Informatie

11.E: Aangeboren immuniteit (oefeningen) - Biologie


Dit zijn huiswerkoefeningen bij Kaiser's "Microbiologie" TextMap. Microbiologie is de studie van micro-organismen, die worden gedefinieerd als elk microscopisch organisme dat ofwel een enkele cel (eencellig), celclusters of helemaal geen cel (acellulair) omvat. Dit omvat eukaryoten, zoals schimmels en protisten, en prokaryoten. Virussen en prionen, hoewel niet strikt geclassificeerd als levende organismen, worden ook bestudeerd.

11.1: Het aangeboren immuunsysteem: een overzicht

Bestudeer de stof in dit gedeelte en schrijf de antwoorden op deze vragen op. Klik niet zomaar op de antwoorden en schrijf ze op. Dit zal uw begrip van deze tutorial niet testen.

  1. Beschrijf wat wordt bedoeld met het volgende:
    1. aangeboren immuniteit (Anoniem)
    2. adaptieve (verworven) immuniteit (ans)
  2. Definieer het volgende:
    1. antigeen (Antwoord)
    2. pathogeen-geassocieerde moleculaire patronen of PAMP's (ans)
    3. epitoop (An)
  3. Meerkeuze (ans)

11.2: Afweercellen in het bloed: de leukocyten

Bestudeer de stof in dit gedeelte en schrijf de antwoorden op deze vragen op. Dit zal uw begrip van deze tutorial niet testen.

  1. Wat is het verschil tussen een CBC en een differentiële telling van leukocyten? (Antwoord)
  2. Een persoon heeft een verhoogd aantal witte bloedcellen met een verhoogd aantal bandvormige neutrofielen. Wat is de betekenis hiervan? (Antwoord)
  3. Verbind de volgende beschrijvingen en functies met het type leukocyten:

    _____ Belangrijke fagocyten; 54%-75% van de leukocyten; korrels kleuren slecht; produceren enzymen voor de synthese van bradykininen en prostaglandinen die ontstekingen bevorderen. (Antwoord)

    _____ In staat tot fagocytose maar doodt voornamelijk micro-organismen en parasitaire wormen extracellulair; 1%-4% van de leukocyten; grote korrels kleuren rood; scheiden leukotriënen en prostaglandinen af ​​om ontstekingen te bevorderen. (Antwoord)

    _____ Niet belangrijk bij fagocytose; grote korrels kleuren een paarsachtig blauw; 0% -1% van de leukocyten; histamine, leukotriënen en prostaglandinen afgeven om ontstekingen te bevorderen. (Antwoord)

    _____ Belangrijk bij fagocytose en hulp bij de adaptieve immuunresponsen; cytokinen produceren; 4% -8% van de leukocyten; differentiëren in macrofagen en dendritische cellen wanneer ze het bloed verlaten en het weefsel binnendringen. (Antwoord)

    _____ Bemiddelen bij humorale immuniteit (productie van antilichamen); hebben B-celreceptoren (BCR) op hun oppervlak voor antigeenherkenning; differentiëren tot antilichaam-afscheidende plasmacellen. (Antwoord)

    _____ Reguleert de adaptieve immuunresponsen door middel van cytokineproductie; hebben CD4-moleculen en TCR's op hun oppervlak voor antigeenherkenning. (Antwoord)

    _____ Celgemedieerde immuniteit uitvoeren; hebben CD8-moleculen en TCR's op hun oppervlak voor antigeenherkenning; differentiëren tot cytotoxische T-lymfocyten (CTL's). (Antwoord)

    _____ Lymfocyten die geen B-celreceptoren en T-celreceptoren hebben; doden cellen waaraan het antilichaam IgG is gehecht, evenals menselijke cellen die MHC-I-moleculen op hun oppervlak missen. (Antwoord)

    1. B-lymfocyten
    2. T4-lymfocyten
    3. T8-lymfocyten
    4. NK-cellen
    5. basofielen
    6. neutrofielen
    7. eosinofielen
    8. monocyten
  4. Geef aan in welk type celmonocyten zich differentiëren wanneer ze weefsel binnendringen. (Antwoord)
  5. Meerkeuze (Antwoord)

11.3: Verdedigingscellen in het weefsel: dendritische cellen, macrofagen en mestcellen

Bestudeer de stof in dit gedeelte en schrijf de antwoorden op deze vragen op. Dit zal uw begrip van deze tutorial niet testen.

  1. Noem 3 verschillende functies van macrofagen in lichaamsverdediging.
    1. (Antwoord)
    2. (Antwoord)
    3. (Antwoord)
  2. Noem de cellen in het weefsel waarvan de primaire functie is om antigeen te presenteren aan naïeve T-lymfocyten. (Antwoord)
  3. Noem de cellen in het weefsel waarvan de primaire functie het presenteren van antigeen aan effector-T-lymfocyten is. (Antwoord)
  4. Noem de primaire functie van mestcellen bij de lichaamsafweer. (Antwoord)
  5. Meerkeuze (Antwoord)

11.3A: Antimicrobiële enzymen en antimicrobiële peptiden

Bestudeer de stof in dit gedeelte en schrijf de antwoorden op deze vragen op. Dit zal uw begrip van deze tutorial niet testen.

  1. Bij elkaar passen

    ____ Gevonden in tranen, slijm, speeksel, plasma, weefselvocht, enz.; breekt peptidoglycaan af. (Antwoord)

    ____ Een eiwit geproduceerd door huid- en slijmvliesepitheelcellen. De twee peptiden die bij splitsing van dit eiwit worden geproduceerd, zijn direct toxisch voor een verscheidenheid aan micro-organismen. (Antwoord)

    ____ Een enzym dat de bacteriële celwand binnendringt en de fosfolipiden in het bacteriële cytoplasmatische membraan hydroliseert. (Antwoord)

    ____ Korte kationische peptiden die direct toxisch zijn door het cytoplasmatische membraan van een verscheidenheid aan micro-organismen te verstoren, waardoor cellulaire behoeften lekken. Ze activeren ook cellen voor een ontstekingsreactie. (Antwoord)

    1. lysozym
    2. fosfolipase A2
    3. verdedigingen
    4. cathelicidines
    5. lactotransferrine en transferrine

11.3B: Het complementsysteem

Bestudeer de stof in dit gedeelte en schrijf de antwoorden op deze vragen op. Dit zal uw begrip van deze tutorial niet testen.

  1. Beschrijf kort hoe de klassieke complementroute wordt geactiveerd. (Antwoord)
  2. Overeenkomen met het volgende:

    _____ Complementeer eiwitten die ontstekingen veroorzaken (Antwoord)

    _____ Aanvullen van eiwitten die fagocyten chemotactisch naar de infectieplaats trekken. (Antwoord)

    _____ Complementeer eiwitten die de hechting van antigenen aan fagocyten bevorderen (verbeterde hechting of opsonisatie. (Antwoord)

    _____ Complementeer eiwitten die lysis van Gram-negatieve bacteriën en menselijke cellen veroorzaken die vreemde epitopen vertonen. (Antwoord)

    1. het membraan aanvalscomplex (MAC)
    2. C5a. en in mindere mate C3a en C4a.
    3. C3b, en in mindere mate C4b.
    4. C5a
  3. Beschrijf in het kort hoe de lectine-complementroute wordt geactiveerd. (Antwoord)
  4. Beschrijf kort hoe de alternatieve complementroute wordt geactiveerd. (Antwoord)
  5. Meerkeuze (Antwoord)

11.3C: Anatomische barrières voor infectie, mechanische verwijdering van microben en bacterieel antagonisme door normale lichaamsmicrobiota

Bestudeer de stof in dit gedeelte en schrijf de antwoorden op deze vragen op. Dit zal uw begrip van deze tutorial niet testen.

