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42.1C: Erkennung von Krankheitserregern - Biologie

42.1C: Erkennung von Krankheitserregern - Biologie


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Beim Eintritt des Erregers in den Körper verwendet das angeborene Immunsystem mehrere Mechanismen, um den Erreger und alle von ihm infizierten Zellen zu zerstören.

Lernziele

  • Beschreiben Sie die Rolle von PAMPs und PRRs, Interferonen und anderen Zytokinen bei der angeborenen Immunität

Wichtige Punkte

  • Krankheitserreger werden von einer Vielzahl von Immunzellen wie Makrophagen und dendritischen Zellen über Pathogen-assoziierte molekulare Muster (PAMPs) auf der Pathogenoberfläche erkannt, die mit komplementären Mustererkennungsrezeptoren (PRRs) auf der Oberfläche der Immunzellen interagieren.
  • Bei der Bindung von PRRs an PAMPs (Pathogen Recognition) setzen Immunzellen Zytokine frei, um anderen Zellen zu sagen, dass sie sich wehren sollen.
  • Eine Klasse von Zytokinen, Interferone, warnt nahegelegene nicht infizierte Zellen vor einer bevorstehenden Infektion, bewirkt, dass Zellen beginnen, RNA zu spalten und die Proteinsynthese zu reduzieren, und signalisieren nahe gelegenen infizierten Zellen, eine Apoptose zu durchlaufen.
  • Eine andere Klasse von Zytokinen, genannt Inerleukine, vermittelt Interaktionen zwischen weißen Blutkörperchen (Leukozyten) und hilft, die angeborene und die adaptive Immunantwort zu überbrücken.
  • Entzündungen (heißes, rotes, geschwollenes, schmerzhaftes Gewebe im Zusammenhang mit einer Infektion) werden durch Zytokine gefördert, die unmittelbar nach der Erkennung des Erregers produziert werden; Durch die mit einer Entzündung verbundene Erhöhung des Blutflusses können mehr Leukozyten (eine Art angeborener Immunzellen) den infizierten Bereich erreichen.

Schlüsselbegriffe

  • Makrophage: ein weißes Blutkörperchen, das nekrotische Zelltrümmer und Fremdmaterial, einschließlich Viren, Bakterien und Tätowierfarbe, phagozytiert; Teil des angeborenen Immunsystems
  • Phagozytose: der Prozess, bei dem eine Zelle ein Partikel einbaut, indem sie Pseudopodien ausdehnt und das Partikel in eine Vakuole ihres Zytoplasmas zieht
  • Zytokin: eines von verschiedenen kleinen regulatorischen Proteinen, die die Zellen des Immunsystems regulieren; sie werden nach Bindung von PRRs an PAMPS freigesetzt

Erregererkennung

Wenn ein Erreger in den Körper eindringt, erkennen Zellen im Blut und in der Lymphe die spezifischen pathogen-assoziierten molekularen Muster (PAMPs) auf der Oberfläche des Erregers. PAMPs sind Kohlenhydrat-, Polypeptid- und Nukleinsäure-„Signaturen“, die von Viren, Bakterien und Parasiten exprimiert werden, sich aber von Molekülen auf Wirtszellen unterscheiden. Diese PAMPs ermöglichen es dem Immunsystem, „selbst“ von „anderen“ zu unterscheiden, um den Wirt nicht zu zerstören.

Das Immunsystem verfügt über spezifische Zellen mit Rezeptoren, die diese PAMPs erkennen. Ein Makrophage ist eine große, phagozytische Zelle, die Fremdpartikel und Krankheitserreger verschlingt. Makrophagen erkennen PAMPs über komplementäre Mustererkennungsrezeptoren (PRRs). PRRs sind Moleküle auf Makrophagen und dendritischen Zellen, die mit der äußeren Umgebung in Kontakt stehen und daher PAMPs erkennen können, wenn sie vorhanden sind. Ein Monozyten, eine Art von Leukozyten (weiße Blutkörperchen), die im Blut und in der Lymphe zirkulieren, differenziert sich in Makrophagen, nachdem er in infiziertes Gewebe eingedrungen ist. Dendritische Zellen binden molekulare Signaturen von Krankheitserregern und fördern so die Aufnahme und Zerstörung von Krankheitserregern.

Sobald ein Erreger entdeckt wurde, muss das Immunsystem auch verfolgen, ob er sich intrazellulär (innerhalb der Zelle, wie bei den meisten Viren und einigen Bakterien) oder extrazellulär (außerhalb der Zelle, wie bei anderen Bakterien, aber nicht bei Viren) repliziert. Das angeborene Immunsystem muss entsprechend reagieren, indem es den extrazellulären Erreger identifiziert und/oder bereits infizierte Wirtszellen identifiziert.

