. Im Unterricht verwenden wir jedoch den allgemeinen Begriff „Antigen“, um den Teil einer Mikrobe zu beschreiben, an den Antikörper binden.

Humorale Immunität und Antikörper/Immunglobuline

Beim Menschen gibt es 5 Klassen von Antikörpern (ab), auch Immunglobuline (Ig) genannt. Die vorherrschende Klasse und vielseitigste Antikörper werden „IgG“ genannt. Sie machen etwa 70-80% der Antikörper des Menschen aus und können in Blut und anderen Gewebeflüssigkeiten gefunden werden.

Struktur von IgG

igG besteht aus 4 Polypeptid- oder Proteinketten. Diese Ketten sind so organisiert, dass sie ein ungefähr „y“-förmiges Molekül bilden. Die Spitzen der Arme werden als „Antigen-Bindungsstellen“ bezeichnet. Die Armspitzen haben Rillen mit einer spezifischen Form und Größe, die es dem Antikörper ermöglichen, an komplementäres Antigen zu binden. Einmal an das Antigen gebunden, erfüllen die Antikörper mehrere nützliche Funktionen.

Funktionen von Antikörpern

  1. Agglutination von Zellen: Hemmung der Bewegung von Krankheitserregern, Erhöhung der Phagozytose durch Neutrophile und Makrophagen (Agglutination=“Klumpen”)
  2. Neutralisation: Antikörper, die an Krankheitserreger-Adhäsine binden Blockbefestigung von Pathogenen an die Oberflächenrezeptoren der Wirtszelle blockieren somit die Kolonisation und Krankheit. Antikörper können auch Toxine binden und verhindern, dass das Toxin Wirtszellen bindet (Antikörper gegen Toxine werden „Antitoxine“ genannt).
  3. Opsonisierung: Rückruf-Opsonisierung (wörtlich „Vorbereitung zum Essen“) ist der Prozess, bei dem ein Krankheitserreger mit einer „klebrigen“ Substanz wie Komplement umhüllt wird, wodurch sich der umhüllte Krankheitserreger leichter an die phagozytischen Zellen anheften und den Krankheitserreger abtöten kann. Antikörper können auch Krankheitserreger opsonisieren. Wenn ein Antikörper an die Oberfläche eines Krankheitserregers bindet, klebt der Antikörperschwanz nach außen (der Antikörperschwanz wird Fc-Fragment genannt). Phagozytäre Zellen haben Oberflächenrezeptoren, die an die Antikörperschwänze binden können, wodurch sie sich leichter an das Pathogen binden können, wodurch die Abtötung des Pathogens erhöht wird.
  4. Aktivierung ergänzen: Wenn Antikörper Antigene binden, können die Antikörper die Aktivierung des Komplementweges auslösen. Die Recall-Aktivierung des Komplementweges hat mehrere Vorteile, darunter:
    • Auslösen von Entzündungen (erhöht den Blutfluss, erhöht die Zufuhr von phagozytischen Zellen, chemische Gradienten, um phagozytische Zellen zu Invasionsstellen zu leiten)
    • Komplementproteine ​​wirken auch als Opsonine und tragen so dazu bei, die Abtötung von Krankheitserregern durch die Phagozytose zu erhöhen
    • Komplementproteine ​​helfen, phagozytäre Zellen zum Ort der Verletzung/Invasion zu führen
    • Komplementproteine ​​können Membranangriffskomplexe „MAC-Angriff“ bilden, um eindringende Mikroben durch Lyse abzutöten.

Antikörperklassen

Wie bereits erwähnt, ist IgG eine von 5 Antikörperklassen beim Menschen. Zu den anderen Klassen gehören:

  • IgM: ein großes Pentamer (5 Teile), der erste Antikörper, der bei spezifischen Immunreaktionen produziert wird. So groß, dass es schwierig ist, Blutgefäße zu verlassen. Kann Komplement aktivieren, kann Agglutination verursachen, aber NICHT opsonisch
  • sIgA= sekretorisches IgA a Dimmer (2 Teile): SEHR wichtiger Antikörper in Schleimsekreten. Wichtige Rolle bei der Bindung von Pathogenen oder Toxinen an die Schleimhaut, um die Anheftung an Wirtszellen zu hemmen. Wesentlicher Bestandteil der spezifischen Schleimhautimmunität
  • IgE: wichtig bei allergischen/Überempfindlichkeitsreaktionen. Binden Sie an Mastzellen, helfen Sie, die Freisetzung von Histamin auszulösen, wenn ein Allergen gefunden wird.
  • IgD: Oberflächenrezeptor auf B-Lymphozyten

Welche Zellen produzieren Antikörper? B-Lymphozyten/Plasmazellen

Wenn die humorale Immunität ausgelöst wird, werden Antikörper produziert von B-Lymphozyten. Lymphozyten sind eine Art von weißen Blutkörperchen oder Leukozyten, die im Immunsystem funktionieren. B-Lymphozyten werden so genannt, weil sie zuerst bei Hühnern (!) identifiziert wurden. Lymphozyten stammen aus dem Knochenmark und reifen dann unter Anleitung von speziellen Chemikalien, die in verschiedenen Umgebungen hergestellt werden. Nach der Reifung werden sie verschiedene Funktionen erfüllen. Bei Hühnern reifen Lymphozyten, die unter dem chemischen Einfluss der „Bursa of Fabricus“ reifen, zu „B“ (Bursa)-Lymphozyten. Den Menschen fehlt eine Bursa von Fabricus. Es wird angenommen, dass B-Lymphozyten im Knochenmark des Menschen oder in mit dem Darm assoziiertem lymphatischen Gewebe (GALT = Darm-assoziiertes Lymphgewebe) reifen können.

B-Lymphozyten sind so programmiert, dass sie Antikörper produzieren, wenn sie durch das entsprechende Antigen stimuliert werden (mehr später). Sobald die B-Lymphozyten stimuliert sind, reifen sie zu Antikörper produzierenden Plasma Zellen.

Klonselektion, Expansion und Speicherzellen

Wie können wir gezielt auf die Antigene eines eindringenden Erregers reagieren? Der Schlüssel sind die Oberflächenrezeptoren auf unseren Lymphozyten. Wir haben eine unglaubliche Vielfalt an Lymphozyten, die in unserem Blutkreislauf und durch unser Lymphsystem zirkulieren. Jeder Lymphozyt trägt einen anderen Oberflächenrezeptor. Jeder Oberflächenrezeptor kann an ein anderes Antigen binden. Sobald der Oberflächenrezeptor sein spezifisches Antigen bindet (Selektion), hilft er, den Lymphozyten anzuregen, sich zu teilen (klonale Expansion) und zu einem funktionsfähigen Lymphozyten zu reifen. Wenn sich ein Lymphozyt zu teilen beginnt, teilt er sich in zwei Zellpopulationen: Effektorzellen und Gedächtniszellen.