  1. Beschrijf wat wordt bedoeld met anatomische barrières voor infectie. (Antwoord)
  2. Noem 4 manieren waarop het lichaam micro-organismen of hun producten fysiek kan verwijderen. (Antwoord)
  3. Beschrijf hoe bacterieel antagonisme door normale microbiota werkt als een niet-specifiek afweermechanisme van het lichaam. (Antwoord)
  4. Meerkeuze (Antwoord)

11.4: Vroeg geïnduceerde aangeboren immuniteit

11.3A: Pathogeen-geassocieerde moleculaire patronen (PAMP's) en gevaar-geassocieerde moleculaire patronen (DAMP's)

Bestudeer de stof in dit gedeelte en schrijf de antwoorden op deze vragen op. Dit zal uw begrip van deze tutorial niet testen.

  1. Noem de functie van pathogeen-geassocieerde moleculaire patronen in verband met aangeboren immuniteit. (Antwoord)
  2. Noem minimaal 5 PAMPS die geassocieerd zijn met bacteriën. (Antwoord)
  3. Noem minimaal 2 PAMPS die geassocieerd zijn met virussen. (Antwoord)
  4. Definieer DAMP. (Antwoord)
  5. Meerkeuze PAMP's en DAMP's (Antwoord)

11.3B: Patroonherkenningsreceptoren (PRR's)

Bestudeer de stof in dit gedeelte en schrijf de antwoorden op deze vragen op. Dit zal uw begrip van deze tutorial niet testen.

  1. Geef de functie van het volgende aan in verband met aangeboren immuniteit.
    1. pathogeen-geassocieerde moleculaire patronen (Antwoord)
    2. patroonherkenningsreceptoren (Antwoord)
    3. endocytische patroonherkenningsreceptoren (Antwoord)
    4. signaalpatroonherkenningsreceptoren (Antwoord)
    5. gevaar-geassocieerde moleculaire patronen
    6. receptoren voor gevaarherkenning (Antwoord)
    7. inflammasoom (Antwoord)
  2. Beschrijf in het kort het belangrijkste verschil tussen het effect van de cytokinen die worden geproduceerd als reactie op PAMP's die binden aan celoppervlaktesignalerende PRR's en endosomale PRR's. (Antwoord)
  3. Meerkeuze (PRR's) (Antwoord)

11.3C: Cytokines belangrijk bij aangeboren immuniteit

Bestudeer de stof in dit gedeelte en schrijf de antwoorden op deze vragen op. Dit zal uw begrip van deze tutorial niet testen.

  1. Overeenkomen met het volgende:

    _____ Cytokinen die ontstekingen bevorderen doordat witte bloedcellen zich aan het binnenoppervlak van bloedvaten kunnen hechten, uit de bloedvaten naar het weefsel migreren en chemotactisch worden aangetrokken door de gewonde of geïnfecteerde plaats. (Antwoord)

    _____ Cytokinen die virale replicatie voorkomen, een verscheidenheid aan cellen activeren die belangrijk zijn voor de lichaamsafweer en enige antitumoractiviteit vertonen. (Antwoord)

    _____ Een grote verscheidenheid aan intercellulaire regulerende eiwitten geproduceerd door veel verschillende cellen in het lichaam die uiteindelijk elk aspect van de lichaamsafweer beheersen. Cytokinen activeren en deactiveren fagocyten en immuunafweercellen, verhogen of verlagen de functies van de verschillende immuunafweercellen en bevorderen of remmen een verscheidenheid aan niet-specifieke lichaamsafweer. (Antwoord)

    1. lysozym
    2. chemokinen
    3. cytokinen
    4. interferonen
    5. menselijke bèta-defensines
  2. Beschrijf specifiek hoe type-I-interferonen virale replicatie binnen een geïnfecteerde gastheercel kunnen blokkeren. (Antwoord)
  3. Meerkeuze (Antwoord)

11.3D: Schadelijke effecten die verband houden met abnormale patroonherkenningsreceptorresponsen, variaties in aangeboren immuunsignaleringsroutes en/of niveaus van cytokineproductie

Bestudeer de stof in dit gedeelte en schrijf de antwoorden op deze vragen op. Dit zal uw begrip van deze tutorial niet testen.

  1. Beschrijf kort twee specifieke voorbeelden van hoe een niet goed functionerende PRR kan leiden tot een verhoogd risico op een bepaalde infectie of ziekte.
    1. (Antwoord)
    2. (Antwoord)

Vragen I

Bestudeer de stof in dit gedeelte en schrijf de antwoorden op deze vragen op. Dit zal uw begrip van deze tutorial niet testen.

  1. Beschrijf kort de rol van de volgende met betrekking tot fagocytose:
    1. ontsteking (An)

    2. lymfeklieren (ans)

    3. lymfeklieren (An)

    4. milt

  2. Meerkeuze (Antwoord)

Vragen II

  1. Beschrijf de volgende stappen bij fagocytose:
    1. activering (ans)

    2. chemotaxis (Anoniem)

    3. gehechtheid (zowel onversterkte als versterkte) (ans)

    4. inname (An)

    5. vernietiging (An)

  2. Geef aan wat er gebeurt als fagocyten worden overspoeld met microben of als ze zich hechten aan cellen die te groot zijn om te worden gefagocyteerd. (Antwoord)
  3. De meeste weefselvernietiging die wordt waargenomen tijdens microbiële infecties is te wijten aan ______________________. (Antwoord)
  4. Meerkeuze (Antwoord)

11.3F: Natural Killer-cellen (NK-cellen) en invariante Natural Killer-T-lymfocyten (iNKT-cellen)

Bestudeer de stof in dit gedeelte en schrijf de antwoorden op deze vragen op. Dit zal uw begrip van deze tutorial niet testen.

  1. Bij elkaar passen

    _____ Herken door stress geïnduceerde moleculen zoals MICA en MICB op het oppervlak van tumorcellen of geïnfecteerde cellen. (Antwoord)

    _____ Herken MHC-I-moleculen die gewoonlijk aanwezig zijn op alle kernhoudende cellen van het lichaam. (Antwoord)

    _____ Mechanisme waarmee NK-cellen tumorcellen en geïnfecteerde cellen doden. (Antwoord)

    1. Apoptose, een geprogrammeerde celzelfmoord
    2. Killer-activerende receptoren
    3. Killer-remmende receptoren
  2. Epitopen van glycolipide-antigenen worden door iNKT-lymfocyten herkend aan de hand van hun _______. (Antwoord)
  3. iNKT-cellen bevorderen zowel aangeboren als adaptieve immuniteit en kunnen ook immuunreacties reguleren door middel van de ____________ die ze produceren wanneer ze eenmaal geactiveerd zijn. (Antwoord)
  4. Meerkeuze (Antwoord)

11.3G: Ontsteking

Bestudeer de stof in dit gedeelte en schrijf de antwoorden op deze vragen op. Dit zal uw begrip van deze tutorial niet testen.

  1. Beschrijf het volgende in termen van ontsteking:
    1. mechanisme voor ontsteking (Antwoord)
    2. voordelen van plasmalekkage (Antwoord)
    3. voordelen van diapedese (Antwoord)
    4. genezing (Antwoord)
  2. Beschrijf kort het proces van diapedese en geef daarbij de rol van het volgende aan:
    1. P-selectins (Antwoord)
    2. integrines (Antwoord)
    3. adhesie moleculen (Antwoord)
  3. Beschrijf kort de problemen die voortkomen uit chronische ontstekingen. (Antwoord)
  4. Meerkeuze (Antwoord)

11.3H: voedingsimmuniteit

Studie het materiaal in deze sectie en dan uitschrijven de antwoorden op deze vragen. Niet doen klik gewoon op de antwoorden en schrijf ze op. Dit zal uw begrip van deze tutorial niet testen.

  1. Noem drie verschillende manieren waarop het lichaam micro-organismen van ijzer berooft.
    1. (Antwoord)
    2. (Antwoord)
    3. (Antwoord)

11.3I: Koorts

  1. Beschrijf het mechanisme achter koorts. (Antwoord)
  2. Noem 2 voordelen van koorts.
    1. (Antwoord)
    2. (Antwoord)

11.3J: De acute fase-respons

Bestudeer de stof in dit gedeelte en schrijf de antwoorden op deze vragen op. Dit zal uw begrip van deze tutorial niet testen.