Auswirkungen auf die Zytokinfreisetzung

Die Bindung von PRRs an PAMPs löst die Freisetzung von Zytokinen aus, die signalisieren, dass ein Krankheitserreger vorhanden ist und zusammen mit infizierten Zellen zerstört werden muss. Ein Zytokin ist ein chemischer Botenstoff, der die Zelldifferenzierung (Form und Funktion), die Proliferation (Produktion) und die Genexpression reguliert, um die Immunantwort zu beeinflussen. Beim Menschen gibt es mindestens 40 Arten von Zytokinen, die sich in dem Zelltyp, der sie produziert, dem Zelltyp, der auf sie reagiert, und den Veränderungen, die sie hervorrufen, unterscheiden.

Eine Unterklasse von Zytokinen ist das Interleukin (IL), das Wechselwirkungen zwischen Leukozyten (weißen Blutkörperchen) vermittelt. Interleukine sind an der Überbrückung der angeborenen und adaptiven Immunantwort beteiligt. Zusätzlich zur Freisetzung von Zellen nach der PAMP-Erkennung werden Zytokine von den infizierten Zellen freigesetzt, die sich an nahe gelegene nicht infizierte Zellen binden, wodurch diese Zellen dazu gebracht werden, Zytokine freizusetzen, was zu einem Zytokin-Burst führt.

Eine zweite Klasse von Zytokinen sind Interferone, die von infizierten Zellen als Warnung an benachbarte nicht infizierte Zellen freigesetzt werden. Eine Funktion von Interferonen besteht darin, die Virusreplikation zu hemmen, was sie besonders wirksam gegen Viren macht. Sie haben auch andere wichtige Funktionen, wie zum Beispiel die Tumorüberwachung. Interferone wirken, indem sie benachbarten nicht infizierten Zellen signalisieren, RNA (oft ein sehr wichtiges Biomolekül für Viren) zu zerstören und die Proteinsynthese zu reduzieren; Signalisieren benachbarter infizierter Zellen zur Apoptose (programmierter Zelltod); und Aktivierung von Immunzellen.

Zytokine senden auch Feedback an die Zellen des Nervensystems, um die allgemeinen Symptome von Übelkeit hervorzurufen, die Lethargie, Muskelschmerzen und Übelkeit umfassen. Diese Wirkungen können entstanden sein, weil die Symptome die Person dazu anregen, sich auszuruhen und sie daran hindern, die Infektion auf andere zu übertragen. Zytokine erhöhen auch die Körperkerntemperatur und verursachen Fieber, wodurch die Leber Eisen aus dem Blut zurückhält. Ohne Eisen können sich bestimmte Krankheitserreger (wie einige Bakterien) nicht vermehren; dies wird als ernährungsphysiologische Immunität bezeichnet.

Phagozytose und Entzündung

Die ersten produzierten Zytokine sind pro-inflammatorisch; das heißt, sie fördern Entzündungen oder lokalisierte Rötungen, Schwellungen (Ödeme), Hitze, Funktionsverlust und Schmerzen, die aus der Bewegung von Leukozyten und Flüssigkeit durch zunehmend durchlässigere Kapillaren zu einer Infektionsstelle resultieren. Die Population von Leukozyten, die an einer Infektionsstelle ankommt, hängt von der Art des infizierenden Erregers ab. Sowohl Makrophagen als auch dendritische Zellen verschlingen Krankheitserreger und Zelltrümmer durch Phagozytose. Ein Neutrophiler ist auch ein phagozytischer Leukozyten, der Krankheitserreger verschlingt und verdaut. Neutrophile, die am häufigsten vorkommenden Leukozyten des Immunsystems, haben einen Kern mit zwei bis fünf Lappen und enthalten Organellen (Lysosomen), die eingehüllte Krankheitserreger verdauen. Ein Eosinophiler ist ein Leukozyten, der mit anderen Eosinophilen zusammenarbeitet, um einen Parasiten zu umgeben. Es ist an der allergischen Reaktion und am Schutz gegen Helminthen (parasitäre Würmer) beteiligt.

Neutrophile und Eosinophile sind besonders wichtige Leukozyten, die große Krankheitserreger wie Bakterien und Pilze verschlingen. Eine Mastzelle ist ein Leukozyten, der als Reaktion auf große Krankheitserreger entzündliche Moleküle wie Histamin produziert. Ein Basophiler ist ein Leukozyten, der wie ein Neutrophil Chemikalien freisetzt, um die Entzündungsreaktion zu stimulieren. Basophile sind auch an Allergie- und Überempfindlichkeitsreaktionen beteiligt und induzieren spezifische Arten von Entzündungsreaktionen. Eosinophile und Basophile produzieren zusätzliche Entzündungsmediatoren, um mehr Leukozyten zu rekrutieren. Eine überempfindliche Immunantwort auf harmlose Antigene, wie zum Beispiel in Pollen, beinhaltet oft die Freisetzung von Histamin durch Basophile und Mastzellen; Aus diesem Grund sind viele Anti-Allergie-Medikamente Antihistaminika.



Bemerkungen:

  1. Ethan

    Die Antwort kompetent, es ist lustig ...

  2. Jacinto

    Wenn sie sagen, sie sind auf dem falschen Track.

  3. Franklyn

    Interessanterweise habe ich gar nicht daran gedacht...

  4. Murtadi

    The topic under discussion is close to me! It's even sad somehow :(

  5. Vic

    Ich glaube dir nicht



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