  1. Effektorzellen: diese Lymphozyten beginnen sofort „zu arbeiten“, sie erfüllen die spezifische Funktion der Lymphozyten. B-Lymphozyten-Effektoren sind zum Beispiel die B-Lymphozyten, die tatsächlich mit der Produktion von Antikörpern beginnen (sie haben den spezifischen Namen „Plasmazellen“, wenn sie mit der Produktion von Antikörpern beginnen).
  2. Speicherzellen: Diese Gedächtnislymphozyten beginnen nicht sofort zu arbeiten. Stattdessen besteht ihre Aufgabe darin, „lang zu leben“ und sich an das Antigen zu „erinnern“, das die Immunantwort zuerst ausgelöst hat, falls es jemals wieder angetroffen wird. Die Gedächtniszellen erhöhen die Anzahl der Lymphozyten, die auf das Antigen reagieren könnten, wenn es jemals wieder angetroffen wird. Die Gedächtniszellen werden auch „geprimt“, um beim zweiten Auftreffen des Antigens eine schnellere Immunantwort auszulösen. Die Gedächtniszellen sind das, was uns mit dem „immunologischen Gedächtnis“ bewiesen hat, der Grund, warum Impfstoffe funktionieren und warum manche Menschen eine „lebenslange“ Immunität entwickeln, wenn sie sich von einigen Infektionskrankheiten erholen. Wenn Gedächtniszellen anschließend durch Exposition gegenüber demselben Antigen, das die erste (primäre) Immunantwort ausgelöst hat, ausgelöst werden, lösen die Gedächtniszellen eine „sekundäre“ Immunantwort aus.

Die sekundäre Immunantwort ist schneller, stärker und dauert länger als die primäre Immunantwort.

Sind nur B-Lymphozyten an der Antikörperproduktion beteiligt?

Obwohl es unser Studentenleben erleichtern würde, wenn nur B-Lymphozyten an der Antikörperproduktion beteiligt wären, ist der Prozess viel komplizierter. Die beste humorale Immunität wird ausgelöst, wenn Antigene die Aktivierung von 3 Arten von Leukozyten/WBCs auslösen. Die 3 Zelltypen heißen:

  1. Antigen-präsentierende Zelle oder „APC“; ein Makrophage ist ein klassisches Beispiel für eine APC
  2. T-Helfer-Lymphozyten: Die WICHTIGSTE Zelle unseres Immunsystems. T-Helfer helfen buchstäblich allen anderen Zellen des Immunsystems, richtig zu funktionieren. Die T-Helfer besitzen ein Oberflächenmolekül namens „CD4“. Aus diesem Grund werden T-Helfer auch genannt „CD4+“-Zellen oder „CD4+“-Lymphozyten. Tragischerweise, HIV zielt auf unsere CD4+ T-Helferlymphozyten ab und zerstört sie, wodurch unser Immunsystem lahmgelegt und AIDS verursacht wird. (Hinweis: T-Lymphozyten stammen aus dem Knochenmark und wandern dann zum Thymusdrüse wo sie zu T (Thymus)-Lymphozyten reifen)
  3. B-Lymphozyten: der eigentliche Antikörperproduzent

Notiz

Dort interagieren 3 Zellen mit spezifischen Antigenen und produzieren chemische Botenstoffe, die es jeder ermöglichen, spezifische Funktionen auszuführen. Obwohl wir in der Vorlesung kurz auf den Prozess eingehen werden, ist es am wichtigsten, sich daran zu erinnern B-Zellen benötigen T-Helfer-Lymphozyten, um Gedächtniszellen zu produzieren und auf die IgG-Produktion „umzuschalten“.

Zusammenfassung, wie APC. T-Helfer und B-Lymphozyten interagieren mit dem Antigen, um die Antikörperproduktion auszulösen – SIE MÜSSEN KEINE DETAILS WISSEN:

  1. APC Ex-Makrophagen phagozytiert a Erreger (Beispiel ein Bakterium). Der Makrophage hydrolysiert den Erreger, verarbeitet die Erregerantigene, bindet die Erregerantigene an ein spezielles Molekül namens MHC-II-Molekül und „präsentiert“ den Erreger Antigen auf der Oberfläche des Makrophagen, verbunden mit dem MHC-II-Molekül.
  2. EIN T-Helfer-Lymphozyten mit einem komplementären Oberflächenrezeptor bindet an das auf dem MHC-II-Molekül des Makrophagen „präsentierte“ Pathogenantigen. Diese Bindung und Chemikalien (Interleukine), die der Makrophage synthetisiert, tragen dazu bei, „aktivieren“ die Th Helfer-Lymphozyten. Der Thelper beginnt sich zu teilen und bildet sich Effektorzellen und Gedächtniszellen.
  3. Inzwischen a B-Lymphozyten mit Oberflächenrezeptoren für das gleiche Antigen (IgD-Moleküle) hat auch Antigen vom Erreger gebunden und wird teilweise aktiviert. Der B-Lymphozyten bringt das Antigen in seine Zelle, verarbeitet es und bindet es an MHC-II-Moleküle und (wie die Makrophagen) „präsentiert“ das Erregerantigen auf seiner Oberfläche, verbunden mit dem MHC-II-Molekül.
  4. Einer der aktivierten Effektor-T-Helfer (aus Schritt 2) trifft auf den B-Lymphozyten und bindet unter Verwendung seines komplementären Oberflächenrezeptors (T-Zell-Rezeptor oder TCR) das Pathogenantigen, das der B-Lymphozyten auf seiner Oberfläche präsentiert. Das hält die T-Helfer in engem Kontakt mit dem B-Lymphozyten. Der T-Helfer sondert Chemikalien (Interleukine) ab, um die B-Lymphozyten weiter zu aktivieren. Jetzt können sich die B-Lymphozyten teilen und Antikörper produzierende Plasmazellen und B-Gedächtniszellen bilden.

Das menschliche Immunsystem und Infektionskrankheiten

Alle Lebewesen sind Angriffen von Krankheitserregern ausgesetzt. Selbst Bakterien, die so klein sind, dass mehr als eine Million auf einen Stecknadelkopf passen, verfügen über Systeme zur Abwehr von Viren. Diese Art des Schutzes wird komplexer, je komplexer die Organismen werden.

Vielzellige Tiere haben spezielle Zellen oder Gewebe, um mit der Bedrohung durch eine Infektion fertig zu werden. Einige dieser Reaktionen erfolgen sofort, sodass ein Infektionserreger schnell eingedämmt werden kann. Andere Reaktionen sind langsamer, aber stärker auf den Infektionserreger zugeschnitten. Zusammen werden diese Schutzmaßnahmen als die Immunsystem. Das menschliche Immunsystem ist für unser Überleben in einer Welt voller potenziell gefährlicher Mikroben unerlässlich, und eine ernsthafte Beeinträchtigung auch nur eines Arms dieses Systems kann zu schweren, sogar lebensbedrohlichen Infektionen führen.


