معلومة

7: دفاعات المضيف - علم الأحياء

7: دفاعات المضيف - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

مهمة القراءة: Belk’s مادة الاحياء ص 478-479 (دفاعات غير محددة) و ص 479-487 (دفاعات محددة)

ملاحظة: (تحذير؟) دفاعات المضيف معقدة ومذهلة ، وتستحق الدورة التدريبية وحدها. من السهل أن تطغى على كمية المعلومات الواردة في هذا القسم.

  • في بداية الدفاعات غير المحددة والحصانة المحددة ، صفحة 2-3 "نظرة عامة" يُستخدم لتقديم الموضوع ولتقديم "خارطة طريق" لأهم المفاهيم.
  • النظرة العامة تليها أسئلة دليل الدراسة.
  • بعد أسئلة دليل الدراسة هي ملاحظات موسعة لأولئك الذين يرغبون في استكشاف المزيد من التفاصيل.

نظرة عامة على دفاعات المضيف

1. دفاعات غير محددة - الخط الأول للدفاعات

  1. دفاعات السطح: الجلد والأغشية المخاطية
  2. الدفاعات الداخلية: الالتهاب ، البلعمة ، الحمى ، المكمل ، الإنترفيرون ، الخلايا القاتلة الطبيعية

2. دفاعات محددة - خط الدفاع الثاني إذا فشلت الدفاعات غير المحددة

  1. الخلطية: دفاعات بوساطة الأجسام المضادة ضد مسببات الأمراض والسموم خارج الخلية
  2. CMI: مناعة خلوية ضد مسببات الأمراض داخل الخلايا

نظرة عامة: استضافة دفاعات غير محددة ضد مسببات الأمراض الميكروبية

I. غير محدد الدفاعات السطحية: الجلد والأغشية المخاطية

أ. جلد:

1. تمنع الخلايا المعبأة بإحكام انتقال الميكروبات إلى طبقات أعمق

2. جاف: يمنع نمو الميكروبات

3. انخفاض درجة الحموضة. الأحماض الدهنية تمنع نمو الميكروبات

4. الكيراتين: يزيد من قوة خلايا الجلد

5. الجراثيم العادية: التنافس على مواقع التعلق / المغذيات ، إنتاج البكتريوسينات المثبطة

6. الليزوزيم: إنزيم يكسر جدران الخلايا البكتيرية

7. أي ضرر يلحق بالجلد (جروح ، عضات ، حروق) يقلل بشكل كبير من وظيفة الحماية للجلد ، وقد يؤدي إلى الإصابة بالعدوى

ب. الأغشية المخاطية: خلايا رطبة حساسة تبطن الجهاز الهضمي والجهاز التنفسي والأعضاء التناسلية والمسالك البولية مغطاة ببطانية لزجة من المخاط. التحكم في حركة المواد داخل وخارج الجسم.

1. mucin: "بطانية لزجة" تحبس الميكروبات الغازية

2. تنظيف السوائل ، المواد الصلبة ، يزيل الميكروبات

3. الليزوزيم يكسر جدران الخلايا البكتيرية

4. الجراثيم العادية: المنافسة ، البكتريوسينات ، حمض اللاكتيك يثبط مسببات الأمراض

5. السلم الكهربائي المخاطي الهدبي / جهاز الجهاز التنفسي ، قنوات البيض

- البرودة والتدخين يثبط عمل المصعد التنفسي المخاطي الهدبي

- العدوى المزمنة لقناة البيض تسبب تندب ، مرض التهاب الحوض (PID) ، الحمل خارج الرحم ، العقم

نظرة عامة: تواصل استضافة دفاعات غير محددة ضد مسببات الأمراض الميكروبية

رابعا. غير محدد الدفاعات الداخلية

أ. إشعال

1. وسطاء التهابات

- توسع

- زيادة نفاذية الشعيرات الدموية

مستقبلات الآلام

2. العلامات / الأعراض

-الحرارة / ارتفاع الحرارة

احمرار / حمامي

- تورم / وذمة

-الم

3. مزايا / عيوب

ب. البلعمة

1. الخلايا البلعمية "المهنية": وحيدات / الضامة والعدلات

2. خطوات البلعمة

-انجذاب كيميائي

- الاتصال والتعلق بمسببات الأمراض

تشكيل البلعمة

- اندماج الليزوزوم مع البلعوم

- الإنزيمات المتحللة للماء تدمر مسببات الأمراض

- ينشط الميلوبيروكسيديز بإنتاج مركبات أكسجين تفاعلية ، وجذور فوق أكسيد ، وبيروكسيد الهيدروجين ، وكلوريد هيبوكلوروس

3. تجنب القتل بالبلعم بواسطة مسببات الأمراض: الكبسولات ، الليكوسيدينات ، الهروب من البلعمة ، المقاومة الطبيعية للإنزيمات المتحللة للماء

ج. حمى

1. تسبب البيروجينات الحمى

- البيروجين غير المنشأ: على سبيل المثال البكتيريا السابقة للدهون أ من الذيفان الداخلي

- بيروجين داخلي المنشأ. إطلاق WBC انترلوكين 1 (IL-1)

-حفز ما تحت المهاد الأمامي لتخليق البروستاجلاندين

- سبب "إعادة ضبط" منظم الحرارة -> حمى

2. مزايا / عيوب

د. تكملة

"النظام المتمم" هو عدد من البروتينات المضيفة التي تدور عادة في حالة غير نشطة. يمكن للمواد الميكروبية تنشيط النظام التكميلي.

ما هي مزايا النظام التكميلي؟ يمكن للبروتينات التكميلية المنشطة:

1. يتصرف كما واجهة (زيادة تدفق الدم ، البلعمة ، إلخ)

2. بمثابة "الكيماويات"، تساعد في توجيه الخلايا البلعمية لغزو الميكروبات.

3. يتصرف كما أوبسونينز (طبقة الممرض لجعل الممرض "لزجًا" ؛ وبالتالي يمكن أن تلتصق الخلايا البلعمية بسهولة ، مما يزيد من قتل العامل الممرض بالبلعمة)

4. MAC = مجمع هجوم الغشاء ، مكمل البروتين شكل ثقوب في غشاء / مغلفات مسببات الأمراض

E. الانترفيرون: تحفيز إنتاج "البروتينات المضادة للفيروسات" التي تمنع تكاثر الفيروس في الخلايا المضيفة

أسئلة دليل الدراسة دفاعات المضيف غير محددة

1. الدفاعات غير المحددة للعائل هي خطوط الدفاع الأولى ضد غزو مسببات الأمراض. هناك سطرين من الدفاعات غير المحددة مذكورة أدناه. قدم أمثلة محددة لكل منها

أ. دفاعات سطحية غير محددة:

ب. دفاعات داخلية غير محددة:

2. ما هو الدور الذي تلعبه الجراثيم الطبيعية ، الميكروبات "المتعايشة" التي تستعمر الجلد والأغشية المخاطية في دفاعات السطح غير المحددة؟

- كيف يمكن أن يقلل تناول المضادات الحيوية "واسعة الطيف" من دفاعاتك السطحية غير المحددة؟

3. كيف يمكن للعامل الممرض أن "يهزم" أو "يمر" من خلال الدفاعات السطحية غير المحددة؟

دفاعات داخلية غير محددة

4. ما هو الالتهاب؟

- ما الذي يسبب الالتهاب؟

- ما هي 4 علامات للالتهاب؟

5. ما هي مزايا الالتهاب؟

6. هل هناك عيوب للالتهاب المزمن؟

7. ما هو البلعمة؟

أ. ما هي الكريات البيض / خلايا الدم البيضاء / WBC التي تسمى "البالعات المحترفة"؟

ب. أي من الخلايا البلعمية هو "المستجيب الأول"؟

ج. صف الخطوات المتبعة في القتل البلعمي للميكروب

8. ما هي الحمى؟

أ. ما الذي يحفز إنتاج الحمى؟ أمثلة على البيروجينات؟

ب. ما هي مزايا إنتاج الحمى

ج. ما هي خافضات الحرارة؟

9. ما هو نظام كامل?