  1. Beschrijf kort het mechanisme achter de acute fase respons. (Antwoord)
  2. Een acute fase-eiwit dat bindt aan fosfolipiden in microbiële membranen, de microbe aan fagocyten plakt en de klassieke complementroute activeert, is ___________________. (Antwoord)
  3. Een acutefase-eiwit dat bindt aan mannose in microbiële wanden, de microbe aan fagocyten plakt en de lectineroute activeert, is ___________________. (Antwoord)
  4. Meerkeuze (Antwoord)

11.3K: Intra-epitheliale T-lymfocyten en B-1-cellen

Bestudeer de stof in dit gedeelte en schrijf de antwoorden op deze vragen op. Dit zal uw begrip van deze tutorial niet testen.

_____ Deze cellen hebben een beperkte diversiteit aan antigeenreceptoren die aanvankelijk een klasse antilichaammoleculen produceren, IgM genaamd, tegen gewone polysachariden en lipide-antigenen van microben en tegen PAMP's van bacteriën die lichaamsholten binnendringen. (Antwoord)

_____ Deze cellen hebben een beperkte diversiteit aan antigeenreceptoren die moleculen herkennen die geassocieerd zijn met epitheelcellen, maar die alleen tot expressie komen wanneer die cellen gestrest of geïnfecteerd zijn. Ze doden die cellen door apoptose te induceren, een geprogrammeerde celzelfmoord. (Antwoord)

  1. gamma:delta T-lymfocyten
  2. alfa:bèta T-lymfocyten
  3. B-1 cellen
  4. marginale zone B-cellen

β𠄁,3/1,6‐Glucanen en immuniteit: stand van zaken en toekomstige richtingen

Het aangeboren immuunsysteem reageert op een snelle en niet-specifieke manier op immunologische bedreigingen. ontsteking maakt deel uit van deze reactie. Dit wordt gevolgd door een langzamere maar gerichte en specifieke respons, de adaptieve of verworven immuunrespons. Er is steeds meer bewijs dat voedingscomponenten, waaronder van gist afgeleide glucanen, de gastheer kunnen helpen afweer tegen pathogenen door de inflammatoire en antimicrobiële activiteit van neutrofielen en macrofagen te moduleren. Aangeboren immuuntraining verwijst naar een nieuw erkend fenomeen waarbij verbindingen aangeboren immuuncellen kunnen 'trainen', zodat de biologie van monocyten en macrofaagprecursoren wordt gewijzigd om een ​​effectievere immunologische respons op te bouwen. Hoewel er verschillende studies bij mensen zijn uitgevoerd, bestaat er nog veel onzekerheid en zijn verdere studies nodig om de relatie tussen β‐glucansuppletie en de menselijke immuunfunctie volledig op te helderen. Deze recensie biedt een bijgewerkt rapport over van gist afgeleide β‐glucanen als immunomodulatoren, inclusief een kort overzicht van het huidige paradigma met betrekking tot de interactie van β‐glucanen met het immuunsysteem. Het recente preklinische werk dat de werkingswijze gedeeltelijk heeft ontcijferd, en het nieuwste bewijs uit menselijke proeven worden ook beoordeeld. Volgens pre‐klinische studies kan β𠄁,3/1,6‐glucaan, afgeleid van bakkersgist, een verhoogde immuunsurveillance bieden, hoewel het menselijke bewijs zwakker is dan dat verkregen uit pre‐klinische studies.


Nieuw begrip van hoe het immuunsysteem verschilt per geslacht en verandert met de leeftijd

Het is geen geheim dat de functie van ons immuunsysteem afneemt naarmate we ouder worden, wat oudere volwassenen vatbaarder kan maken voor een verscheidenheid aan virale en bacteriële pathogenen, waaronder COVID-19. Maar de rol van seks bij veroudering van het immuunsysteem wordt niet goed begrepen. In een door de NIA ondersteunde studie werd nader bekeken hoe de timing en mate van verouderingsgerelateerde veranderingen in het immuunsysteem varieert tussen mannen en vrouwen en identificeerde hoe bepaalde immuniteitskenmerken divergeren naarmate we ouder worden.

Voortbouwend op hun eerdere studies over hoe veroudering de immuniteit beïnvloedt, heeft een team onder leiding van wetenschappers van The Jackson Laboratory, Farmington, Connecticut, dieper ingegaan op de onderliggende moleculaire en genetische mechanismen achter sekseverschillen in immuniteit in verschillende levensfasen. Hun bevindingen werden gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie.

Het team onderzocht de op bloed gebaseerde immuuncellen van 172 gezonde volwassen vrijwilligers (81 mannen en 91 vrouwen) tussen de 22 en 93 jaar oud, met het oog op een evenwicht tussen geslacht, body mass index, kwetsbaarheidsscores en andere gezondheidskenmerken om drie op leeftijd gebaseerde groepen: jongeren (jonger dan 41 jaar), van middelbare leeftijd (tussen 41 en 64) en ouder (ouder dan 65). Ze voerden ook genetische analyses uit om na te gaan hoe de expressie van verschillende genen de immuunfunctie in de loop van de tijd beïnvloedde.

Beide geslachten ondervonden veranderingen in de frequentie en activiteit van verschillende typen immuuncellen met de leeftijd, zoals afname van verschillende soorten witte bloedcellen, waaronder T-cellen (genoemd omdat ze rijpen in de thymusklier), monocyten (gevormd in het beenmerg), en cytotoxische cellen (die beschadigde, geïnfecteerde of kankercellen doden). T-celverlies is bijzonder belangrijk omdat het de cellen zijn die verantwoordelijk zijn voor het identificeren van een vreemd pathogeen en het sturen van de adaptieve immuunrespons van het lichaam om een ​​beschermende immuunrespons op te bouwen. Recente onderzoeken hebben aangetoond dat afname van T-cellen geassocieerd is met een verhoogde ernst van COVID19-infecties, vooral bij oudere patiënten.

Een andere belangrijke bevinding had betrekking op de frequentie van B-cellen, een type witte bloedcel dat van vitaal belang is voor de productie van antilichamen als reactie op pathogenen. Vrouwen vertoonden weinig leeftijdsgerelateerde veranderingen in B-cellen, maar de B-cellen van oudere mannen vertoonden een groot verlies in chromatinetoegankelijkheid, wat verband houdt met hoe DNA-strengen worden gewikkeld en georganiseerd, wat wijst op een achteruitgang van de B-celfunctie. Deze veranderingen waren aanhoudend meer uitgesproken bij mannen dan bij vrouwen in verder goed op elkaar afgestemde onderzoeksgroepen.

Het team bestudeerde verschuivingen in de patronen van het immuunsysteem gedurende verschillende levensfasen en vond twee verschillende perioden van snelle genomische verandering: een periode die plaatsvond in de late jaren '30 tot de vroege jaren '40 werd gevonden bij beide geslachten, en een andere die zich later in het leven voordeed en die anders bleek te zijn tussen de seksen. Mannen ervoeren deze fase meestal in hun vroege jaren '60, terwijl vrouwen deze veranderingen later in hun leven ondergingen, eind jaren '60 tot begin jaren '70. Bovendien was de mate van verandering minder bij vrouwen. Deze kloof van vijf jaar komt nauw overeen met het gemiddelde verschil in levensduur tussen vrouwen (81,6 jaar) en mannen (76,9 jaar) in de Verenigde Staten, merkten de onderzoekers op, en deed zich ongeveer 12 tot 15 jaar voor het einde van de gemiddelde levensduur voor.

Verschillen in immuunsysteemcellen tussen mannen en vrouwen waren het duidelijkst na de leeftijd van 65 jaar. Oudere vrouwen hadden actievere B- en T-cellen, die deel uitmaken van het adaptieve immuunsysteem van het lichaam dat langzamer werkt dan de onmiddellijke reactie op verwonding of ziekte, maar dan resulteert bij het ontstaan ​​van langdurige resistentie tegen bepaalde pathogenen. Omgekeerd hadden oudere mannen meer activiteit in het aangeboren immuunsysteem - de niet-specifieke maar sneller reagerende verdedigingskracht van het lichaam.