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EINLEITUNG

Jedes Jahr infiziert Malaria etwa eine halbe Milliarde Menschen, tötet 1 Million bis 2 Millionen und dämpft die wirtschaftliche Entwicklung stark (44, 123, 133, 289, 321a, 321b). Der Parasitär Plasmodium Arten, die Malaria verursachen, bleiben bestehen und gedeihen sogar, obwohl Instrumente zur Vorbeugung, Kontrolle und Behandlung zur Verfügung stehen. Diese Werkzeuge bestehen aus einer Reihe von Medikamenten, Diagnostika und Insektiziden und einem detaillierten Verständnis der Brutstättenpräferenzen der vielen Anophelin-Mückenvektoren. Trotz der enormen Fortschritte in der Biotechnologie in den letzten fünf Jahrzehnten und der Anwendung der vielen Durchbrüche in der Molekularbiologie, Genetik, Immunologie und Vakzinologie auf Malaria durch talentierte Forscher entgehen uns nützliche Impfstoffe jeglicher Art. Dieser Review untersucht einen Faktor, der wesentlich zu diesem Scheitern beitragen kann: ein unzureichendes Verständnis der natürlich erworbenen Immunität (NAI).

Der Beginn des wissenschaftlichen Verständnisses von Malaria ereignete sich am 6. November 1880, als Alphonse Laveran beobachtete, wie ein männlicher Gametocyte in einem Blutausstrich eines algerischen Malariapatienten exflagelliert. Dieses Ereignis markierte die Identifizierung von Plasmodien als Ursache von Malaria (181). 1897 in Indien arbeitend, identifizierte Ronald Ross plasmodiale Oozysten in den Eingeweiden von Mücken, die von parasitenartigen Vögeln gefüttert wurden, und implizierte damit Mücken als Überträger der Malaria (261). William George McCallum bestätigte 1897 die plasmodiale Exflagellation als Prozess der sexuellen Fortpflanzung (200, 201) und Batistta Grassi et al. bestätigten im Jahr 1900 Anophelin-Mücken als Überträger der menschlichen Malaria (130).

Die menschliche Malaria hat sich durch die Entwicklung von Wundermitteln und Insektiziden, eine weltweite Ausrottungsbemühungen und 30 Jahre intensiver Bemühungen um die Entwicklung eines praktikablen Impfstoffs fortbewegt. Malaria bleibt nicht nur bestehen, sondern gedeiht. Heute ist die globale Malaria-Situation laut WHO 𠇎rnst und wird schlimmer”. Die Inzidenz und das Verbreitungsgebiet der Malaria, die um 1965 (dem Höhepunkt der Sprühkampagnen mit Dichlordiphenyltrichlorethan) auf ein Minimum gedrückt wurden, nehmen heute in endemischen Gebieten stark zu und breiten sich in Gebieten aus, in denen Kontrolle oder Ausrottung erreicht wurden. Schlimmer noch, dieses Wiederaufleben ist seit 40 Jahren im Gange. Schon 1978 schrieb der Historiker Gordon Harrison über das Fortbestehen der Malaria angesichts so energischer Bemühungen, sie zu bekämpfen. Die Lektion könnte natürlich sein, dass wir uns als inkompetente Krieger erwiesen haben. Es könnte auch sein, dass wir das Problem falsch verstanden haben”(140). Drei dominante Faktoren sind für die fehlende Kontrolle verantwortlich: (i) Parasitenresistenz gegen sichere und erschwingliche Malariamittel, (ii) das fast vollständige Ende von Vektorkontrollprogrammen in tropischen und subtropischen Entwicklungsländern und (iii) das Versäumnis, ein praktikables Impfstoff, der Malaria verhindert. Unzureichendes Verständnis der Mechanismen der natürlich erworbenen klinischen Immunität gegen Plasmodien kann ein wichtiger Faktor sein, der dazu beiträgt, dass es nicht gelingt, einen praktischen Impfstoff zu entwickeln. Wir untersuchen diese Möglichkeit, indem wir die Genese und den Charakter des gegenwärtigen Wissensstandes über NAI untersuchen.

1980 schrieb Bruce-Chwatt (50): “Malaria-Immunität kann als der Zustand der Resistenz gegen die Infektion definiert werden, der durch all jene Prozesse hervorgerufen wird, die an der Zerstörung der Plasmodien oder an der Begrenzung ihrer Vermehrung beteiligt sind. Die natürliche (angeborene) Immunität gegen Malaria ist eine inhärente Eigenschaft des Wirts, ein refraktärer Zustand oder eine sofortige Hemmreaktion auf die Einführung des Parasiten, unabhängig von einer vorherigen Infektion damit. Die erworbene Immunität kann entweder aktiv oder passiv sein. Aktive (erworbene) Immunität ist eine Verstärkung des Abwehrmechanismus des Wirts infolge einer früheren Begegnung mit dem Erreger (oder Teilen davon). Passive (erworbene) Immunität wird durch die prä- oder postnatale Übertragung schützender Substanzen von der Mutter auf das Kind oder durch die Injektion solcher Substanzen verliehen.”

Beim Menschen wurden verschiedene Arten erworbener oder adaptiver Immunität gegen Plasmodien definiert: (i) Anti-Krankheits-Immunität, die Schutz vor klinischen Erkrankungen verleiht, die das Risiko und Ausmaß der Morbidität im Zusammenhang mit einer bestimmten Parasitendichte beeinflusst (ii) Antiparasiten-Immunität, die Schutz verleiht gegen Parasitämie, die die Parasitendichte beeinflusst, und (iii) Prämunition, die durch Aufrechterhaltung einer geringgradigen und im Allgemeinen asymptomatischen Parasitämie Schutz vor Neuinfektionen bietet (171-174, 276). Hier wird Schutz als objektiver Hinweis auf ein geringeres klinisches Erkrankungsrisiko definiert, das sowohl durch das Fehlen von Fieber (Axillartemperatur von 㸷,5ଌ) mit Parasitämie als auch durch eine geringere Parasitämiedichte angezeigt wird.