أ. كيف يتم "تفعيل" النظام التكميلي؟

ب. ما هي 3-4 مزايا تفعيل المكمل؟

- ما هو / هي:

أنا. واجهة

ثانيا. العوامل الكيميائية

ثالثا. أوبسونينز

رابعا. MAC / "مجمع هجوم الغشاء"

10. ما هي الإنترفيرون?

أ. ما الذي يحفز إنتاج الإنترفيرون؟

ب. كيف تحمي الإنترفيرون الخلايا من الالتهابات الفيروسية؟

11. لماذا يزيد التدخين من خطر الإصابة بعدوى الجهاز التنفسي؟

12 .. لماذا يعاني الناس في كثير من الأحيان من "الخميرة /المبيضات البيض"التهابات الفم أو المهبل أو الشرج بعد العلاج بالمضادات الحيوية" واسعة الطيف؟

13. لماذا يصاب الكثير من الناس "بالتهاب المثانة الجرثومي" بعد القسطرة البولية؟

لماذا قد يؤدي التهاب المثانة الجرثومي إلى التهابات الكلى؟

ملاحظات موسعة!

الدفاعات غير النوعية للمضيفين ضد مسببات الأمراض الميكروبية: ملاحظات موسعة

نظرة عامة على دفاعات المضيف غير المحددة

1. دائمًا موجود / نشط ("تأسيسي")

2. نشط ضد مجموعة واسعة من مسببات الأمراض المحتملة = "غير محددة"

3. خطوط الدفاع الأولى ضد غزو الميكروبات

4. مستويان من دفاعات غير محددة

أ. الدفاعات السطحية

أنا. جلد

ثانيا. الأغشية المخاطية

ب. الدفاعات الداخلية

أنا. إشعال

ثانيا. البلعمة

ثالثا. حمى

رابعا. تفعيل المكمل

ضد الإنترفيرون

دفاعات سطحية غير محددة

1. جلد: يتكون من طبقات متعددة من الخلايا الظهارية المتقرنة الصلبة التي ترتبط ببعضها البعض عن طريق "تقاطعات ضيقة" و "أسمنت بين الخلايا" غني بحمض الهيالورونيك. تشمل سمات الجلد التي تساهم في قدرتها على حماية العائل من غزو الميكروبات ما يلي:

  • حاجز مادي: طبقات متعددة من خلايا الجلد تخلق حاجزًا ، طبقات أعمق من خلايا الجلد تلتصق ببعضها بإحكام (الكيراتين الذي تنتجه خلايا الجلد هو بروتين قوي جدًا وبالتالي يزيد من قوة الحاجز) ، وبالتالي لا يمكن للميكروبات أن تغزو الأنسجة الأكثر حساسية.
  • جاف: تتطلب العديد من الميكروبات بيئات غنية بالمياه لتنمو
  • حمضي: الأحماض الدهنية تثبط الكثير من الميكروبات
  • عرق: الملح في العرق يمنع الكثير من الميكروبات
  • الجراثيم العادية (الجلد المتبادل والمعاشات التي تنمو على الجلد دون التسبب في ضرر للمضيف). ارتباط كتلة الجراثيم الطبيعي بمسببات الأمراض الغازية ، والتنافس على مساحة المعيشة والمغذيات. تنتج بعض الجراثيم الطبيعية نفايات مثبطة مثل حمض اللاكتيك ، الذي يقلل من نمو مسببات الأمراض المحتملة
  • تقشير الجلد: تنسلخ الطبقات العليا من الجلد باستمرار ، "تتساقط". وهكذا تضيع مسببات الأمراض المرتبطة بهذه الطبقات من المضيف.

2. الأغشية المخاطية: بطانات رقيقة للفم والجهاز الهضمي والجهاز التنفسي والجهاز التناسلي والمسالك البولية والعينين. تتكون الأغشية المخاطية من خلايا ظهارية غير متقرنة وخلايا منتجة للأغشية المخاطية. تُغطى خلايا الأغشية المخاطية بغطاء مخاطي رطب ولزج. تشمل سمات الأغشية المخاطية التي تساهم في قدرتها على منع الاستعمار بواسطة مسببات الأمراض المحتملة ما يلي:

أ. بطانية مخاطية لزجة: تعمل البطانية المخاطية على أنها "مصيدة" لغزو مسببات الأمراض ، وتمنع جسديًا قدرة بعض مسببات الأمراض من الوصول إلى الخلايا المضيفة الأساسية والارتباط بها. عادة ما يتم إزالة البطانية المخاطية باستمرار من العائل ، وبالتالي طرد مسببات الأمراض المحاصرة قبل أن تسبب مرضًا خطيرًا

ب. خلايا مهدبة من الجهاز التنفسي العلوي وقنوات البيض و "المصعد المخاطي الهدبي": الأغشية المخاطية للجهاز التنفسي وقنوات البيض تحتوي على" خلايا طلائية مهدبة ". تحتوي الخلايا الهدبية على شعر صغير مثل نتوءات (أهداب) يمكن أن تتحرك في حركات تشبه الموجة. عندما تنبض هذه الأهداب بانسجام ، يمكنها نقل المواد عبر سطح الخلايا الهدبية. يمكن للخلايا الهدبية أن تحرك البطانيات المخاطية خارج المضيف أو تخلق تيارات لتوجيه البيض المبيض نحو الرحم. يحدث تلف أو فقدان الخلايا الهدبية في الجهاز التنفسي نتيجة للتدخين أو العدوى الفيروسية ؛ وبالتالي هناك مخاطر أعلى بكثير للإصابة بالالتهاب الرئوي الجرثومي. وبالمثل ، عندما تعاني النساء من التهابات طويلة الأمد في الجهاز التناسلي ، يتم تدمير الخلايا الهدبية في قنوات البيض. وبالتالي يمكن للمرأة أن تعاني من الحمل خارج الرحم والعقم و PID أو مرض التهاب الحوض.

-الجراثيم العادية: بعض الأغشية المخاطية (خارج الفم ، الأمعاء ، المهبل ، الأنف) مستعمرة من قبل المتعايشين الميكروبيين والتي عادة لا تسبب ضررًا للعائل. كما هو الحال مع ميكروبيوتا الجلد ، يمكن لهؤلاء السكان العاديين منع ارتباط مسببات الأمراض بالخلايا المضيفة ، والتنافس على العناصر الغذائية وإنتاج منتجات النفايات التي يمكن أن تمنع نمو العديد من مسببات الأمراض الميكروبية.

-أخذ "المضادات الحيوية واسعة الطيف" ، تلك التي تقتل مجموعة واسعة من البكتيريا المفيدة والممرضة على حد سواء ، يمكن أن تسبب دفاعات طبيعية أقل ضد مسببات الأمراض المحتملة. على سبيل المثال النساء اللواتي يتناولن المضادات الحيوية لالتهابات المثانة البكتيرية / التهاب المثانة كثيرا ما تتطور "الثانوية "عدوى الخميرة المهبلية مع الخميرة المبيضات البيض ك نتيجة قتل الميكروبات الطبيعية "الجيدة".