Deze bevindingen over hoe en wanneer veranderingen in het immuunsysteem verschillen tussen mannen en vrouwen, kunnen mogelijk nuttig zijn om de klinische zorg beter aan te passen op basis van geslacht en levensfase, rapporteerden de onderzoekers. De resultaten kunnen ook helpen bij toekomstig onderzoek naar het ontwikkelen van mogelijke behandelingen om de werking van het immuunsysteem bij oudere personen te stimuleren. Gegevens van het onderzoek zijn online beschikbaar op https://immune-aging.jax.org.

Dit onderzoek werd gedeeltelijk gefinancierd door NIH-subsidie ​​GM124922 en NIA-subsidies R01 AG052608, R01 AI142086 en UH2 AG056925NIA.

Verwijzing: Márquez EJ, et al. Seksueel dimorfisme bij veroudering van het menselijk immuunsysteem. Natuurcommunicatie. 202011(1):751. doi: 10.1038/s41467-020-14396-9.


Referenties

Bornstein SR, Dalan R, Hopkins D, Mingrone G, Boehm BO. Endocriene en metabolische link naar coronavirusinfectie. Nat Rev Endocrinol. 20202016:297–8.

Nieman DC, Wentz LM. De dwingende link tussen fysieke activiteit en het afweersysteem van het lichaam. J Sport Gezondheid Wetenschap. 20198:201–17.

Sharman JE, Smart NA, Coombes JS, Stowasser M. Oefening en sportwetenschap australië stand update over lichaamsbeweging en hypertensie. J Hum hypertensie. 201933:837–43.

Boutten A, Goven D, Artaud-Macari E, Boczkowski J, Bonay M. NRF2-targeting: een veelbelovende therapeutische strategie bij chronische obstructieve longziekte. Trends Mol Med. 201117:363-71.

Orliaguet L, Dalmas E, Drareni K, Venteclef N, Alzaid F. Mechanismen van macrofaagpolarisatie in insulinesignalering en gevoeligheid. Voorste Endocrinol (Lausanne). 202011:62.

Rodriguez-Iturbe B, Pons H, Johnson RJ. De rol van het immuunsysteem bij hypertensie. Fysiol Rev. 201797: 1127–64.

Piqueras L, Sanz MJ. Angiotensine II en leukocytenhandel: nieuwe inzichten voor een oude vasculaire mediator. De rol van redox-signaleringsroutes. Vrije Radic Biol Med. 2020157:38–54.

Johansen MY, MacDonald CS, Hansen KB, Karstoft K, Christensen R, Pedersen M, et al. Effect van een intensieve leefstijlinterventie op de glykemische controle bij patiënten met type 2 diabetes: een gerandomiseerde klinische studie. JAMA. 2017318:637–46.

Pedersen BK. Ontstekingsremmende effecten van lichaamsbeweging: rol bij diabetes en hart- en vaatziekten. Eur J Clin Invest. 201747:600-11.

Jesus I, Herrera NA, Andreo JC, Santos CF, Amaral SL. Training gaat DEX-geïnduceerde microvasculaire verdunning tegen door de balans tussen apoptotische en angiogene eiwitten te verbeteren. steroïden. 2020156:108573.

Weinberg SE, Sena LA, Chandel NS. Mitochondriën bij de regulatie van aangeboren en adaptieve immuniteit. Immuniteit. 201542:406–17.

Liepinsh E, Makarova E, Plakane L, Konrade I, Liepins K, Videja M, et al. Oefening met lage intensiteit stimuleert de bio-energetica en verhoogt de vetoxidatie in mitochondriën van mononucleaire bloedcellen van sedentaire volwassenen. Fysiol Rep. 20208:e14489.

Wen CP, Wai JP, Tsai MK, Yang YC, Cheng TY, Lee MC, et al. Minimale hoeveelheid fysieke activiteit voor verminderde sterfte en verlengde levensverwachting: een prospectieve cohortstudie. Lancet. 2011378:1244-53.

Wu S, Ma C, Yang Z, Yang P, Chu Y, Zhang H, et al. Hygiënegedrag geassocieerd met griepachtige ziekte bij volwassenen in Peking, China: een groot bevolkingsonderzoek. PLoS EEN. 201611:e0148448.

Wong CM, Lai HK, Ou CQ, Ho SY, Chan KP, Thach TQ, et al. Beschermt lichaamsbeweging tegen griepgerelateerde sterfte? PLoS EEN. 20083:e2108.

Khomich OA, Kochetkov SN, Bartosch B, Ivanov AV. Redox biologie van respiratoire virale infecties. Virussen. 201810:392.

Vargas-Mendoza N, Morales-González Á, Madrigal-Santillán EO, Madrigal-Bujaidar E, Álvarez-González I, García-Melo LF, et al. Antioxidant en adaptieve respons gemedieerd door Nrf2 tijdens lichaamsbeweging. Antioxide (Bazel). 20198:196.

Bonay M, Deramaudt TB. Nrf2: nieuw inzicht in celapoptose. Celdood Dis. 20156:e1897.


Grondbeginselen van immunologie: aangeboren immuniteit en B-celfunctie

Cursus 1 van een driegangenspecialisatie genaamd Fundamentals of Immunology. Elke cursus in de specialisatie presenteert materiaal dat voortbouwt op het materiaal van de vorige cursus.

Dit is de eerste etappe van een driedelige reis door de afweermechanismen die je lichaam gebruikt om je gezond te houden. In dit deel hopen we u het vocabulaire en de concepten te geven die u nodig heeft om met de medische gemeenschap om te gaan en ze te bieden in een context die ze gedenkwaardig maakt. Fundamentals of Immunology laat studenten kennismaken met de basisfuncties van het adaptieve en aangeboren immuunsysteem. De vroege colleges onderzoeken cellen, weefsels en organen met behulp van metaforen, cartoons en modellen om het begrip en de retentie te verbeteren. Na een beschrijving van de vorm, functie, oorsprong en variëteiten van antilichamen, geven vervolgcolleges details over het mechanisme van het genereren van variatie. De cursus biedt animaties van genherschikking en klassewisseling en beschrijvingen van affiniteitsrijping gecorreleerd met gedetailleerde fysieke modellen van antilichaamstructuur. Het laatste college bespreekt deze concepten in een anatomische context. Testen maakt gebruik van meerkeuzevragen om feiten, concepten en toepassing van principes te testen. Vragen kunnen betrekking hebben op diagrammen, tekeningen en foto's die in de lezing zijn gebruikt en in het overzicht zijn weergegeven. Wat je leert: het verschil tussen adaptieve en aangeboren immuunsysteem, de kenmerken van verschillende pathogenen waartegen ze je beschermen en de algemene strategieën die bij deze bescherming worden gebruikt. De gedetailleerde structuur van antilichamen en verwante immunoglobulinereceptoren, de kenmerken en functie van de verschillende antilichaamklassen en het mechanisme voor het produceren van zowel de herkenningsregio's als de stamregio's. Ten slotte, hoe deze structuren worden gecodeerd in het DNA en tot expressie worden gebracht in de B-cellen.


AT Hermodellering bij obesitas

AT is een zeer dynamisch weefsel dat opnieuw wordt gemodelleerd op basis van de energiebalans van het organisme. Het is de plasticiteit van AT die het essentieel maakt voor het handhaven van metabole homeostase, ongeacht of exogene energie overvloedig of schaars is. De respons van AT op metabole signalen is grotendeels gebaseerd op de coördinatie tussen verschillende typen residente cellen, waaronder preadipocyten, adipocyten, immuuncellen, vasculaire cellen en fibroblasten. De expansie en samentrekking die inherent zijn aan adipocyten tijdens respectievelijk energieoverschot en hongersnood, worden waargenomen door lokale stromale en immuuncellen die metabolisch actieve parenchymale cellen (bijvoorbeeld adipocyten) in een homeostatisch circuit ondersteunen. Hoewel een ingewikkelde intraweefselcoördinatie tussen parenchymale en stromale cellen aanwezig is om de weefselharmonie te behouden, is het systeem vatbaar voor maladaptatie onder stress, zoals langdurige overvoeding en daaropvolgende obesitas. In dit opzicht is afwijkende adipocythypertrofie een centraal kenmerk van door obesitas geïnduceerde AT-disfunctie door compenserende mechanismen zoals vasculaire expansie, extracellulaire matrixmodificaties, onvoldoende adipogenese en overmatige immuunactivering die leiden tot hypoxie, fibrose en ontsteking, die allemaal leiden tot bijdragen aan insulineresistentie ( (10) ).