In ganz Subsahara-Afrika, wo die Krankheit holoendemisch ist, werden die meisten Menschen fast ständig mit infiziert P. falciparum, und die Mehrheit der infizierten Erwachsenen erleidet selten eine manifeste Krankheit. Sie gehen ihrer täglichen Routine von Schule, Arbeit und Hausarbeit nach und fühlen sich im Wesentlichen gesund, obwohl sie eine Population von Parasiten in ihrem Blut haben, die für einen Malaria-naiven Besucher fast immer tödlich sein würde. Diese Kraft im Angesicht einer Infektion ist NAI gegen Malaria falciparum. Erwachsene haben NAI, aber Säuglinge und Kleinkinder zumindest gelegentlich nicht. NAI ist bei schwangeren Frauen, insbesondere bei Primigravidae, beeinträchtigt, und Erwachsene, die von ihren routinemäßigen Infektionen entfernt werden, verlieren anscheinend zumindest vorübergehend NAI. Interventionen, die die Exposition unter ein Niveau reduzieren, das den NAI aufrechterhalten kann, riskieren die Möglichkeit eines katastrophalen Rebounds, wie es im Hochland von Madagaskar in den 1980er Jahren mit einer Malariaepidemie mit mehr als 40.000 Todesopfern (259) geschah. Die routinemäßige Exposition gegenüber hyper-holoendemischer Malaria schützt die Mehrheit der Menschen und tötet eine Minderheit. Aggressive Interventionen, die nur diese gefährdete Minderheit berücksichtigen, riskieren, den soliden Schutz gegen schwere Malaria in der Mehrheit zu gefährden oder zu eliminieren.

Dieser Review fasst das Wissen über die natürlich erworbene und experimentell induzierte Immunität gegen Malaria mit Hilfe der sich entwickelnden Erkenntnisse der Biotechnologie zusammen und stellt diese Erkenntnisse in den Kontext historischer, klinischer und epidemiologischer Beobachtungen. Abgesehen von der praktischen Bedeutung des Verständnisses von NAI im Hinblick auf den Angriff auf holoendemischer Malaria übernehmen wir diese Aufgabe auch, um zu betonen, dass NAI ein gutes Modell für die Impfstoffentwicklung sein kann. Stellen Sie sich einen Impfstoff vor, der Säuglingen und Kleinkindern die gleiche Immunität ermöglicht wie ihre älteren Geschwister und Eltern: keine Krankheit mit natürlicher Verstärkung, lebenslang. Selbst wenn dieses Konzept durch eine sichere Eradikationsstrategie überflüssig gemacht würde, würde ein gründlicheres Verständnis der NAI die Vakzinologen mit ziemlicher Sicherheit mit anderen Konzepten ausstatten, um spezifische Populationen zu erforschen und sich an diese anzupassen. Die Erforschung von NAI ist der Schlüssel zur rationalen Entwicklung und Einführung von Impfstoffen und anderen Instrumenten zur Malariakontrolle für fast jede gefährdete Bevölkerung und letztendlich eine notwendige Grundlage für die Entwicklung von Strategien zur Ausrottung mit allen Mitteln.


7.7: Spezifische erworbene Immunität - Biologie

Die Borreliose kann, wenn sie nicht umgehend mit Antibiotika behandelt wird, für die Infizierten zu einem anhaltenden Problem werden. Aber eine neue Studie, die von Forschern der University of Pennsylvania geleitet wurde, hat einige erfreulichere Neuigkeiten: Einmal mit einem bestimmten Stamm des krankheitserregenden Bakteriums infiziert, scheint der Mensch eine Immunität gegen diesen Stamm zu entwickeln, die sechs bis neun Jahre anhalten kann.

Der Befund gibt Menschen, die bereits die Krankheitslizenz hatten, jedoch nicht die Möglichkeit, außerhalb von DEET zu wandern. Es wurde gezeigt, dass mindestens 16 verschiedene Stämme des Borreliose-Bakteriums Menschen in den Vereinigten Staaten infizieren, so dass es durchaus möglich ist, von einer Zecke gebissen zu werden, die einen anderen Krankheitsstamm trägt. Die Entdeckung gibt jedoch Aufschluss darüber, wie das Immunsystem den Erreger erkennt und eine Abwehr gegen diesen aufbaut, und könnte zukünftige Versuche zur Entwicklung eines Impfstoffs beeinflussen, der gegen mehrere Stämme der Krankheit schützt.

Die Studie, veröffentlicht in der April-Ausgabe von Infektion und Immunität, wurde von Dustin Brisson, einem Assistenzprofessor am Department of Biology an der Penn’s School of Arts and Sciences, und Camilo E. Khatchikian, einem Postdoktoranden in Brissons Labor, geleitet. Sie arbeiteten mit Robert B. Nadelman, John Nowakowski, Ira Schwartz und Gary P. Wormser vom New York Medical College zusammen.

Wenn jemand den verräterischen Ausschlag bemerkt, der auf Lyme-Borreliose hinweisen kann, erhält die infizierte Person möglicherweise Antibiotika von einem Arzt, weiß aber im Allgemeinen nicht, welche Sorte von Borrelien burgdorferi die Infektion verursacht hat. Aber eine Studie von Wormser aus dem Jahr 2012, veröffentlicht im New England Journal of Medicine, berichtete über 17 Patienten, die mehrfach mit Lyme-Borreliose infiziert waren und bei denen der Stamm jeder Infektion kultiviert und identifiziert wurde.

"Der Punkt des in der veröffentlichten Papiers New England Journal of Medicine war, zu sehen, ob es Beweise dafür gibt, dass diese wiederkehrenden Infektionen tatsächlich durch nachfolgende Zeckenstiche und nicht durch einen Rückfall der ursprünglichen Infektion verursacht wurden“, sagte Brisson. „Diese Studie bestätigte mit überwältigender Mehrheit, dass es sich um Neuinfektionen handelte, nur ein Patient wurde mehrmals mit demselben Stamm infiziert.“

Der einzige Patient, der zweimal mit dem gleichen Stamm infiziert war, hatte tatsächlich viermal in sechs Jahren Borreliose und erkrankte zweimal im Abstand von fünf Jahren an Stamm K, mit einer Infektion durch einen anderen Stamm dazwischen.

„In der vorliegenden Studie wollten wir sehen, ob so wenige Patienten mehrfach mit demselben Stamm infiziert wurden, weil sie vor Folgeinfektionen mit demselben Stamm geschützt waren.“

Das von Penn geleitete Team verwendete zwei statistische Ansätze, um diese Frage zu beantworten.

Die erste bestand darin, die Wahrscheinlichkeit zu berechnen, zu den Daten zu gelangen, die von den 17 Patienten erhalten wurden, die nur zufällig mehrere Borreliose-Infektionen hatten.

„Wenn es keine stammspezifische Immunität gäbe, sollte es eine zufällige Verteilung der Stämme bei den Patienten geben, und man würde erwarten, dass mehrere der Patienten zweimal von demselben Stamm betroffen sind“, sagte Brisson. "Aber nur ein Patient war es."

Unter Verwendung multinomialer Wahrscheinlichkeiten, ähnlich wie beim mehrfachen Würfeln, stellte das Team fest, dass es fast unmöglich wäre, die von den 17 Patienten vorgelegten Daten zu erhalten, wenn keine stammspezifische Immunität vorhanden wäre. Dasselbe gilt unabhängig davon, ob die Berechnungen davon ausgegangen sind, dass ein Patient mit einem beliebigen Stamm von . infiziert wird B. burgdorferi, oder wenn der „Die“ basierend auf der Prävalenz jedes Stamms im Bundesstaat New York gewichtet wurde.