- "إجراء التنظيف" - تساعد حركة السوائل أو المواد الصلبة على أسطح الأغشية المخاطية على غسل / التخلص من مسببات الأمراض المحتملة. تشمل الأمثلة حركة الطعام / الماء من خلال الجهاز الهضمي ، والتغوط ، والتبول ، والتمزق / "البكاء" ، وحركة إفرازات الأنف / المخاط عبر الجهاز التنفسي ، وحركة الإفرازات المخاطية عبر الجهاز التناسلي

-مواد كيميائية إضافية موجودة في إفرازات الجسم: على سبيل المثال الليزوزيم (يكسر جدران الخلايا البكتيرية) ؛ الصفراء (يستحلب الميكروبات ، له تأثير يشبه المنظف على الأغشية / الأظرف الغنية بالدهون)

دفاعات داخلية غير محددة

كيف يمكن لمسببات الأمراض عبور الدفاعات السطحية?

قد تتجاوز مسببات الأمراض الدفاعات السطحية عند تلف الجلد / الأغشية المخاطية (مثل لدغات الحشرات والجروح والحروق والجراحة). قد تطور الميكروبات أيضًا استراتيجيات لتجنب هذه الدفاعات السطحية.

ماذا يحدث إذا عبرت مسببات الأمراض الدفاعات السطحية؟

يتم تنشيط السطر الثاني من الدفاعات غير المحددة ، الدفاعات الداخلية ("الداخلية"): التهاب ، بلعمة بواسطة العدلات والضامة. حمى؛ تفعيل تكميلي إنتاج الإنترفيرون

1. إشعال: استجابة الجسم لأي نوع من الضرر بما في ذلك غزو مسببات الأمراض الميكروبية

أ. علامات الالتهاب الكلاسيكية = احمرار ، حرارة ، تورم ، ألم

- بسبب إطلاق مواد تسمى "واجهة" ( على سبيل المثال الهستامين)

ب. يؤدي الوسطاء الالتهابيون إلى التغييرات التالية (والتي بدورها تسبب العلامات الكلاسيكية للالتهاب)

- "توسع الأوعية": يزيد قطر الأوعية الدموية بحيث يتدفق المزيد من الدم إلى موقع الإصابة. زيادة تدفق الدم يسبب ظهور المنطقة أحمر ويزيد درجة الحرارة /الحرارة

- "زيادة نفاذية الشعيرات الدموية": تصبح السفن"متسرب"حتى يتسرب السائل من الدم إلى الأنسجة المحيطة ، مما يتسبب في إصابة المنطقة المصابة تضخم

ج. المقد يعمل الوسطاء الالتهابيون مباشرة على مستقبلات الألم و / أو يمكن أن يساهم التورم في الإحساس بالألم

د. ماذا يفعل الالتهاب؟

د. ماذا يفعل الالتهاب؟

-بواسطة زيادة تدفق الدم إلى المنطقة المصابة ، يزيد الالتهاب من توصيل خلايا الدم البيضاء / الكريات البيض الواقية التي تسمى "البالعات". أول من وصل هو البلعمية العدلات، ثم البلعمية في وقت لاحق البلاعم.

- البالعات سوف "تأكل" /بلعمة غزو ​​مسببات الأمراض وقتل نأمل قبل أن يتسببوا في المرض.

-يقوم الوسطاء الالتهابيون بإعداد تدرج تركيز كيميائي يساعد في توجيه البالعات إلى "نقطة الصفر" ، موقع غزو العوامل الممرضة

  • تستخدم البالعات تدرج التركيز الكيميائي لتوجيه حركاتها في عملية تسمى "انجذاب كيميائي

- قد تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى زيادة نشاط قتل البالعات

- زيادة تدفق الدم يزيد أيضًا من توصيل العناصر الغذائية والأكسجين والمواد الدفاعية الأخرى إلى الموقع المصاب بما في ذلك المكملات والأجسام المضادة

- تسريب السفينة يخفف من قدرة البالعات على مغادرة الأوعية الدموية (وهي عملية تسمى هجرة) وتهاجر إلى الأنسجة الغازية

- تزيد الأوعية المتسربة أيضًا من توصيل المواد التي تنتجها "جلطات الفيبرينحول مسببات الأمراض الغازية مما يقلل من قدرتها على الانتشار في الأنسجة المجاورة

ه. هل هناك أي عيوب للالتهاب؟

يمكن للالتهاب المزمن / طويل الأمد أن يؤذي المضيف. لماذا ا؟

-“التغذية قذرة "البالعات علبة تفريغ الإنزيمات المتحللة للماء على الخلايا المضيفة ، يسبب تلف الخلايا المضيفة

- يمكن أن يتسبب الضرر الكافي في فقدان الخلايا الطبيعية واستبدالها بنسيج ضام ليفي ("نسيج ندبي") مما يؤدي إلى فقدان وظيفة النسيج / العضو

-يمكن أن يسبب الالتهاب وظيفة غير طبيعية للأنسجة / الأعضاء

2. البلعمة: تعني حرفيًا "أكل الخلية"

- يمكن للعديد من الخلايا في العائل إجراء عملية "الالتقام الخلوي" ، وإحضار مواد الخلية من الخارج في حويصلة مرتبطة بالغشاء

- الشد الخلوي الذي يشمل السوائل يسمى "كثرة الخلايا" / شرب الخلايا

- الشد الخلوي الذي يشمل جزيئات كبيرة أو خلايا أخرى يسمى "البلعمة" / أكل الخلية

- فقط بعض خلايا الجسم تسمى "البالعات المهنية". وظيفة الخلايا البلعمية المحترفة هي البلعمة ("الأكل") وتدمير مسببات الأمراض الغازية (قد تلعب أيضًا دورًا في إثارة الاستجابات المناعية المحددة التي سنناقشها لاحقًا)

الدفاعات الداخلية غير النوعية: البلعمة ، تابع

تشمل البالعات المحترفة:

أ. العدلات: "المستجيبون الأوائل" للغزو الجرثومي. ، قصير العمر.

ب. حيدات الضامة: أبطأ ، لكن عمرًا أطول ؛ غالبا ما تسمى "شاحنات القمامة" للجسم. مهم أيضًا في المساعدة على تحفيز استجابات مناعية محددة

ج. تسمى كل من العدلات والضامة "الكريات البيض" أو خلايا الدم البيضاء أو WBC. لا تحتوي على الهيموجلوبين كما هو الحال مع كريات الدم الحمراء أو خلايا الدم الحمراء / كرات الدم الحمراء وبالتالي تظهر "بيضاء".

هناك 3 أنواع أخرى من الكريات البيض (الخلايا الليمفاوية والحمضات والخلايا القاعدية) والتي سنناقشها لاحقًا

خطوات البلعمة

1. انجذاب كيميائي: التدرجات الكيميائية توجه الخلايا البلعمية إلى موقع الغزو الجرثومي

2. مرفق: يجب أن ترتبط مستقبلات سطح البلعمة بجزيئات السطح على العامل الممرض

3. بلعم التكوين: الأرجل الكاذبة البلعمية ("الأقدام الزائفة" ، امتدادات الغشاء السيتوبلازمي) تلتف حول العامل الممرض والصمام ، وتشكل حويصلة مرتبطة بالغشاء حول العامل الممرض. هذه الحويصلة تسمى بلعم (حرفيا "أكل الجسد"). العامل الممرض الآن داخل البلعمة.