Tijdens een positieve energiebalans lijkt een zekere mate van ontsteking nodig om processen te reguleren die verband houden met AT-expansie en hermodellering. Daarentegen schaadt chronische onderdrukking van adipocyt-inflammatoire signalering de AT-functie en roept het insulineresistentie op bij muizen ( (11-13)). Sommige hermodelleringsprocessen in AT, zoals adipogenese en angiogenese, worden inderdaad gestimuleerd door ontstekingssignalen, en sommige ontstekingen kunnen zelfs nodig zijn voor het oplossen van ontstekingen in een negatieve feedbacklus (12). Bij afwezigheid van ontstekingssignalering kan een overvloed aan ontstekingsremmende cellen, waaronder M2-achtige macrofagen, adipogenese verzwakken en AT-fibrose vergroten als gevolg van ongereguleerde collageenafzetting. Deze voorbeelden van ontstekingen die homeostatische rollen uitoefenen, zijn niet beperkt tot AT en ze zijn in detail beschreven in andere organen, waaronder skeletspieren (14). Langs deze lijnen is de klinische werkzaamheid van wereldwijde anti-inflammatoire therapieën laag voor patiënten met cardiometabole ziekten, wat kan worden toegeschreven aan remming van homeostatische of adaptieve ontsteking. Dus therapieën die niet permanent interfereren met een bepaalde route of die pulserende activiteit van een dergelijke route mogelijk maken, kunnen wenselijker zijn.

Acute inspanning kan een lichte toename van ontsteking en oxidatieve stress bevorderen (bijv. vaak aangeduid als inspanningshormese [ (15) ]), maar dit kan nodig zijn om een ​​nieuwe stabiele toestand te bereiken. Remming van door nicotinamide-adenine-dinucleotide-fosfaatoxidase gemedieerde reactieve zuurstofsoorten elimineert inderdaad door inspanning geïnduceerde bescherming tegen myocardinfarcten bij ratten ( (16) ) en vermindert door inspanning gestimuleerde glucoseopname in spieren ( (17) ). Omgekeerd hebben muizen die mitochondriale katalase tot overexpressie brengen een verminderde door inspanning geïnduceerde regulatie van pyruvaatdehydrogenasekinase in AT ( (18) ). Deze "hormetisch-achtige" kenmerken van lichaamsbeweging worden waarschijnlijk aangedreven door de opregulatie van adaptieve of tegenactieve signaalcascades die zich verzetten tegen ontstekingssignalering en snel cellen, weefsels of organen herstellen naar nieuwe homeostatische setpoints (bijv. aanpassingen aan trainingstraining). Met een chronisch energieoverschot verschuift de AT-expansie naar pathologische hermodellering, inclusief hyperactieve immuuncelreacties die overmatige ontsteking veroorzaken. Het is met name nog steeds onduidelijk wanneer en hoe AT overgaat van een fysiologisch gezonde adaptieve immuunrespons naar een pathologische maladaptieve toestand. Niettemin wordt bij obesitas chronische AT-ontsteking grotendeels veroorzaakt of versterkt door (1) versnelde rekrutering van immuuncellen, (2) het hervormen van het stromale-immunolandschap van AT (bijv. immuuncellen, endotheelcellen, fibroblasten), en (3) de functie van de AT-immuuncel veranderen. In deze sectie worden de belangrijkste mechanismen samengevat waarmee energieoverschotten de morfologie en functie van AT opnieuw bedraden, met een hoofdfocus op AT-immuuncellen. Gedetailleerde discussies over het onderwerp zijn gepubliceerd ( (1, 19) ).

Adipocythypertrofie en fibrose

Adipocythypertrofie is een centraal kenmerk van AT-disfunctie die adipocythypoxie en fibrose kan veroorzaken door overmatige hermodellering van de extracellulaire matrix (10). Ontstoken en fibrotisch AT beperkt de opslagcapaciteit van lipiden en verhoogt de verhouding leptine tot adiponectine. Deze veranderingen verergeren obesitas-geassocieerde metabole disfunctie. Er is voorgesteld dat tijdens AT-expansie de vorming van nieuwe adipocyten resulterend in hyperplasie beschermend kan zijn tegen overmatige adipocythypertrofie ((20)). Adipocythyperplasie zou gunstiger zijn dan adipocythypertrofie, aangezien vergrote hypertrofische adipocyten talrijke necrotisch-achtige afwijkingen vertonen, waaronder gescheurde plasmamembranen, verwijd endoplasmatisch reticulum, celresten in de extracellulaire ruimte en degeneratie van lipidedruppelmanteleiwitten ( (21) ). Intrigerend genoeg blijkt echter dat de grootte van de adipocyt niet pathogeen is wanneer fibrose wordt voorkomen. Scherer en collega's toonden aan dat ablatie van het extracellulaire matrixeiwit collageen VI de door voeding geïnduceerde metabole disfunctie verzwakte bij leptine-deficiënte ob/ob-muizen ondanks het feit dat ze massale hypertrofie van adipocyten hebben ((22)). Het postulaat is dat het verminderen van de uitbreiding van de extracellulaire matrix de opslagcapaciteit van adipocyten verbetert door een gezonde uitzetting van deze cellen mogelijk te maken. Langs deze lijnen verhoogt overexpressie van adiponectine de "gezonde" AT-expansie bij ob/ob-muizen, waardoor de opbouw van ectopische lipiden (bijv. steatose in de lever, skeletspier en pancreas) wordt verminderd en bescherming wordt geboden tegen systemische insulineresistentie ( (23) ). Adiponectine vermindert ook de ontsteking door het opreguleren van tumornecrosefactor α (TNFα)-geïnduceerd eiwit 3 dat de toll-like receptoractivering en nucleaire factor-KB-signalering negatief reguleert ( (24) ). Het evenwicht tussen de snelheid van de uitzetting van adipocyten en de respons van de hermodellering van de extracellulaire matrix draagt ​​dus aanzienlijk bij aan de functionele expansie van AT.

Aanvullende adaptieve reacties zijn nodig voor gezonde AT-expansie, inclusief angiogenese. Expanderende adipocyten produceren angiogene factoren zoals leptine, lactaat, vasculaire endotheliale groeifactor (VEGF), fibroblastgroeifactor-2, hepatocytgroeifactor, insulineachtige groeifactoren, placentale groeifactor, heparine-bindende epidermale groeifactor en angiopoëtines. Naarmate AT toeneemt als gevolg van chronische overvoeding, kunnen capillaire dichtheid en vasculaire functie mogelijk niet langer voldoen aan de eisen voor groei van adipocyten, wat resulteert in zakken van weefselhypoxie. Het bevorderen van angiogenese (in de context van obesitas) bevordert een gezonde expansie van adipocyten met verhoogde adipogenese en verminderde AT-ontsteking en fibrose ((25)). Interessant is dat het verhogen van de capillaire dichtheid bij zwaarlijvige AT ook veel van de metabole gevolgen van door obesitas veroorzaakte insulineresistentie vermindert ( (25) ), wat impliceert dat voldoende nutriënten- en zuurstofafgifte aan adipocyten voldoende is om cellulaire homeostase te behouden. Over het algemeen is de AT-zuurstofspanning (partiële zuurstofdruk) verlaagd bij mensen met obesitas, zodat deze omgekeerd evenredig is met het percentage lichaamsvet. Bovendien is een lage partiële zuurstofdruk gecorreleerd met verminderde insuline-gemedieerde onderdrukking van lipolyse ( (26) ). Recent bewijs bij knaagdieren suggereert dat de relatieve toestand van hypoxie bij zwaarlijvige AT paradoxaal genoeg te wijten is aan een toename van de zuurstofbehoefte die ontkoppelde ademhaling stimuleert via activering van het binnenste mitochondriale adenine-nucleotide translocase-2 ((27)). Adipocyt-specifieke deletie van adenine-nucleotide translocase-2 verminderde AT-ontsteking en verbeterde insulineresistentie bij obese muizen door de zuurstofbehoefte te verminderen en door tonische activering van hypoxie-induceerbare factor 1-alfa.