In einem zweiten statistischen Test ermittelten die Forscher aus den Daten der 17 Patienten in einem sogenannten stochastischen Modell die zu erwartende Zahl der Gesamtinfektionen über einen festgelegten Zeitraum sowie die zu erwartende Zahl der Infektionen desselben Stammes während diesen Zeitraum.

Das Modell ermöglichte es den Forschern, Annahmen wie das Vorhandensein oder Fehlen einer typspezifischen Immunität, die Dauer der Immunität und die Zeit, die ein Patient für einen Zeckenbiss „verfügbar“ war, zu variieren – also die Zeit vom ersten Besuch in der Klinik bis zum letzten Besuch oder vom ersten Besuch bis zum Abschluss der Studie.

Die Ergebnisse aller ihrer Simulationen zeigten, dass die stammspezifische Immunität mindestens vier Jahre dauern müsste, um zu der Reihe von Infektionen zu führen, die die 17 Patienten erworben hatten. Und Parametrisierung des Modells mit tatsächlichen Daten von 200 Patienten, die sich mindestens einmal mit einem bekannten Stamm von infiziert hatten B. burgdorferi, zeigte die Simulation, dass die Immunität im Bereich von sechs bis neun Jahren anhält.

Während Studien an Mäusen darauf hindeuteten, dass eine stammspezifische Immunität existieren könnte, ist dies das erste Mal, dass sie bei Menschen untersucht wurde, die auf natürliche Weise Infektionen erworben haben.

„Wenn Sie eine Maus mit einem Stamm infizieren und sie dann mit Antibiotika beseitigen, kann sie nicht erneut mit demselben Stamm infiziert werden, sondern mit einem anderen Stamm“, sagte Brisson. „Aber Mäuse leben nur ungefähr ein Jahr. Niemand hatte erforscht, ob die Immunität über viele Jahre anhält.“

Die Tatsache, dass die stammspezifische Immunität dauerhaft ist, hat Auswirkungen auf das Impfstoffdesign.

„Wenn Sie einen Impfstoff herstellen könnten, der mehrere dieser Stämme abdeckt“, sagte Brisson, „könnten Sie die Wahrscheinlichkeit einer Infektion bei geimpften Personen erheblich reduzieren. Der Impfstoff könnte mehrere Jahre halten und möglicherweise alle paar Jahre eine Auffrischimpfung erfordern.“

Brisson stellte fest, dass es wahrscheinlich Unterschiede in der Stärke und Dauer der Immunität zwischen Menschen und vielleicht sogar zwischen Stämmen des Lyme-Bakteriums gibt. Seine Gruppe untersucht auch, ob eine Infektion und das Auslösen einer Immunreaktion gegen einen Stamm eine schützende Kreuzimmunität gegen andere Stämme bieten könnte.


Herdenimmunität: Stärke in Zahlen

Herdenimmunität ist die Idee, dass eine ganze Gemeinschaft vor einer Krankheit geschützt werden kann, indem ein bestimmter Prozentsatz von Individuen geimpft wird.

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Herdenimmunität, auch bekannt als Gemeinschaftsimmunität oder Herdeneffekt, ist die Art und Weise, wie eine ganze Gemeinschaft vor einer Krankheit geschützt werden kann, indem ein bestimmter Prozentsatz von Individuen geimpft wird. Wenn genügend Menschen in der Bevölkerung immun gegen eine Krankheit sind, ist es weniger wahrscheinlich, dass sie sich ausbreitet, und schützt so diejenigen, die ungeschützt sind.

Krankheit und Immunität

Krankheiten treten auf, wenn Menschen mit Krankheitserregern wie Bakterien oder Viren infiziert werden. Das Immunsystem einer Person erkennt diese Eindringlinge und reagiert, indem es Antikörper produziert, die den Krankheitserreger bekämpfen. Krankheiten können von Mensch zu Mensch übertragen werden, und wenn genügend Menschen erkranken, kann es zu einem Ausbruch kommen. Wenn jedoch eine bestimmte Anzahl von Menschen in einer Population immun ist, wird die Übertragungskette des Erregers unterbrochen und die Krankheit kann nicht so leicht weitergegeben werden. Dadurch wird die Krankheit mit der Zeit seltener und kann sogar ganz eliminiert werden.

Es gibt zwei Möglichkeiten, wie Menschen gegen eine Krankheit immun werden können: durch natürliche Exposition oder durch Impfung. In beiden Fällen erkennt das menschliche Immunsystem alle Krankheitserreger, denen es zuvor ausgesetzt war, und kann viel schneller Antikörper zur Abwehr von Krankheiten bilden. Deshalb ist ein Erwachsener, der bereits Windpocken hatte (Varizellen) als Kind wahrscheinlich nicht ein zweites Mal erkranken. Eine neue Art von Impfstoff stimuliert die Immunität mit künstlicher mRNA oder Boten-RNA. Messenger-RNA ist essentiell für den Prozess, der DNA liest, um den Baustein von Proteinen, Aminosäuren, herzustellen. Der mRNA-Impfstoff repliziert einen Teil eines Krankheitserregers, der dann in den Körper injiziert wird und das Immunsystem dazu veranlasst, Antikörper dagegen zu entwickeln.

Die natürliche Exposition gegenüber einer Krankheit ist eine Möglichkeit, Immunität zu erlangen, aber sie ist aus offensichtlichen Gründen riskant: Sie hängt in erster Linie davon ab, krank zu werden, in der Hoffnung, dass das Immunsystem stark genug ist, um die Krankheit zu bekämpfen und sich zu erholen. Die Impfung hingegen ist eine relativ sichere und wirksame Möglichkeit der Immunisierung.

Impfungen haben eine lange Geschichte mit Konten von Pocken (variola) Impfmethoden, die bereits im 16. Jahrhundert in China und Indien praktiziert wurden. Pocken waren eine weit verbreitete Krankheit, die unzählige Menschen tötete und bei denen, die überlebten, entstellende Narben hinterlassen hat. Bei diesen frühen Impfmethoden wurde der Eiter aus dem Schorf einer mit Pocken infizierten Person in den Arm einer nicht infizierten Person gerieben. Diese Technik wurde in den Vereinigten Staaten von dem puritanischen Minister Cotton Mather bei einem Pockenausbruch 1721 in Boston, Massachusetts, populär gemacht. Mather lernte die Technologie von Onesimus, einem westafrikanischen Mann, den er versklavt hielt. Aber diese Methode hatte eine relativ hohe Sterblichkeitsrate.