- تضخ مضخات البروتون في الغشاء البلعمي أيونات الهيدروجين في البلعمة ، مما يؤدي إلى تحمض الداخل

- ستساعد أيونات / بروتونات الهيدروجين في تنشيط إنزيمات التحلل المائي في الخطوة التالية….

4. اندماج الليزوزوم مع البلعمة: حويصلة ثانية مرتبطة بغشاء مليئة بالإنزيمات المتحللة للماء ثم تندمج مع البلعمة ، مكونة "جسيم البلعم". يتم تنشيط الإنزيمات المتحللة بالماء بواسطة أيونات الهيدروجين. تبدأ الإنزيمات المتحللة بالماء "بهضم" العامل الممرض وتحطيم البروتينات والكربوهيدرات والدهون والأحماض النووية ؛ وهكذا يتم قتل العامل الممرض.

سيتم امتصاص المغذيات بواسطة البلعمة

5. انفجار تنفسي / مؤكسد ناتج عن تنشيط نظام الميلوبيروكسيديز: الإنزيمات الموجودة في البلعمة تولد أيضًا الأنيونات الفائقة وبيروكسيد الهيدروجين والمواد السامة الأخرى التي تزيد من احتمال تدمير العامل الممرض

6. يتم التخلص من النفايات من خلال عملية تسمى "طرد الخلايا"

الدفاعات الداخلية غير النوعية ، البلعمة واصلت

ملحوظة: لقد طورت العديد من مسببات الأمراض طرقًا لتجنب / "التفوق" على خطوة أو أكثر من الخطوات المتضمنة في عملية البلعمة ، والمزيد لاحقًا. تتطلب بعض مسببات الأمراض البلعمة لغزو المضيف بنجاح!

---------------------------------------------------------------

3. إنتاج الحمى

المواد التي تؤدي إلى إنتاج الحمى تسمى "البيروجينات"(حرفيا" صانعو النار ")

يمكن أن تعمل المواد الميكروبية بمثابة بيروجينات (بيروجينات خارجية ؛ خارجية = تأتي من الخارج). يمكن أن تتسبب المواد الميكروبية في إطلاق الخلايا المضيفة مواد تسمى البيروجينات الذاتية (داخلية: من الداخل) مثل انترلوكين -1 IL-1. ينتقل IL-1 إلى الدماغ الغدة النخامية ويؤدي إلى إعادة ضبط ترموستات الجسم. وبالتالي فإن الدماغ يطلق عددا من الاقتباسات لزيادة درجة حرارة الجسم الأساسية على سبيل المثال. الارتعاش ، وتضيق الأوعية ، والتغيرات السلوكية (البحث عن الدفء ، وارتداء المزيد من الطبقات ، وتغطية الذات بالبطانيات)

لماذا تساعد زيادة درجة حرارة الجسم المضيف عندما يغزوها أحد مسببات الأمراض؟

أظهرت زيادة درجة حرارة الجسم ما يلي:

- زيادة معدل القتل بالبلعمات

- زيادة القتل الكيميائي لمسببات الأمراض

- قد يقلل من تكاثر بعض مسببات الأمراض

- يقلل من امتصاص الحديد من الأمعاء (بعض مسببات الأمراض تتطلب الحديد)

خافضات الحرارة هي مادة تقلل من الحمى. أمثلة على الاسيتامينوفين ، الاسبرين ، ايبوبروفين

------------------------------------------------------------

4. تكملة التنشيط1. بروتينات خاملة يصنعها الكبد

2. طريقتان لتفعيل التكملة

أ. مسار بديل: ملامسة السطح البكتيري على سبيل المثال. LPS

ب. المسار الكلاسيكي: تنشيط مجمعات الأجسام المضادة للمستضد (لاحقًا ؛ دفاعات محددة)

ج. كلا المسارين يؤديان إلى تكوين

-C3a: وسيط التهابي

-C3b: opsonin

- تفعيل المسار الطرفي

3. المسار النهائي: ينتج عنه تكوين:

أ. C5a: وسيط التهابي

ب. "MAC": مجمع هجوم الغشاء

-يخلق مسام في الغشاء الخارجي البكتيري / أي غشاء خلوي-> تحلل تناضحي

4. التعاقب: سلسلة من التفاعلات ينشط فيها ناتج تفاعل واحد التفاعل التالي.

5. التضخيم: كل جزيء منتج نشط ينشط العديد من التفاعلات اللاحقة بحيث يتم توسيع / ​​تضخيم التسلسل أثناء تقدمه.

6. النتائج: وسطاء التهابات ، أوبسونين ، عوامل كيميائية ، "ماك" ، مجمرة أتك جomplex

-------------------------------------------

5. إنترفيرون ألفا وبيتا

يمكن لبعض الفيروسات أن تحفز الخلايا المضيفة الغازية لإنتاج ألفا وبيتا إنترفيرون IFN. تحفز IFN الخلايا المجاورة لعمل "AVPs ”، بروتينات مضادة للفيروسات يمكنها منع تكاثر الفيروسات.

المناعة المكتسبة المحددة

ملخص

تذكر أن خط الدفاع الأول للجسم هو الدفاعات غير المحددة التي تمت مناقشتها سابقًا (الجلد والأغشية المخاطية والالتهاب والبلعمة وتفعيل المكمل والمزيد).

-ماذا يحدث إذا كانت الدفاعات غير النوعية غير قادرة على وقف العدوى عن طريق غزو مسببات الأمراض؟

الجسم لديه خط دفاع ثاني أقوى يسمى حصانة "محددة ، مكتسبة". إنه "محدد" للعامل الممرض الغازي و "مكتسب" لأنه لا يتم تنشيطه إلا بعد غزو الجسم من قبل العامل الممرض (أو بعد التطعيم ... أكثر لاحقًا).

المناعة المحددة لها فرعين:

1. الحصانة الخلطية= الحماية التي توفرها الأجسام المضادة أو الغلوبولين المناعي

- الحصانة الرئوية توفر الحماية ضد خارج الخلية مسببات الأمراض والسموم (السموم ومسببات الأمراض الموجودة خارج الخلايا المضيفة)

2. مناعة خلوية ("CMI") = الحماية التي توفرها الخلايا اللمفاوية التائية والضامة المنشطة

  • يوفر CMI الحماية ضد مسببات الأمراض داخل الخلايا (فيروسات سابقة) (داخل الخلايا = داخل الخلية)
  • يوفر CMI أيضًا الحماية ضد الخلايا السرطانية ومسببات الأمراض حقيقية النواة الكبيرة مثل الديدان والفطريات
  • CMI مسؤولة أيضًا عن رفض الزرع