Rekrutering van immuuncellen en AT-immuuncellandschap bij obesitas

Gespannen interacties tussen parenchymale adipocyten en stromale/immuunpopulaties kunnen de oorzaak zijn bij het aansturen of verergeren van overgangstoestanden van magere naar zwaarlijvige AT. Het profiel van immuuncellen verschuift inderdaad met obesitas naar een profiel dat wordt gekenmerkt door een accumulatie van CD8+ T-cellen, pro-inflammatoire macrofagen, neutrofielen, mestcellen en γδ-T-cellen, terwijl de verhoudingen van regulerende T-cellen (Tregs), eosinofielen, invariante natuurlijke killercellen , alternatief geactiveerde macrofagen en type 2 aangeboren lymfoïde cellen zijn verminderd of hebben een verminderde functie. Bovendien accumuleren B-cellen in zwaarlijvige AT en interageren met T-cellen om pro-inflammatoire cytokinen te produceren ( (28) ), waarbij bewijs suggereert dat de productie van auto-antilichamen verhoogd is ( (29) ). Daarentegen worden tolerantiebevorderende regulerende B-cellen die een ontstekingsremmend cytokine produceren, interleukine 10 (IL-10), verminderd ((30)). Een combinatie van experimentele benaderingen, waaronder genetische manipulatie, neutraliserende antilichamen en/of onderzoeken naar adoptieoverdracht, heeft de cruciale rol bevestigd voor elk van de bovengenoemde immunocytpopulaties bij het reguleren van de AT-inflammatoire status en in sommige gevallen perifere insulinewerking ((1, 19)).

Eencellige transcriptomics hebben licht geworpen op globale veranderingen in hematopoëtische (CD45+) immuunpopulaties binnen AT van magere en zwaarlijvige muizen in verschillende stadia van obesitas (dwz duur van obesogene diëten) en heeft vervolgens unieke immuunpopulaties benadrukt, die elders zijn beoordeeld ((31) ) ). In het kort, een nieuwe macrofaagpopulatie verrijkt met zwaarlijvige dieren is ontdekt met hoge expressie van genen geassocieerd met lipidemetabolisme, "lipide-geassocieerde macrofagen" (LAM's) genoemd. LAMs were shown to have high expression of Trem2 (triggering receptor expressed on myeloid cells 2), which, when ablated in high-fat diet-fed mice, worsened glucose homeostasis and enhanced AT inflammation ( (32) ), suggesting that LAMs are lipid scavenging phagocytes that act as a buffer during AT expansion. It is feasible that LAMs may be involved in exercise-associated AT remodeling, given the close link between AT lipolysis and increased metabolic demands of exercise. In addition to LAMs, several investigators have uncovered other unique macrophage populations in AT including nerve-associated macrophages (Lymphatic vessel endothelial hyaluronan receptor [Lyve] lo Major histocompatibility complex class II [MHCII] hi ) ( (33) ) and vascular-associated macrophages (Lyve hi MHCII lo ) ( (34) ) that have been implicated in aging, obesity, and metabolic perturbations, such as fasting-refeeding.

Recent insights from the Mathis group have shown that the visceral AT mesenchymal stromal population is highly diverse, with two subpopulations regulating immunocyte numbers via IL-33 production and two additional subpopulations controlling adipocyte numbers ( (35) ). This stromal-driven regulation in immune and adipocyte numbers is perturbed with diet-induced obesity, such that Treg proliferation is attenuated. IL-33 is a mechanosensitive chemokine that can contribute to acute inflammation and tissue repair processes, and it may also shape innate and adaptive immune responses ( (36) ). Therefore, in the case of AT, stromal-derived IL-33 may increase Treg numbers to dampen aberrant inflammation. Indeed, Tregs are central to immune responses, suppressing both innate and adaptive immunity ( (37) ). Taken together, the aforementioned studies highlight the cooperation and coordination between parenchymal and stromal-immune cell populations that ultimately regulate whole-tissue homeostasis. Studies are currently under way to uncover the functional relationships among such interactions on a tissue and whole-body scale.

In summary, the advent of single-cell transcriptomics has provided an invaluable map for immune cell shifts with obesity and weight loss. However, the instigating factors or mechanisms by which weight gain or weight loss modulates immune cell dynamics remain to be fully defined. Although many studies have aimed to comprehensively characterize and understand AT immunity in obesity, the means by which physiological conditions influence AT immunity are either unknown or are in their infancy. Although environment and behavior have a marked impact on the immune system, the influence of fasting-refeeding, circadian regulation, acute versus chronic exercise, duration of fasting, sex dimorphism, and changes in environmental conditions on AT immunity have not been examined. With regards to exercise, single-cell transcriptomics on isolated hematopoietic populations in AT has not been conducted despite a well-appreciated anti-inflammatory role of exercise training at the whole-AT level. Given the role that immune cells play in regulating AT inflammation and homeostatic functions, there is a present need to comprehensively map the immune landscape and functional phenotypes with acute and chronic exercise in both lean and obese conditions. This is of particular interest because the salutary effects of exercise often manifest in the absence of clinically significant weight loss, implying that distinct differences in AT remodeling (e.g., immunoregulation, extracellular matrix regulation, capillary density) may exist between exercise training and diet- or surgical-induced weight loss. This also raises additional questions as to whether synergy exists between “diet and exercise” and/or “exercise combined with pharmacological weight loss agents” in regulating AT immunity.


Improving vaccines to trigger T cell as well as antibody response

(PhysOrg.com) -- Killed or disabled viruses have proven safe and effective for vaccinating billions worldwide against smallpox, polio, measles, influenza and many other diseases.

But killed or severely "attenuated" vaccines, which are safer than "live" vaccines, have been largely unsuccessful for many non-viral diseases, including illnesses like tuberculosis and malaria.

A new study by researchers from the University of California, Berkeley, and Berkeley-based Aduro BioTech provides clues why killed and severely attenuated vaccines don't always work. It also suggests ways to engineer an attenuated vaccine to make it as potent as a live vaccine but as safe as a killed vaccine.

"It's not only that these killed or attenuated vaccines can't immunize, it's that they also suppress immunity," said co-author Daniel Portnoy, UC Berkeley professor of molecular and cell biology and of public health. "What this says is that the immune system knows the difference between a live bug that's virulent and a dead one that is harmless."

The study, which appears in the Sept. 4 online edition of the journal PLoS Pathogens, suggests that for killed or severely attenuated non-viral vaccines to work - and for viral vaccines to work better - it's necessary to make the microbes act as if they're alive.

"In general, killed vaccines have not lived up to the potency of live vaccines, and our finding might partially explain this observation," said co-author Dirk Brockstedt, director of research and development at Aduro. "The finding is really key for us to develop a strategy to select new bacterial strains that induce the right kind of immune response."

The findings support a new hypothesis about how the innate immune system distinguishes pathogenic from non-pathogenic microbes, proposed by Portnoy, UC Berkeley colleague Russell Vance, assistant professor of molecular and cell biology, and Ralph Isberg of Tufts University in the July 23 issue of the journal Cell Host & Microbe. They argue that it's not only how a pathogen looks that determines how the immune system responds, but also how it acts - where it goes in the cell, what pathways it interferes with, and how disruptive it is.

"There are a series of different things that pathogens have to do in order to be pathogenic, so it makes sense for the immune system to try to detect these common patterns," Vance said. "We know already that there are surveillance pathways in the cytosol that seem to respond specifically to pathogens and not to non-pathogens."

The findings are most important for creating effective vaccines against pathogens - bacteria, parasites and viruses - that live and hide inside cells. While some pathogens, such as viruses, can be knocked back when they exit one cell to infect another - hence the effectiveness of some antiviral vaccines - other intracellular pathogens never completely leave the cell.

A vaccine against these intracellular pathogens would need to induce a so-called cellular or T cell response that is not effectively induced by current available vaccines, Brockstedt said.