Im 18. Jahrhundert verbesserte der englische Wissenschaftler Edward Jenner diese Technik. Anstatt Menschen mit einer gesunden Probe des Pockenvirus zu impfen, entwickelte Jenner eine Innovation mit einem verwandten und weniger schädlichen Krankheitserreger. Er bemerkte, dass Milchmädchen, die an Kuhpocken&mdasha ähnlichen, aber weniger aggressiven Krankheiten&mdash erkrankt waren, bei Pockenausbrüchen nicht krank zu werden schienen. Er stellte die Theorie auf, dass die beiden Viren ähnlich genug waren, dass eine Exposition gegenüber Kuhpocken eine Person gegen Pocken immunisieren würde.

Jenner beschloss, seine Theorie zu testen, indem er einen Jungen mit Kuhpocken impfte. Er saugte Eiter aus der Blase einer an Kuhpocken erkrankten Milchmagd und wischte sie in eine Schnittwunde am Arm des Jungen. Der Junge wurde krank, erholte sich aber bald. Jenner infizierte den Jungen dann absichtlich mit dem tödlichen Pockenvirus. Zum Glück für den Jungen war Jenners Theorie richtig: Seine Exposition gegenüber Kuhpocken hatte ihn immun gemacht und er bekam die Krankheit nicht.

Glücklicherweise hat die Medizin seitdem einen langen Weg zurückgelegt. Heutzutage funktionieren Impfstoffe, indem sie eine abgeschwächte oder modifizierte Version eines Krankheitserregers oder einen synthetischen mRNA-Schnipsel auf der Grundlage des Krankheitserregers injizieren, um eine Immunantwort zu stimulieren, ohne eine Krankheit auszulösen. Wenn eine Person dem Zielpathogen in der realen Welt ausgesetzt ist, weiß das Immunsystem dieser Person, wie es die zur Abwehr der Krankheit erforderlichen Antikörper bildet.

Die Impfung ist weitgehend sicher und bietet eine unkomplizierte Möglichkeit, Herdenimmunität zu verleihen. Gelegentlich können Impfstoffe allergische Reaktionen und unerwünschte Nebenwirkungen verursachen, und nicht jeder ist ein geeigneter Kandidat für jeden Impfstoff.

Damit die Herdenimmunität wirksam wird, muss ein bestimmter Prozentsatz der Bevölkerung geimpft werden. Diese Schwelle, wie viele Menschen erforderlich sind, um die Ausbreitung einer Krankheit zu stoppen, ist für jede Krankheit unterschiedlich und hängt von vielen Faktoren ab, darunter wie leicht sie sich ausbreitet und wen sie infiziert.

Eine der Statistiken zur Berechnung dieses Schwellenwerts ist die „Basisreproduktionszahl&rdquo eines Krankheitserregers, bekannt als R0. Sie gibt an, wie viele Menschen eine ansteckende Person im Durchschnitt in einer Gemeinschaft ungeschützter Personen anstecken kann. Je ansteckender eine Krankheit ist, desto höher ist R0 wird sein. Ein höheres R0 bedeutet, dass mehr Menschen geimpft werden müssen, damit die Herdenimmunität wirksam wird.

Zum Beispiel Masern (Masern Morbillivirus) ist ein hoch ansteckendes Virus, das schnell über die Luft verbreitet werden kann. Es hat ein R0 von 12&ndash18 und erfordert, dass 95 Prozent der Bevölkerung geimpft werden, bevor die Herdenimmunität eintritt. Polio hingegen ist weniger ansteckend und hat einen R0 von fünf bis sieben, was bedeutet, dass nur 80&ndash85 Prozent der Bevölkerung gegen Polio geimpft werden müssen, damit die Herdenimmunität funktioniert.

Warum spielt es eine Rolle?

Dank der Herdenimmunität schützen Impfstoffe mehr Menschen als nur die Personen, die sie erhalten. Wenn genügend Mitglieder der Bevölkerung geimpft sind, erkranken Menschen, die nicht geimpft werden, seltener.

Die saisonale Influenza beispielsweise ist eine ansteckende Krankheit, an der allein in den Vereinigten Staaten jährlich 36.000 Menschen sterben. Während eine Grippe im besten Fall unangenehm ist, ist sie für Menschen mit geschwächtem Immunsystem, einschließlich Kindern und älteren Menschen, potenziell tödlich. Grippeschutzimpfungen sind verfügbar, ihre Wirksamkeit hängt jedoch von einer starken Immunantwort ab. Infolgedessen immunisiert der Impfstoff diejenigen am wenigsten, die ihn am dringendsten benötigen: Menschen mit geschwächtem Immunsystem. Wenn starke und gesunde Menschen geimpft werden, können Grippeausbrüche eingedämmt und gefährdete Bevölkerungsgruppen geschützt werden.

Die Herdenimmunität ist wichtig, weil sie Ausbrüche eindämmt und die am stärksten gefährdeten Mitglieder der Gesellschaft vor potenziell tödlichen Krankheiten schützt. Es ist unmöglich, jeden einzelnen Menschen auf dem Planeten zu impfen, aber wenn genug Menschen geimpft sind, kann die Herdenimmunität dazu führen, dass Krankheiten vollständig ausgerottet werden. Dank Impfungen und Herdeneffekt wurden die Pocken 1980 offiziell als ausgerottet erklärt, fast zwei Jahrhunderte nachdem Edward Jenner den ersten Impfstoff entdeckt hatte. Leider hat das Wachstum der Anti-Impf-Bewegung in den letzten Jahrzehnten zu einem Wiederaufleben tödlicher Kinderkrankheiten wie Masern und Keuchhusten geführt.

Arguments against vaccination are not based on peer-reviewed scientific research or evidence, but they have risen steeply in popularity since the mid-20th century and have resulted in the resurgence of preventable, once-eradicated diseases like measles.


By Gypsyamber D’Souza and David Dowdy | Updated April 6, 2021

When the coronavirus that causes COVID-19 first started to spread, virtually nobody was immune. Meeting no resistance, the virus spread quickly across communities. Stopping it will require a significant percentage of people to be immune. But how can we get to that point?

In this Q&A, Gypsyamber D’Souza, PhD ’07, MPH, MS, and David Dowdy, MD, PhD ’08, ScM ’02, explain how the race is on to get people immune by vaccinating them before they get infected.

What is herd immunity?

When most of a population is immune to an infectious disease, this provides indirect protection—or population immunity (also called herd immunity or herd protection)—to those who are not immune to the disease.

For example, if 80% of a population is immune to a virus, four out of every five people who encounter someone with the disease won’t get sick (and won’t spread the disease any further). In this way, the spread of infectious diseases is kept under control. Depending how contagious an infection is, usually 50% to 90% of a population needs immunity before infection rates start to decline. But this percentage isn’t a “magic threshold” that we need to cross—especially for a novel virus. Both viral evolution and changes in how people interact with each other can bring this number up or down. Below any “herd immunity threshold,” immunity in the population (for example, from vaccination) can still have a positive effect. And above the threshold, infections can still occur.

The higher the level of immunity, the larger the benefit. This is why it is important to get as many people as possible vaccinated.

How have we achieved herd immunity for other infectious diseases?