نظرة عامة على المناعة المكتسبة المحددة ؛ المناعة الخلطية والخلوية

  1. تحفز المستضدات مناعة معينة
  2. الحصانة الخلطية هي الحماية التي توفرها الأجسام المضادة / الغلوبولين المناعي. تشمل وظائف الجسم المضاد ما يلي:
    1. التحييد: الارتباط الأسود لمسببات الأمراض أو السموم بالخلايا المضيفة
    2. التراص / التكتل والترسيب
    3. Opsonization: طبقة مسببات الأمراض لزيادة قتل البلعمة
    4. تفعيل MAC عبر المكمل
  3. يتم تصنيع الأجسام المضادة عن طريق الخلايا الليمفاوية B خاصة تسمى خلايا البلازما. يتطلب الإنتاج الجيد للأجسام المضادة "مساعدة" كيميائية للخلايا اللمفاوية التائية المساعدة
  4. الاستجابات المناعية الأولية بطيئة ومنخفضة وقصيرة العمر ولكن خلايا الذاكرة تصنع ضد المستضدات الممرضة
  5. الاستجابات المناعية الثانوية أسرع وأقوى وأطول أمداً من الاستجابات المناعية الأولية. إن إنتاج خلايا الذاكرة والاستجابات المناعية الثانوية هي أساس حماية اللقاح ضد مسببات الأمراض.
  6. يمكن للأجسام المضادة أن تحمي من مسببات الأمراض أو السموم خارج الخلية ولكنها لا تستطيع الدخول داخل الخلايا. تستخدم المناعة الخلوية "CMI" للحماية من مسببات الأمراض داخل الخلايا
  7. CMI ضد الفيروسات: تستهدف الخلايا الليمفاوية التائية السامة للخلايا الخلايا المصابة بالفيروس وتقتلها
  8. CMI ضد الطفيليات الاختيارية داخل الخلايا للخلايا البلعمية: يمكن للخلايا اللمفاوية التائية المساعدة الخاصة تنشيط الخلايا البالعة لتمكينها من قتل الطفيليات البكتيرية داخل الخلايا.
  9. يدمر فيروس نقص المناعة البشرية الخلايا اللمفاوية التائية المساعدة ، وهي أهم خلايا جهاز المناعة. بدون مساعدات T ، لا يمكن للمناعة الخلطية أو الخلوية أن تعمل بشكل صحيح. عندما تنخفض الخلايا اللمفاوية التائية المساعدة بشكل كافٍ ، يُصاب الشخص بنقص المناعة (الإيدز) وغالبًا ما يموت بسبب ضراوة منخفضة "مسببات الأمراض الانتهازية".

دليل الدراسة حصانة محددة مكتسبة

  1. كيف تختلف المناعة النوعية عن المناعة غير النوعية؟ هل هناك أي عيوب لمناعة معينة عند مقارنتها بالدفاعات غير النوعية؟
  2. ما هي "الذاكرة المناعية" وما أهميتها؟
  3. ما هي المستضدات؟
  4. ما هي المناعة الخلطية؟
  5. وصف 4 وظائف للأجسام المضادة
  6. وصف بنية الجسم المضاد والأجزاء الوظيفية المختلفة.
  7. وصف 5 فئات ووظائف الأجسام المضادة (المطابقة)
  8. ما هي الخلايا التي تصنع الأجسام المضادة؟
  9. لماذا تعتبر الخلايا الليمفاوية التائية المساعدة مهمة في إنتاج الأجسام المضادة؟
  10. ما هي الأنواع الثلاثة من الخلايا التي تشارك في إنتاج الجسم المضاد "المعتمد على B"؟
  11. ما هي التحديات الخاصة لـ "المستضدات B المستقلة"؟ كيف تم التغلب على هذه المشاكل؟ ما هي اللقاحات المتقارنة؟ أمثلة؟
  12. صف بإيجاز وظيفة الخلايا الليمفاوية التائية السامة للخلايا في حالات العدوى الفيروسية
  13. صف بإيجاز دور الخلايا الليمفاوية التائية المساعدة في تنشيط الضامة.
  14. لماذا قد تؤدي عدوى فيروس نقص المناعة البشرية إلى "شل" جهاز المناعة لدى الشخص؟ ما هي العاقبة ، لماذا؟

آليات دفاع المضيف ضد العدوى

عادةً ما يمنع الجلد غزو الكائنات الحية الدقيقة ما لم يتم تعطيله جسديًا (على سبيل المثال ، بسبب نواقل المفصليات ، والإصابة ، والقسطرة الوريدية ، والشق الجراحي). تشمل الاستثناءات ما يلي:

فيروس الورم الحليمي البشري ، والذي يمكن أن يغزو الجلد الطبيعي ويسبب الثآليل

الأغشية المخاطية

يتم غمر العديد من الأغشية المخاطية في إفرازات لها خصائص مضادة للميكروبات (على سبيل المثال ، مخاط عنق الرحم ، سائل البروستات ، والدموع التي تحتوي على الليزوزيم ، الذي يقسم ارتباط حمض الموراميك في جدران الخلايا البكتيرية ، خاصة في الكائنات إيجابية الجرام).

تحتوي الإفرازات المحلية أيضًا على الغلوبولين المناعي ، بشكل أساسي IgG و IgA الإفرازي ، اللذين يمنعان الكائنات الحية الدقيقة من الارتباط بالخلايا المضيفة ، والبروتينات التي تربط الحديد ، وهو أمر ضروري للعديد من الكائنات الحية الدقيقة.

الجهاز التنفسي

يحتوي الجهاز التنفسي على مرشحات لمجرى الهواء العلوي. إذا وصلت الكائنات الغازية إلى شجرة القصبة الهوائية ، فإن الظهارة المخاطية الهدبية تنقلها بعيدًا عن الرئة. يساعد السعال أيضًا في التخلص من الكائنات الحية. إذا وصلت الكائنات الحية إلى الحويصلات الهوائية ، فإن الضامة السنخية وخلايا المنسجات النسيجية تبتلعها. ومع ذلك ، يمكن التغلب على هذه الدفاعات من خلال عدد كبير من الكائنات الحية ، أو من خلال الفعالية المهددة الناتجة عن ملوثات الهواء (مثل دخان السجائر) ، والتداخل مع آليات الحماية (مثل التنبيب الرغامي ، وفغر الرغامي) ، أو عن طريق العيوب الخلقية (مثل التليف الكيسي) .

الجهاز الهضمي

تشمل حواجز الجهاز الهضمي الرقم الهيدروجيني الحمضي للمعدة والنشاط المضاد للبكتيريا لأنزيمات البنكرياس والصفراء والإفرازات المعوية.

يزيل التمعج والفقدان الطبيعي للخلايا الظهارية المعوية الكائنات الحية الدقيقة. إذا تباطأ التمعج (على سبيل المثال ، بسبب أدوية مثل البلادونا أو قلويدات الأفيون) ، فإن هذا الإزالة يتأخر ويطيل بعض العدوى ، مثل داء الشيغيلات المصحوب بأعراض والتهاب القولون الناجم عن المطثيات العسيرة.

قد تؤدي آليات الدفاع المعدي المعوي الضعيفة إلى تأهب المرضى لعدوى معينة (على سبيل المثال ، تؤدي الكلورهيدريا إلى عدوى السالمونيلا ، والكامبيلوباكتر ، والعدوى المطثية العسيرة).

يمكن أن تمنع بكتيريا الأمعاء الطبيعية تغيير مسببات الأمراض في هذه الفلورا بالمضادات الحيوية يمكن أن تسمح بالنمو المفرط للكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض بطبيعتها (على سبيل المثال ، السالمونيلا تيفيموريوم) ، فرط النمو وتكوين السموم جيم صعب، أو عدوى مع الكائنات الحية المتعايشة عادة (على سبيل المثال ، المبيضات البيض).

الجهاز البولي التناسلي

تشمل حواجز الجهاز البولي التناسلي طول مجرى البول (20 سم) عند الرجال ، ودرجة الحموضة الحمضية للمهبل عند النساء ، وحالة فرط التوتر في النخاع الكلوي ، وتركيز اليوريا في البول.

تنتج الكلى أيضًا وتفرز كميات كبيرة من البروتين المخاطي Tamm-Horsfall ، والذي يرتبط ببعض البكتيريا ، مما يسهل إزالتها غير الضارة.