The body's immune system is a complex interplay of activation and suppression that operates to keep the body in a balanced state with no inflammation until it's needed, Portnoy said. The first line of defense against invading pathogens is the innate immune system, which deploys when the body recognizes characteristics of viruses and microbes that are common enough that they have been programmed into our genes and are with us from birth.

The more sophisticated system, however, is the acquired or adaptive immune system, which kicks in after the innate immune response. It recognizes unique aspects of pathogens - the proteins and sugars that they sport and generates antibodies to latch onto and target them for destruction. It also mobilizes T cells to attack the invaders or, more importantly, infected cells.

Listeria generates one of the strongest immune responses of any intracellular pathogen, which makes it a promising vehicle to deliver antigens that will immunize against a range of illnesses, from cancer to HIV. Portnoy has studied Listeria bacteria for 22 years to understand why it is so immunogenic, and how Listeria can be used as a vaccine without itself inflaming the immune system and causing disease.

Based on their and other experiments, Portnoy and Vance argue that the immune system looks at more than the microbe's coat, but also at how the microbe behaves. Listeria bacteria, for example, enter macrophage cells by luring these cells to engulf them. Once inside the phagosome, or stomach, of the macrophage, the bacteria secrete proteins that punch holes in the phagosome that allow the bacteria to spread throughout the guts of the cell, the cytosol.

It has been known for decades that killed Listeria vaccines don't provide protective immunity. It was believed that failure to reach the cytosol was the major reason. In earlier experiments, Portnoy and others found that mutant strains of Listeria that are not able to break out of the phagasome fail to stimulate an immune response. The current study shows why.

Killed Listeria suppress immune system

Portnoy, Brockstedt, Keith S. Bahjat of the Earle A. Chiles Research Institute in Portland, Ore., and Nicole Meyer-Morse of UC Berkeley's Department of Molecular and Cell Biology injected mice with a mixture of attenuated, but live, bacteria that stimulate a good immune response and dead bacteria that produce no response. They found that the cells' response to this mixture was less than if the researchers had injected only the effective vaccine.

"You would think, 'Why wouldn't the immunogenic strain still immunize?' But by having the non-immunogenic strain, it suppressed immunity," Portnoy said.

The implication, the researchers argue, is that the innate immune system monitors behavior as well as the antigens on the surface of invaders to know how aggressively to respond. The initial response of the innate immune system determines the level of response of the acquired immune system.

"You need to have an innate response to get adaptive responses to occur properly," Vance said. "For example, a killed virus might stimulate certain kinds of innate signals that lead to good antibody production, but might not generate the right response to properly activate T cells."

"Potentially, if we could figure out what kinds of responses are the ones that are really best at inducing immunization, this could have a lot of importance for how we design vaccines in the future," Vance added.

New vaccines for cancer, salmonella, anthrax

Portnoy's work has already led to two promising Listeria-based vaccines. Aduro's predecessor, Anza Therapeutics, collaborated with Portnoy to produce live, attenuated Listeria vaccines against cancer and hepatitis C that have been evaluated for safety in Phase I clinical trials. Aduro is continuing this line of work but is also developing what it calls a killed, but metabolically active (KBMA), form of Listeria to serve as a vaccine vector for a range of infectious diseases.

KBMA retains the ability to break out of the cell's stomach into the cell's cytosol, just like live Listeria, but, unlike live Listeria, it is unable to grow, said Portnoy. The KBMA strategy has also been extended to salmonella bacteria and, most recently, to anthrax, as reported by Portnoy and Aduro colleagues in the April 2009 issue of the journal Infection and Immunity.

But Portnoy has hopes that Listeria can do even better. His lab is currently searching for mutant strains of Listeria that can mimic the behavior of live bacteria even when killed or attenuated.

"The field has moved so rapidly that we now have the opportunity to make designer vaccines that can be used for many different applications," Portnoy said, noting that he has engineered Listeria to express foreign genes, turn on various immune pathways, and even pop or not pop. "We can make Listeria dance the salsa."

"The whole battle with vaccines is that you want them to be completely immunogenic and completely avirulent and safe, which today is a disconnect," Portnoy said. "We would like to enable this, so that we can have a completely safe and fully immunogenic vaccine. That is what everyone wants."


Question : 1. Although the innate immune system is found in all animals, some invertebrate and vertebrate characteristics differ. Identify the example that is ONLY true of the vertebrate innate immune system. A. Some hemocytes can entrap or break down pathogens, whereas others produce defense molecules or antimicrobial peptides. B. Barrier defenses, such as skin and

1. Although the innate immune system is found in all animals, some invertebrate and vertebrate characteristics differ. Identify the example that is ONLY true of the vertebrate innate immune system.

A. Some hemocytes can entrap or break down pathogens, whereas others produce defense molecules or antimicrobial peptides.

B. Barrier defenses, such as skin and exoskeletons, prevent pathogens and foreign particles from entering the animal’s body.

C. Toll transmembrane receptors activate the production and secretion of fungi-killing antimicrobial peptides.

D. Natural killer cells detect abnormal surface proteins and then release chemicals that cause cell death.

2. Both psychological and physical stress are known to affect immune function. For example, although moderate exercise can improve immune function, excess exercise can decrease immune function. Predict which of the following people would be LEAST likely to become sick if he came in contact with a cold virus.

A. a young man who gets an average of six hours of interrupted sleep every night

B. an athlete within a few days of running a marathon

C. a student who is rushing to finish a term paper by tomorrow’s deadline

D. an active person who exercises for an average of one hour per day, 3–4 days per week

3. Some vaccinations are only needed a couple of times to provide sufficient protection to a person. However, it is advised to get some vaccines more frequently, such as the yearly influenza vaccine. Infer why a new influenza vaccine has to be developed, produced, and distributed on a yearly basis.

A. Influenza has several different glycoproteins on the viral surface with different molecular structures.

B. Influenza is only subject to innate immune responses, such as barrier defenses.

C. Influenza mutates rapidly, and newer strains cannot be recognized by the adaptive immune system.

D. Influenza impairs immune responses and leaves the body susceptible to infections that otherwise a healthy immune system could defeat.

4. At the site of an infection or injury, histamine triggers the dilation of blood vessels and makes the blood vessels more permeable, which results in redness and increased skin temperature surrounding the site. Predict what would happen if someone experiencing allergic reaction took antihistamines, which block histamine receptors.

A. Allergic symptoms would be exacerbated.

B. Allergic symptoms would be diminished.

C. Allergic symptoms would become exacerbated at first and then subsequently diminish.


Skeletal Muscle: The Forgotten Part of the Immune System, By Mukaila Kareem

Frankly, “boosting” the immune system requires non-strenuous muscle contractions in form of regular exercise and thus promotes an anti-inflammatory environment. This sharpens the attack of immune cells and maintains the thymic production of battle-ready naïve T cell fighters against new invaders, with overall ability of older adults to withstand new infections and decrease vaccination failure.

The failure of modern medicine in preventing and curing modern chronic diseases partly rests on the inability to connect the dots between health, overconsumption, physical inactivity, and the immune system. Everyone knows that exercise is good, but few could explain how good and one bestselling author, a kidney specialist and proponent of fasting in diabetic reversal, stated that exercise is so good that it’s a waste of time talking about it. Permit me to digress here: Years ago, my son had an ear infection and insisted that his pediatrician prescribed amoxicillin tablets, instead of the liquid form to him because he thought that he was no longer a little kid. Besides, he loved and still loves West African pounded yam, which involves swallowing the good stuff in small balls after dipping it in soup.

However, he initially refused to take the tablets because he thought they were too big for him to swallow. I took advantage of his knowledge of animal cell biology, including the aggressive streak in boys, and informed him that the medicine worked to kill the bacteria that was causing him pain by piercing its “skin” and then releasing its contents to neutralise the bacteria. In addition, I informed him that the pain would come back or not go away if he missed the dosages because the bacteria would die only if he took them as prescribed. The point was he knew the medicine was good but understanding how it worked made the difference in swallowing the “big” pills.