Measles, mumps, polio, and chickenpox are examples of infectious diseases that were once very common but are now rare in the U.S. because vaccines helped to establish herd immunity. We sometimes see outbreaks of vaccine-preventable diseases in communities with lower vaccine coverage because they don’t have herd protection. (The 2019 measles outbreak at Disneyland is an example.)

For infections without a vaccine, even if many adults have developed immunity because of prior infection, the disease can still circulate among children and can still infect those with weakened immune systems. This was seen for many of the aforementioned diseases before vaccines were developed.

Other viruses (like the flu) mutate over time, so antibodies from a previous infection provide protection for only a short period of time. For the flu, this is less than a year. If SARS-CoV-2, the virus that causes COVID-19, is like other coronaviruses that currently infect humans, we can expect that people who get infected will be immune for months to years. For example, population-based studies in places like Denmark have shown that an initial infection by SARS-CoV-2 is protective against repeat infection for more than six months. But this level of immunity may be lower among people with weaker immune systems (such as people who are older), and it is unlikely to be lifelong. This is why we need vaccines for SARS-CoV-2 as well.

What will it take to achieve herd immunity with SARS-CoV-2?

As with any other infection, there are two ways to achieve herd immunity: A large proportion of the population either gets infected or gets a protective vaccine. What we know about coronavirus so far suggests that, if we were really to go back to a pre-pandemic lifestyle, we would need at least 70% of the population to be immune to keep the rate of infection down (“achieve herd immunity”) without restrictions on activities. But this level depends on many factors, including the infectiousness of the virus (variants can evolve that are more infectious) and how people interact with each other.

For example, when the population reduces their level of interaction (through distancing, wearing masks, etc.), infection rates slow down. But as society opens up more broadly and the virus mutates to become more contagious, infection rates will go up again. Since we are not currently at a level of protection that can allow life to return to normal without seeing another spike in cases and deaths, it is now a race between infection and injection.

What are the possibilities for how herd immunity could play out?

In the worst case (for example, if we stop distancing and mask wearing and remove limits on crowded indoor gatherings), we will continue to see additional waves of surging infection. The virus will infect—and kill—many more people before our vaccination program reaches everyone. And deaths aren’t the only problem. The more people the virus infects, the more chances it has to mutate. This can increase transmission risk, decrease the effectiveness of vaccines, and make the pandemic harder to control in the long run.

In the best case, we vaccinate people as quickly as possible while maintaining distancing and other prevention measures to keep infection levels low. This will take concerted effort on everyone’s part. But if we continue vaccinating the population at the current rate, in the U.S. we should see meaningful effects on transmission by the end of the summer of 2021. While there is not going to be a “herd immunity day” where life immediately goes back to normal, this approach gives us the best long-term chance of beating the pandemic.

The most likely outcome is somewhere in the middle of these extremes. During the spring and early summer (or longer, if efforts to vaccinate the population stall), we will likely continue to see infection rates rise and fall. When infection rates fall, we may relax distancing measures—but this can lead to a rebound in infections as people interact with each other more closely. We then may need to re-implement these measures to bring infections down again.

Will we ever get to herd immunity?

Yes—and hopefully sooner rather than later, as vaccine manufacturing and distribution are rapidly being scaled up. In the United States, current projections are that we can get more than half of all American adults fully vaccinated by the end of Summer 2021—which would take us a long way toward herd immunity, in only a few months. By the time winter comes around, hopefully enough of the population will be vaccinated to prevent another large surge like what we have seen this year. But this optimistic scenario is not guaranteed. It requires widespread vaccine uptake among all parts of the population—including all ages and races, in all cities, suburbs, and countrysides. Because the human population is so interconnected, an outbreak anywhere can lead to a resurgence everywhere.

This is a global concern as well. As long as there are unvaccinated populations in the world, SARS-CoV-2 will continue to spread and mutate, and additional variants will emerge. In the U.S. and elsewhere, booster vaccination may become necessary if variants arise that can evade the immune response provoked by current vaccines.

Prolonged effort will be required to prevent major outbreaks until vaccination is widespread. Even then, it is very unlikely that SARS-CoV-2 will be eradicated it will still likely infect children and others who have not been vaccinated, and we will likely need to update the vaccine and provide booster doses on some regular basis. But it is also likely that the continuing waves of explosive spread that we are seeing right now will eventually die down—because in the future, enough of the population will be immune to provide herd protection.

What should we expect in the coming months?

We now have multiple effective vaccines, and the race is on to get people vaccinated before they get infected (and have the chance to spread infection to others). It is difficult to predict the future because many factors are at play—including new variants with the potential for increased transmission, changes in our own behavior as the pandemic drags on, and seasonal effects that may help to reduce transmission in the summer months. But one thing is certain: The more people who are vaccinated, the less opportunity the virus will have to spread in the population, and the closer we will be to herd immunity.

We have seen that the restrictions needed over time have varied as preventive measures have worked to drive infection rates down, but we have also seen these rates resurge as our responses have relaxed. Once we get enough people vaccinated to drive down infection rates more consistently, we should be able to gradually lift these restrictions. But until the vaccine is widely distributed and a large majority of the population is vaccinated, there will still be a risk of infection and outbreaks—and we will need to take some precautions.

In the end, though, we will build up immunity to this virus life will be able to return to “normal” eventually. The fastest way to get to that point is for each of us to do our part in the coming months to reduce the spread of the virus—continue to wear masks, maintain distance, avoid high-risk indoor gatherings, and get vaccinated as soon as a vaccine becomes available to us.

Gypsyamber D’Souza is a professor and David Dowdy an associate professor in Epidemiology at the Bloomberg School.


Einführung

Streptococcus pneumoniae is a leading cause of infectious disease related death, responsible annually for up to a million child deaths worldwide [1]. Pneumonia represents the greatest burden of disease caused by S. Lungenentzündung [2], and despite current vaccination strategies the burden of pneumococcal pneumonia remains high. Invasive pneumococcal disease (IPD) is the most severe form of S. Lungenentzündung infection and mainly affects very young children and older adults. This is attributed to an underdeveloped adaptive immune system in infants, and to waning natural immunity combined with co-morbidities in the older adult. A clear understanding of the mechanisms of natural-acquired adaptive immunity to S. Lungenentzündung is essential to characterise why both the young and elderly are at high risk of disease and for the development of effective preventative strategies. Vaccines based on the polysaccharide capsule of S. Lungenentzündung are highly protective against the capsular serotypes included in the vaccine preparation [3–5], and protection correlates with the level of anti-capsular antibody responses. It has generally been assumed that the type-specific anti-capsular antibodies that can develop in response to colonisation or episodes of infection are also the main mechanism of natural adaptive immunity against IPD [6, 7]. However, there is little good evidence supporting the concept that levels of anti-capsular antibodies predict risk of IPD in unvaccinated individuals.