علم الأحياء الأساسي للخفافيش

عبر أوامر الثدييات ، Chiroptera (الخفافيش) هي تصنيف غني بالأنواع تبرز لأنها قادرة بشكل فريد على خفافيش الطيران التي تعمل بالطاقة وتمثل 1423 من أكثر من 6400 نوع معروف من الثدييات 1011 (الجدول 1). ويقابل هذا التنوع توزيعها الجغرافي الواسع ، والذي لا يجنب سوى المناطق القطبية ، والمناخات الصحراوية الشديدة ، وعدد قليل من الجزر المحيطية 12. تعد الخفافيش من الأنواع الأساسية التي تعتمد عليها الحيوانات والنباتات الأخرى اعتمادًا كبيرًا في الإخصاب والتلقيح ونثر البذور والتحكم في أعداد الحشرات 13،14. تجثم الخفافيش في أوراق الشجر والشقوق الصخرية والكهوف والأشجار المجوفة وكذلك الهياكل التي من صنع الإنسان مثل الحظائر والمنازل والجسور 15. قد تكون الأنواع المختلفة متجانسة أو غير متجانسة الحرارة ، وذلك باستخدام السبات أو السبات العرضي اليومي الأقصر للحفاظ على الطاقة 16. تكون الخفافيش عرضة للخصوبة المنخفضة وتستخدم استراتيجيات التكاثر مثل تخزين الحيوانات المنوية أو الحمل لفترات طويلة ، إما بدورات إنجابية موسمية أو غير موسمية 15. علاوة على ذلك ، فهم يستهلكون مجموعة واسعة من الوجبات الغذائية - بما في ذلك الرحيق والفواكه وحبوب اللقاح والحشرات والأسماك والدم (كما هو الحال في الخفاش مصاص الدماء الشائع (Desmodus rotundus)). مثيرة للاهتمام للجنس البشري ، تمتلك الخفافيش قوى الاستشعار لتحديد الموقع بالصدى والاستقبال المغناطيسي (القدرة على التمييز بين الجنوب القطبي والشمال) ، وكلاهما يستخدم بشكل أساسي بواسطة الميكروبات 17 ، 18 ، 19. الاختلافات في علم البيئة وعلم الأحياء وعلم وظائف الأعضاء هي عوامل مهمة يجب مراعاتها في الاستجابات الخاصة بالأنواع داخل الخفافيش وفي إجراء الدراسات التجريبية.

على الرغم من مزايا وكفاءة النقل الجوي ، إلا أن الطيران هو أسلوب مكلف من الناحية الأيضية للتنقل 20: يمكن أن تصل معدلات التمثيل الغذائي للخفافيش أثناء الطيران إلى 2.5 - 3 أضعاف تلك الخاصة بالثدييات الأرضية التي تمارس التمارين الرياضية ذات الحجم المماثل 21. ينتج عن هذا الطلب الهائل على الطاقة استنفاد ما يصل إلى 50٪ من طاقتها المخزنة في يوم واحد - تقوض الخفافيش الآكلة للرحيق نظامها الغذائي عالي الطاقة من السكريات البسيطة بسرعة تصل إلى 8 دقائق بعد الاستهلاك ، وتستهلك الخفافيش الطائرة حوالي 1200 سعرة حرارية من الطاقة لكل الساعة 22،23،24. تمتلك الخفافيش العديد من التكيفات الأيضية وأنماط تدفق الهواء المُحسَّنة للتحايل على نفقات الطاقة العالية التي قد تؤدي بخلاف ذلك إلى الجوع والموت 25. التكيف الرئيسي هو التغيير الملحوظ في معدل ضربات القلب ، والذي يزيد بمقدار 4-5 × أثناء الرحلة إلى حد أقصى يبلغ 1066 نبضة في الدقيقة 24. للتعويض عن المستويات العالية من إجهاد القلب ، يتم تحفيز بطء القلب الدوري لمدة 5-7 دقائق عدة مرات في الساعة أثناء الراحة ، مما قد يحافظ على ما يصل إلى 10٪ من الطاقة المتاحة. على الرغم من معدلات التمثيل الغذائي المرتفعة والقوام الصغير ، تعيش الخفافيش لفترة أطول بكثير من الثدييات غير الطائرة ذات الكتلة الجسدية المماثلة 26،27. عندما يتم تعديلها وفقًا لحجم الجسم ، فإن 19 نوعًا فقط من الثدييات هي أطول عمراً من البشر: 18 من هذه الأنواع من الخفافيش (الأخرى هي فأر الخلد العاري) 28. في المتوسط ​​، يبلغ الحد الأقصى لعمر الخفافيش المسجل 3.5 ضعفًا لحيوان ثديي مشيمي غير طائر بحجم مماثل 29. كنموذج للثدييات لمكافحة الشيخوخة ، قد تقدم الخفافيش أدلة حيوية في محاولات الإنسان لتأخير الوفيات وتعزيز طول العمر.


الذاكرة المناعية المخاطية

تتمايز مجموعة فرعية من الخلايا التائية والخلايا البائية للجهاز المناعي المخاطي إلى خلايا ذاكرة تمامًا كما هو الحال في الجهاز المناعي العام. عند إعادة غزو نفس نوع الممرض ، تحدث استجابة مناعية واضحة في موقع الغشاء المخاطي حيث ترسب العامل الممرض الأصلي ، ولكن يتم تنظيم دفاع جماعي أيضًا داخل نسيج مخاطي مترابط أو مجاور. على سبيل المثال ، فإن الذاكرة المناعية لعدوى في تجويف الفم قد تثير أيضًا استجابة في البلعوم إذا تعرض التجويف الفموي لنفس العامل الممرض.

طبيب لقاحات

يتضمن التطعيم (أو التحصين) إعطاء ، عادة عن طريق الحقن كما هو مبين في الشكل 3 ، مستضد (مستضدات) غير معدية مشتق من مسببات الأمراض المعروفة. يتم تقديم مكونات أخرى ، تسمى المواد المساعدة ، بشكل متوازٍ للمساعدة في تحفيز الاستجابة المناعية. الذاكرة المناعية هي سبب عمل اللقاحات. من الناحية المثالية ، فإن تأثير التطعيم هو استنباط ذاكرة مناعية ، وبالتالي مقاومة مسببات أمراض معينة دون أن يعاني الفرد من عدوى.

الشكل 3. يتم إعطاء اللقاحات غالبًا عن طريق الحقن في الذراع. (الائتمان: مصور البحرية الأمريكية & # 8217s زميل طيار مبتدئ كريستوفر دي بلاشلي)

يشارك أخصائيو اللقاحات في عملية تطوير اللقاح من الفكرة الأولية إلى توفر اللقاح المكتمل. قد تستغرق هذه العملية عقودًا ، ويمكن أن تكلف ملايين الدولارات ، ويمكن أن تنطوي على العديد من العقبات على طول الطريق. على سبيل المثال ، تحفز اللقاحات المحقونة جهاز المناعة ، مما يؤدي إلى إنتاج مناعة خلطية وخلوية ، ولكن تأثيرها ضئيل على استجابة الغشاء المخاطي ، مما يمثل تحديًا لأن العديد من مسببات الأمراض تترسب وتتكاثر في حجرات الغشاء المخاطي ، والحقن لا يوفر الذاكرة المناعية الأكثر كفاءة لهذه العوامل المرضية. لهذا السبب ، يشارك أخصائيو اللقاحات بنشاط في تطوير لقاحات جديدة يتم تطبيقها عن طريق طرق توصيل عبر الأنف أو الهباء الجوي أو عن طريق الفم أو عبر الجلد (يتم امتصاصها من خلال الجلد). الأهم من ذلك ، أن اللقاحات التي يتم تناولها بواسطة الغشاء المخاطي تنتج كلا من المناعة المخاطية والجهازية وتنتج نفس المستوى من مقاومة الأمراض مثل اللقاحات المحقونة. حاليًا ، يتوفر إصدار من لقاح الأنفلونزا داخل الأنف ، ويمكن إعطاء لقاح شلل الأطفال والتيفوئيد عن طريق الفم ، كما هو موضح في الشكل 4.