Exercise sometimes means different things, based on circumstance, and with the ongoing coronavirus pandemic, exercise, to many, is a “booster” of the immune system. As I noted in my previous article, human beings are both instinctively and deliberately endowed with “disease avoidant” behaviours to prevent us from getting sick. For example, and this is in no way meant to gross you out, but be ready to have your own treat if you invite friends over and prepare the most delicious chocolate brownies and shape it like coiled faeces, with the placement of a few synthetic flies perched on the “pile”! The full awareness that it is chocolate brownies probably may not be enough for many to overcome the disgusting sight wired to avoid infection, despite the familiar smell of chocolate.

The question is: Beside inherent behaviours to avoid sickness, what are the roles of skeletal muscle as an important part of immune system in overall health, and given the present attention to COVID-19 and social distancing, why must we remain physically active during and after the ongoing lockdown? A short context applies here: Man is not the strongest being on the planet, but he is the smartest and the most intelligent. In addition, his bipedal locomotion is highly efficient and costs far less energy than the locomotion of four-legged animals. As the Holy Scripture says to man: “…be fruitful and multiply populate the earth abundantly and multiply in it.” Therefore with the superb combination of unsurpassed the locomotion apparatus (legs/feet) and smartness (big brain), man has therefore been curiously nosey, not just exploring new environments but has thrived everywhere, even with the ability to reproduce, in the face of starvation, dehydration, accidents, violence and infections.

…the immune system is broadly divided into innate and adaptive categories. The innate immune system is the first line of attack once bacteria, virus, or fungus successfully gains entrance into the body. Primarily, the goal of the innate cells is to ingest these foreign bodies before they enter the body cells and this assignment is performed by innate cells called neutrophils and monocytes/macrophages.

Therefore, man’s constant migration, despite environmental challenges, requires an effective immune system in an anti-inflammatory mode as a preventive measure to stave off infections. However, in rest periods, such as overnight sleep, occasional accidents and infections, the immune system switches to a pro-inflammatory mode. To give a clearer picture, the immune system acts as a “watchman” for cell repair and cell production during overnight sleep, promotes wound healing following occasional accidents, and mounts an overwhelming response to severe infections causing sickness behaviour with little or no priority for physical activity, in line with an Italian saying: “prima vivi e poi filosofi” (First live and then philosophise).

Multiple studies have described the decline in immune function with age, which includes increased risk for new infections, recurrent infection from old antigens and decreased vaccine efficacy. In fact, it has been reported that the yearly influenza vaccine is only 40–60 per cent effective in people aged 65 and above. However, these studies, as always, did not reflect the roles of regular physical activity in immune competence.

Briefly, the immune system is broadly divided into innate and adaptive categories. The innate immune system is the first line of attack once bacteria, virus, or fungus successfully gains entrance into the body. Primarily, the goal of the innate cells is to ingest these foreign bodies before they enter the body cells and this assignment is performed by innate cells called neutrophils and monocytes/macrophages. However, if the invaders succeeded in entering and infecting the body cells, the infected cells are promptly recognised and dissolved by the innate cells called Natural Killers with their potent toxins. Natural Killers are so named because they do not require “training” and can attack all kind of invading antigens.

For an effective innate immune system, working muscles via regular exercise secretes anti-inflammatory proteins called myokines, which help to mobilise the increased circulation of immune cells. Even in the absence of infection, contracting muscles cause circulating neutrophils to release soluble anti-microbial and anti-cancer proteins called lactoferrin and lysozyme. These proteins are also found in saliva, nasal secretion, and tears. According to a study, a bout of 45 minutes of running significantly increases the production of lysozyme and lactoferrin in saliva. In addition, a 2004 paper also reported an increase of 15.5 per cent in circulating neutrophils following an hour of exercise, including a 33 per cent increase in serum lactoferrin concentration. In fact, the human’s first encounter with lactoferrin is in thier mother’s breast milk, and its protective antimicrobial properties, according to a review, allow newborns to allocate 74 per cent of their energy for brain growth, without wasting precious calories on fighting infections. Another study reported that regular exercise, despite aging, reduces the pro-inflammatory innate immune cells called non-classical monocytes, increases anti-inflammatory classical monocytes, acts to cause direct conversion of pro-inflammatory M1 macrophages to anti-inflammatory M2 macrophages and improves Natural killers’ toxicity to infected cells.

The production of naïve T cells by the thymus is highest at birth and during infancy, and accelerated reduction in thymic size and function is said to begin in the early 20s causing a high pool of old and exhausted memory T cells and low naïve cell census, thus leaving older people susceptible to infections and vaccination failure.

Furthermore, the age associated decline in immune function has been fully demonstrated in the adaptive immune system but again the protective effects of contracting muscles in immune competence has not generally been considered. Adaptive cells are specialist infection- and cancer-fighting T cells that derived their “T name” from and an organ called thymus, where they are trained to recognise and attack new antigens. Following “thymic education”, they emigrate to the blood circulation as naïve T cells to surveil the body for new infections. The high population of naïve T cells is necessary throughout life to prepare the body to respond to new infections that have not been previously encountered. However, once they have been presented with a new antigen, naïve T cells get activated and become specialist fighters only for that specific antigen and thus transform to a small pool of memory T cells in preparation for a robust attack on second infection.

The production of naïve T cells by the thymus is highest at birth and during infancy, and accelerated reduction in thymic size and function is said to begin in the early 20s causing a high pool of old and exhausted memory T cells and low naïve cell census, thus leaving older people susceptible to infections and vaccination failure. However, few studies have now reported improvement in thymic size, with the increased production of naïve T cells among active older adults, in comparison to their sedentary counterparts. Interestingly, contracting muscles produce a special secretion called interleukin 7, which helps to bulk the size of the thymus and promote increase production of naïve T cells. Survival rates of naïve cells in blood circulation is also dependent on regular exercise via another muscular secretion called interleukin 15.

Frankly, “boosting” the immune system requires non-strenuous muscle contractions in form of regular exercise and thus promotes an anti-inflammatory environment. This sharpens the attack of immune cells and maintains the thymic production of battle-ready naïve T cell fighters against new invaders, with overall ability of older adults to withstand new infections and decrease vaccination failure. Who then says skeletal muscle is not an organ of immune system? Man is made to move, and importantly, regular activity is anti-inflammatory.


The object of the game is to eliminate an infectious agent from your body by removing all of the pathogen. At the completion of this game, you should be able to

identify the cells involved in the immune system from diagrams

put the steps of immune system response in the appropriate order

distinguish between primary and secondary immune responses and

describe why an infected person will feel sick shortly after infection and why this feeling of sickness will dissipate.

In most cases, when a new infectious agent gets into your body, the bacteria or viruses are never able to proliferate because the phagocytic cells of your innate immune system recognize and destroy many common benign pathogens before you can get sick. This innate response is not very specific and cannot protect us from all pathogens, but it can activate the adaptive immune system when a more powerful immune response is needed. When the infectious agent is able to proliferate, the cells (T & B) and proteins (antibodies) of the adaptive immune system efficiently distinguish between self and nonself (the infectious agent) cells and mount an immune attack directed specifically at that particular infectious agent. The adaptive immune response is, however, relatively slow to develop the first time a particular infectious agent is detected (the primary response). After detection of the infectious agent, it takes time to develop a specific response that has mobilized a sufficient number of antibodies and immune cells during that time, the infectious agent can proliferate and make you sick. Eventually, your specific immune response to that specific infectious agent will trigger the production of antibodies that help your immune system fight off the pathogen. Additionally, in the process of making antibodies, your adaptive immune system will have made memory cells that will allow you to mount a rapid immune response the next time you are exposed to the infectious agent (secondary infection). This response typically happens so fast that the infectious agent cannot proliferate, and usually you do not get sick.

For a Bacterial Infection

Add the bacterial starter kit to your body bag (Table 1). At this point, there are four types of cards in the body bag: (1) three pathogens, (2) one macrophage, (3) one B cell, and (4) one helper T cell. The body bag represents your body, and the playing cards are the immune cells and infectious agents that are circulating in your body and doing battle.


Bekijk de video: Uitleg examenstof biologie door SSL: de lever (December 2021).