As well as causing symptomatic disease, S. Lungenentzündung asymptomatically colonises the nasopharynx, affecting at least fifty percent of infants and approximately ten percent of adults [8]. Colonisation is an immunising event. In humans, it leads to antibody responses to capsular polysaccharide [9], but also induces both antibody [10–14] and cellular immune responses to protein antigens [15, 16]. Serum levels of antibody to multiple pneumococcal surface proteins rise in the first few years of life [13], and have been show to fall in older age for a limited number of antigens [17]. Similar adaptive immune responses are observed in mouse models of nasopharyngeal colonisation [11, 18–25]. In animal models, these anti-protein responses alone can be protective, with T-cell mediated immunity preventing re-colonisation and non-invasive pneumonia[15, 24, 25] and anti-protein antibody responses protecting against IPD [19, 20, 22, 24]. Recent human data suggests that Th17-cell mediated responses to protein antigens also play an important role in protection against colonisation in humans [26] with implications for vaccine design [27]. There are several converging lines of evidence from human studies which support the concept that naturally-acquired anti-protein antibodies can also protect against S. Lungenentzündung infections. Lower serum IgG levels to a range of pneumococcal proteins correlate with susceptibility to acute otitis media [28, 29] and respiratory tract infections in children [30]. Passive transfer of human serum from experimentally challenged human volunteers protected mice against invasive challenge with a different capsular serotype of pneumococcus [20], providing proof of concept that ‘natural’ antibodies against bacterial proteins induced through nasopharyngeal exposure can protect against IPD. Furthermore, the incidence of IPD falls after infancy for all serotypes of S. Lungenentzündung, irrespective of how commonly the serotype is carried in the nasopharynx [31] suggesting that naturally-induced adaptive immune mechanisms are serotype-independent. If the protection against IPD that develops naturally through colonisation requires anti-protein antibody responses rather than serotype-specific anti-capsular antibody, this would represent an important readjustment in our understanding of immunity to S. Lungenentzündung. It would have major implications for identifying subjects with an increased risk of infection, understanding mechanisms of immunosenescence that increase susceptibility to S. Lungenentzündung with age, and for guiding future vaccine design.

Passive transfer of pooled human immune globulin (IVIG) is an established treatment to prevent infections in individuals with primary antibody deficiency [32, 33], in whom S. Lungenentzündung is a leading cause of disease [34]. Previous investigations in mice have indicated that IVIG may protect against experimental IPD [35, 36]. Commercially-manufactured IVIG is pooled immunoglobulin G (IgG) from >1000 different donors [37], and therefore represents the pooled antibody responses acquired through natural exposure across a population. We have used IVIG to determine the targets of natural acquired immunity to S. Lungenentzündung and the relative functional importance of anti-capsular and anti-protein responses for prevention of IPD.


Immunological perspectives

One of the most striking results from the studies described above is that mutations in LLO that render strains prematurely cytotoxic are avirulent. Thus, just as it is commonly stated that successful pathogens have evolved to avoid killing their host, it is not beneficial for intracellular pathogens to kill their host cell. Indeed, the host has evolved innate and acquired mechanisms, including induction of apoptosis and the generation of antigen-specific cytotoxic T-cells, that result in killing of infected cells (Harty et al., 2000). Lysis by cytotoxic T-cells is an important acquired immunological effector mechanism to eliminate L. monocytogenes (Finelli and Pamer, 2000). This may provide an explanation for the observations that L. monocytogenes cytotoxic mutants are avirulent: premature killing of infected host cells may lead to extracellular bacteria that are readily killed by infiltrating phagocytes. This also provides a framework with which to understand why L. monocytogenes spreads from cell to cell i.e., to avoid cytotoxic T-cells and phagocytes. Consistent with this notion, L. monocytogenes mutants that cannot recruit Ena/VASP peoteins show a small virulence defect in naïve mice, but show a 400-fold virulence defect in the liver of immune mice (Auerbuch et al., 2001) and (unpublished data). Presumably, efficient cell-to-cell spread is necessary during a cellular immune response. Lastly, it should be noted that an immunodominant epitope recognized by Listerien-immune cytotoxic T-cells is derived from LLO (Vijh and Pamer, 1997). Perhaps the fail-safe properties of LLO that are necessary for pathogenesis, such as rapid degradation in the cytosol, also lead to entry of LLO into the host's cytosolic pathway of antigen processing and presentation. Thus, LLO lies at the interface of bacterial pathogenesis and cell-mediated immunity.


How long will COVID-19 immunity last?

The coronavirus SARS-CoV-2 has only been circulating in human hosts for five or six months, which means that there is simply no way to know whether immunity to the disease lasts longer than that. How long immunity lasts is a big question, Tsinghua's Dong told Live Science via email.

"Per our findings, we can only confirm that COVID-19 patients can maintain the adaptive immunity to SARS-CoV-2 for 2 weeks post-discharge," he wrote.

Evidence from other coronaviruses suggests that immunity probably lasts longer than that, Vabret said. Along with Mount Sinai colleagues Robert Samstein and Miriam Merad, Vibrat led more than two dozen doctoral students and postdoctoral researchers in an effort to review the avalanche of immunology research coming out about the coronavirus in journals and on preprint servers that host scientific papers before peer review. Studies of SARS-CoV-2's proteins and genetics suggest that the virus seems likely to induce a long-term immune response similar to that of other coronaviruses, like 2002's SARS 1, or Middle Easter respiratory syndrome (MERS), which arose in 2012.

Research on SARS 1 and MERS suggests that some level of antibody immunity persists for at least two or three years, starting high and gradually waning as time goes by, Samstein told Live Science.

The immune system also produces a type of immune cell called virus-specific T cells in response to coronavirus infection. Less is known about T cells compared with antibodies, Vabret and Samstein said, because they are more difficult to find in the blood and study. But other coronaviruses seem to trigger their production, and these T cells seem to last for years in those cases. In one study of SARS 1 published in the journal Impfung, researchers found these memory T cells last for up to 11 years after infection.

Ultimately, researchers are still uncertain about what level of long-term immune memory is sufficient to protect against future coronavirus infection, and how long it takes for the immune system to drop below that level. It's not even clear whether someone with immunity could spread the coronavirus to others while fighting off a second infection, Vabret and Samstein said. If the immune response were strong enough to crush the virus quickly, the person probably wouldn't transmit it further, they said. A weaker response that allowed some viral replication might not prevent transmission, though, particularly since people without symptoms are known to pass the coronavirus around.

"We're taking lessons from the older Viren, but we don't know how much for sure how much is similar," Samstein said.

This uncertainty does not reduce hopes for a vaccine, though. One benefit of vaccines is that researchers can mimic the viral proteins that trigger the most effective immune response. Thus, vaccination can often induce immunity that lasts longer than immunity from falling ill.

"You can aim at inducing protection that would be better than what you would get from an infection," Vabret said.


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Bemerkungen:

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