الشكل 4. يمكن إعطاء لقاح شلل الأطفال عن طريق الفم. (الائتمان: تعديل العمل من قبل اليونيسف Sverige)

وبالمثل ، يتم تكييف لقاح الحصبة والحصبة الألمانية لتوصيل الهباء الجوي باستخدام أجهزة الاستنشاق. في نهاية المطاف ، يمكن هندسة النباتات المعدلة وراثيًا لإنتاج مستضدات لقاح يمكن أن تؤكل لتمنح مقاومة للأمراض. قد تتكيف لقاحات أخرى مع التطبيق المستقيم أو المهبلي لإثارة استجابات مناعية في الغشاء المخاطي للمستقيم أو الجهاز البولي التناسلي أو الغشاء المخاطي التناسلي. أخيرًا ، يمكن تكييف مستضدات اللقاح مع التطبيق عبر الجلد حيث يتم كشط الجلد قليلاً واستخدام الإبر الدقيقة لاختراق الطبقة الخارجية. بالإضافة إلى حشد الاستجابة المناعية المخاطية ، فإن هذا الجيل الجديد من اللقاحات قد ينهي القلق المرتبط بالحقن ، وبالتالي يحسن مشاركة المريض.


ELF4 facilitates innate host defenses against المتصورة by activating transcription of Pf4 و Ppbp

Platelet factor 4 (PF4) is an anti-المتصورة component of platelets. It is expressed in megakaryocytes and released from platelets following infection with المتصورة Innate immunity is crucial for the host anti-المتصورة response, in which type I interferon plays an important role. Whether there is cross-talk between innate immune signaling and the production of anti-المتصورة defense peptides is unknown. Here we demonstrate that E74, like ETS transcription factor 4 (ELF4), a type I interferon activator, can help protect the host from Plasmodium yoelii عدوى. Mechanically, ELF4 binds to the promoter of genes of two C-X-C chemokines, Pf4 and pro-platelet basic protein (Ppbp), initiating the transcription of these two genes, thereby enhancing PF4-mediated killing of parasites from infected erythrocytes. Elf4 -/- mice are much more susceptible to المتصورة infection than WT littermates. The expression level of Pf4 و Ppbp in megakaryocytes from Elf4 -/- mice is much lower than in those from control animals, resulting in increased parasitemia. In conclusion, our study uncovered a distinct role of ELF4, an innate immune molecule, in host defense against malaria.

الكلمات الدالة: ELF4 PF4 PPBP Plasmodium innate immunity malaria mouse transcription regulation.

بيان تضارب المصالح

يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم تضارب في المصالح مع محتويات هذه المقالة


Uncovering How Viruses Evade Cell Defenses

James Hurley is known to his peers as a structural biologist. But it was in physics, not biology, that he got his start in science. After earning his bachelor&rsquos degree in physics, Hurley entered a biophysics Ph.D. program to study molecular structures. Now, he researches interactions between cellular membranes and proteins&mdashincluding those created by viruses&mdashas a structural biologist at the University of California, Berkeley. He cites many factors for inspiring his decision to pursue biology and biophysics, including a desire to work on topics more closely tied to society and everyday life, such as AIDS&mdashthe 1980s AIDS epidemic took hold in the US when Hurley was beginning his research career. Hurley spoke with الفيزياء about his work and about what physicists can bring to biology research.

All interviews are edited for brevity and clarity.

What is the focus of your research?

I&rsquom particularly fascinated by cellular structures that need to change shape rapidly over time. The most far-out example of this phenomenon is probably autophagy, which is when a cell swallows up and destroys some waste product or foreign matter. During this process, a double-membrane vesicle&mdashwhich starts out looking like a cup and then grows into a roughly spherical shape&mdashforms من جديد in the cell in a matter of minutes. And this vesicle can engulf and eat other things in the cell, including invading pathogens.

Interactions between cell membranes and pathogens become even more interesting when you consider that intercellular pathogens also manipulate cell membranes&mdashfor example, to cross the membrane. Their mechanisms can be elaborate and can eliminate a cell&rsquos defenses rather than just slip through them.

What have you learned about pathogens and cellular defenses?

In apes and monkeys, there is an endemic ancestor of the HIV virus called SIV. It&rsquos been around for hundreds of thousands of years, but it only passed to humans as HIV about 100 years ago. My collaborators and I determined the molecular structures that explain how humans had been able to avoid the virus, and therefore AIDS, for so long.

Humans share more than 99% of our DNA with chimpanzees, but there are a few significant differences. One of them is in a protein called tetherin, which affects our susceptibility to viruses. Tetherin is a defense molecule that restricts the ability of viruses to replicate. In apes and monkeys, SIV targets a specific piece of this defense molecule, holding onto it like a handle and then destroying the molecule. But in humans, that piece of tetherin is missing we have somehow removed the handle that SIV uses to undermine ape and monkey defenses.

My group didn&rsquot discover the &ldquohandle&rdquo mechanism. But we came up with a picture of the handle that really highlights the molecular differences in ape and monkey versus human tetherin.

You are also working on the virus that causes COVID-19. Can you share what your group is investigating?

Coronaviruses in general, not just SARS-CoV-2, which causes COVID-19, replicate in membrane-delimited compartments within host cells. So we&rsquore very interested in how coronavirus proteins work to reshape host-cell membranes. And, like HIV, coronaviruses have ways of undermining host defenses&mdashSARS-CoV-2, for example, also grabs onto handles in our defense proteins and disarms them.

There are thousands of other coronaviruses in bats and other animals that have not crossed over to humans. Others have induced only mild colds, and more serious ones, such as SARS and MERS, were quickly contained. What&rsquos the difference between them and the pandemic-causing SARS-CoV-2? One thing, we think, is that SARS-CoV-2 has developed quicker, more potent ways to undermine our host defenses. So we are looking at that to see if this coronavirus has any unique invasion mechanisms that are absent in others.

Finding such a mechanism won&rsquot necessarily lead to a treatment, but I think it would be helpful for understanding how this disease came to be so bad.

Where does physics show up in your work?

It&rsquos everywhere. It&rsquos in the forces that dictate biomolecular interactions. It&rsquos in the probes that we use to determine molecular structures&mdashprimarily, electron microscopy and x-ray diffraction. And it&rsquos in the shapes of membranes. For example, at low resolution, we use elasticity theory to calculate how much energy it takes to bend the membrane into a particular shape. To study these phenomena at higher resolution, we use molecular simulations, which are also based on these forces of physics.

Do you have any advice for physics students interested in a career in biophysics or biology research?

An undergraduate degree in physics is a fantastic springboard into a biology or biophysics Ph.D. It often helps if the student has completed a couple of biological courses or volunteered in a biologically oriented lab, but that isn&rsquot essential. Transitioning at the postdoc level is also possible. One of my star postdocs had a Ph.D. in physics and had never touched any sort of biological equipment before joining my lab.

There are many opportunities for people who have strong computational and math skills and who are interested in understanding how life is organized or in curing diseases. Jump on over, the water&rsquos warm.

Erika K. Carlson is a Corresponding Editor for الفيزياء based in New York City.


How high frequency of HLA-B*51 explains the high frequency of the I135X mutation in Japanese with other HLAs. Introduction: Human immunodeficiency virus (HIV) is the group of retrovirus that is sexually transmitted from one to another. It causes a disease that leads to life-threatening infections called AIDS. Here, immune system fails or weakens due to the viral infection and is accompanied with the development of many infections. Certain proteins called human leukocyte antigen (HLA) are produced and displayed by our cells that act as marker for identification of unusual invaders in the body. Each unique marker is produced for the determination of self cells versus the invaders by the immune system.

To determine: How high frequency of HLA-B⩑ explains the high frequency of the I135X mutation in Japanese with other HLAs.

Introduction: Human immunodeficiency virus (HIV) is the group of retrovirus that is sexually transmitted from one to another. It causes a disease that leads to life-threatening infections called AIDS. Here, immune system fails or weakens due to the viral infection and is accompanied with the development of many infections. Certain proteins called human leukocyte antigen (HLA) are produced and displayed by our cells that act as marker for identification of unusual invaders in the body. Each unique marker is produced for the determination of self cells versus the invaders by the immune system.


أهلا بك!

هذه واحدة من أكثر من 2400 دورة تدريبية في OCW. استكشف المواد الخاصة بهذه الدورة التدريبية في الصفحات المرتبطة على اليسار.

معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا OpenCourseWare هو منشور مجاني ومفتوح لمواد من آلاف دورات معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، يغطي منهج معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بأكمله.

لا تسجيل أو تسجيل. تصفح واستخدام مواد OCW بحرية وفقًا لسرعتك الخاصة. لا يوجد اشتراك ولا تواريخ بدء أو انتهاء.

المعرفة هي مكافأتك. استخدم OCW لتوجيه التعلم مدى الحياة ، أو لتعليم الآخرين. لا نقدم ائتمانًا أو شهادة لاستخدام OCW.

صنع للمشاركة. تنزيل الملفات لوقت لاحق. أرسل إلى الأصدقاء والزملاء. قم بالتعديل وإعادة المزج وإعادة الاستخدام (تذكر فقط ذكر OCW كمصدر.)


Hijacking the Host Defenses Gives Bacteria an Advantage (Biology)

Bacteria that cause life-threatening infections sometimes resort to the nastiest ploy of all: Stealing the human body’s defense weapons and exploiting them to their own advantage. Researchers at the Weizmann Institute of Science have now uncovered one such strategy used by السالمونيلا.

متي السالمونيلا bacteria penetrate the human gut, they can cause diarrhea and other symptoms of food poisoning that often stay mild, but if they get into the bloodstream and from there into the liver, spleen and other body organs, they are liable to cause more severe disease that can be fatal. In the case of such invasion, large protective cells called macrophages try to stop the infection by swallowing the السالمونيلا whole. The bacteria, however, sometimes manage not only to survive but to thrive inside the macrophages, even converting them into incubators that facilitate their spread.

In a study led by doctoral student Gili Rosenberg in the lab of Dr. Roi Avraham of Biological Regulation Department, the researchers started out by exposing macrophages to السالمونيلا and examining the changes that occur in these cells. As the macrophages gear up to fight the bacteria, their metabolism undergoes such a major shift that they switch from producing energy in the cellular organelles called mitochondria to a massive burning of glucose. But when the scientists blocked this metabolic shift in the macrophages, they found – to their surprise – that the bacteria, instead of growing more aggressive, became less virulent.

This finding suggested that the virulence of السالمونيلا was somehow dependent on the metabolic shift. In other words, the very changes in cellular metabolism that were intended to help the macrophages deal with the infection could be hijacked and abused by السالمونيلا. The scientists checked all the metabolites that accumulate in macrophages when they fight السالمونيلا ، and they zeroed in on a compound called succinate. This compound is known to act as a signaling molecule that the macrophages use to activate their defenses against invading bacteria: Succinate promotes the recruitment of the immune system and the generation of toxic inflammatory compounds that can kill the bacteria.

(l-r) Gili Rosenberg and Dr. Roi Avraham © WIS

But as the scientists discovered, the bacteria – in the course of evolution – had learned to make use of this very molecule as a signal to become more virulent and to manipulate the contents of the macrophages to their own benefit. Succinate, as they found, activates certain bacterial genes, causing the السالمونيلا to grow a needle that punctures vacuoles –closed compartments within the macrophage that keep bacteria wrapped in “hazmat” padding. The needle then secretes substances that neutralize the giant cell’s killing mechanism. On top of this, succinate activates a mechanism that protects the السالمونيلا from antimicrobial peptides secreted within macrophages, so that the bacteria now feel free to treat the macrophage as a hotel, with all the amenities.

To confirm that these manipulations are indeed dependent on succinate, the scientists genetically engineered السالمونيلا to disable the transporter molecule that enables these bacteria to take up succinate, and compared the mutant bacteria to unaltered ones – that is, ones that can make full use of succinate. The mutant bacteria failed to survive inside macrophages and were much less effective at infecting mice than the unaltered ones.

The bacteria – in the course of evolution – had learned to make use of this very molecule as a signal to become more virulent

In addition to providing insights into infection by السالمونيلا, the study’s results pave the way to investigating whether other intracellular bacteria hijack the immune metabolites that accumulate in macrophages following bacterial infection. These might include the bacteria responsible for tuberculosis, as well as الليستريا, which can cause a form of meningitis and other severe infections, and شيغيلا, a common cause of children’s diarrhea in Africa and South Asia.

The study’s findings may serve as a basis for developing antibacterial therapies to block the uptake of succinate by bacteria such drugs would be more targeted than existing antibiotics.

Salmonella (bright green) inside macrophages (brownish yellow), viewed under a microscope © WIS

“Whereas antibiotics kill all bacteria, including the good ones, a therapy based on blocking succinate can be aimed at killing only those that cause disease,” Rosenberg says.

Study participants included Dror Yehezkel, Dotan Hoffman, Leia Vainman, Noa Nissani, Dr. Shelly Hen-Avivi, Dr. Shirley Brenner, Dr. Noa Bossel Ben-Moshe and Hadar Ben-Arosh of the Biological Regulation Department and Dr. Maxim Itkin and Dr. Sergey Malitsky of the Life Sciences Core Facilities Department.

Dr. Roi Avraham’s research is supported by the Sagol Weizmann-MIT Bridge Program the Pasteur-Weizmann Delegation the estate of Zvia Zeroni and the European Research Council. Dr. Avraham is the incumbent of the Philip Harris and Gerald Ronson Career Development Chair.

Featured image: Macrophages, large immune cells, “swallow” bacteria whole. Getty images


Microbial Arsenal of Antiviral Defenses - Part I

Bacteriophages or phages are viruses that infect bacterial cells (for the scope of this review we will also consider viruses that infect Archaea). Constant threat of phage infection is a major force that shapes evolution of the microbial genomes. To withstand infection, bacteria had evolved numerous strategies to avoid recognition by phages or to directly interfere with phage propagation inside the cell. Classical molecular biology and genetic engineering have been deeply intertwined with the study of phages and host defenses. Nowadays, owing to the rise of phage therapy, broad application of CRISPR-Cas technologies, and development of bioinformatics approaches that facilitate discovery of new systems, phage biology experiences a revival. This review describes variety of strategies employed by microbes to counter phage infection, with a focus on novel systems discovered in recent years. First chapter covers defense associated with cell surface, role of small molecules, and innate immunity systems relying on DNA modification.

الكلمات الدالة: BREX CRISPR-Cas DISARM Dnd systems antiviral defense bacteriophages immunity systems phage–host interactions phosphorothioate restriction–modification.


شاهد الفيديو: الدفاع في النبات الدرع الأخضر (قد 2022).