Βιολογία γενικής παιδείας τάξη Γ

Transcript

1 Βιολογία γενικής παιδείας τάξη Γ Παραδόσεις του μαθήματος Επιμέλεια: Γιάννης Αργύρης Βιολόγος M.Sc. Καθηγητής 3 ου Γεν. Λυκ. Ηλιούπολης

2 Κεφάλαιο 1ο Άνθρωπος και υγεία 2. Μηχανισμοί Άμυνας του Ανθρώπινου Οργανισμού Βασικές Αρχές Ανοσίας

3 Η επιβίωση του ανθρώπινου οργανισμού εξαρτάται από τη συντονισμένη λειτουργία των ιστών και των οργάνων του, καθώς και την προστασία του από εξωτερικούς παράγοντες. Στους εξωτερικούς παράγοντες αυτούς ανήκουν και οι παθογόνοι μικροοργανισμοί ή ουσίες που παράγονται από αυτούς (τοξίνες). 3

4 Το αίμα αποτελεί το βασικότερο παράγοντα οργάνωσης της άμυνας (ειδικής και µηειδικής) του ανθρώπινου οργανισμού. 1. Με τα έμμορφα συστατικά του (κύτταρα) 2. και µετασυστατικάτουπλάσματος. Όλα τα κύτταρα που συμμετέχουν στους μηχανισμούς άμυνας του οργανισμού µας (ουδετερόφιλα, μονοκύτταρα, λεμφοκύτταρα, κ.ά.), προκύπτουν από τη διαφοροποίηση πολυδύναμων αιμοποιητικών κυττάρων, τα οποία βρίσκονται στον ερυθρό μυελό των οστών, ο οποίος αποτελεί το κέντρο της αιμοποίησης. 4

5 Το Αμυντικό Σύστημα του Ανθρώπου I. Μη ειδική άμυνα Αποτελείται από τους εξωτερικούς αμυντικούς μηχανισμούς (που παρεμποδίζουν την είσοδο μικροοργανισμών στον οργανισμό μας) και τους εσωτερικούς αμυντικούς μηχανισμούς (οι οποίοι αντιμετωπίζουν τους μικροοργανισμούς μετά την είσοδό τους στον οργανισμό μας). 5

6 Εξωτερικοί αμυντικοί μηχανισμοί α. Δέρμα Κεράτινη στοιβάδα επιδερμίδα δερμίδα Σμηγματογόνος αδένας Ιδρωτοποιός αδένας 6

7 α. Μέσω της κεράτινης στοιβάδας. β. Μέσω των ουσιών που παράγονται από τους ιδρωτοποιούς και σμηγματογόνους αδένες όπως λυσοζύμη, γαλακτικό οξύ κ.λ.π.. γ. Μέσω πλήθους μικροοργανισμών οι οποίοι φιλοξενούνται στην επιφάνεια του δέρματος και δρουν ανταγωνιστικά στους παθογόνους. 7

8 Βλεννογόνοι Μέσω της εκκρινόμενης βλέννας και του τριχοφόρου επιθηλίου. (στον βλεννογόνο του στομάχου εκκρίνεται HCl που καταστρέφει τα περισσότερα από τα μικρόβια που εισέρχονται με την τροφή). 8

9 Εσωτερικοί αμυντικοί μηχανισμοί Είδη λευκών αιμοσφαιρίων ουδετερόφιλο βασεόφιλο μακροφάγο λεμφοκύτταρο 9

10 1. Φαγοκυττάρωση Επιτυγχάνεται μέσω μιας κατηγορίας λευκών αιμοσφαιρίων και διακρίνονται σε ουδετερόφιλα και μονοκύτταρα. Τα ουδετερόφιλα φαγοκυτταρώνουν υλικά που προσδένονται στους υποδοχείς της μεμβράνης τους. Τα μονοκύτταρα διαφοροποιούνται σε μακροφάγα και εγκαθίστανται στους ιστούς και δρουν φαγοκυτταρώνοντας τον μικροοργανισμό εκθέτοντας παράλληλακάποιατμήματάτουστηνεπιφάνειάτους. 10

11 Φαγοκύτταρο βακτήριο 11

12 2. Φλεγμονώδης αντίδραση Περιλαμβάνει σειρά συμπτωμάτων όπως το κοκκίνισμα και αύξηση θερμοκρασίας στην περιοχή της φλεγμονής, καθώς και οίδημα (πρήξιμο) και πόνος. Τα ουδετερόφιλα είναι τα κύρια ρυθμιστικά κύτταρα στην (οξεία) φλεγμονή. 12

13 φαγοκύτταρο 13

14 Η σειρά των επί μέρους διαδικασιών της φλεγμονώδους αντίδρασης έχει ως εξής: Είσοδος μικροοργανισμών μετά από τραύμα του δέρματος. Κοκκίνισμα, πρήξιμο, πόνος Αγγειοδιαστολή συσσώρευση αίματος Πύον (νεκροί μικροοργανισμοί και ιστοί) Φαγοκυττάρωση, προσέλκυση (χημειοτακτικά) νέων φαγοκυττάρων στην περιοχή της φλεγμονής. Πήξιμο αίματος (μέσω πλέγματος πρωτεϊνικής σύστασης του ινώδους) 14

15 Χημειοταξία 15

16 3.Πυρετός Ορόλοςτου: εμποδίζει την ανάπτυξη και τον πολλαπλασιασμό των βακτηρίων. παρεμποδίζει τη λειτουργία των ενζύμων των κυττάρων, το οποίο έχει ως αποτέλεσμα την αναστολή του πολλαπλασιασμού των ιών (επειδή χρησιμοποιούν τα κύτταρα ως ξενιστές). ενισχύει τη δράση των φαγοκυττάρων. 16

17 4. Αντιμικροβιακές ουσίες α. Οι ιντερφερόνες (α, β, γ,) Οι ιντερφερόνες παράγονται από κύτταρα που έχουν προσβληθεί από κάποιο ιό. Αρχικά ανιχνεύονται στο κυτταρόπλασμα του μολυσμένου από ιό κυττάρου. Σε επόμενο στάδιο απελευθερώνονται στο μεσοκυττάριο υγρό και από εκεί έχουν τη δυνατότητα να συνδεθούν με τους κατάλληλους υποδοχείς, που βρίσκονται στην πλασματική μεμβράνη των γειτονικών «υγιών» κυττάρων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή άλλων πρωτεϊνών που παρεμποδίζουν τον πολλαπλασιασμό των ιών, όταν αυτός κατορθώσει να προσβάλλει αυτά τα κύτταρα. 17

18 β. Συμπλήρωμα (σύστημα 20 πρωτεϊνών του ορού του αίματος με αντιμικροβιακή δράση.) γ. Προπερδίνη (σύστημα τριών πρωτεϊνών του ορού του αίματος δρουν μαζί με το συμπλήρωμα για την καταστροφή των μικροβίων. 18

19 II. Ειδική άμυνα α). Αντιγόνο: είναικάθετιπουαναγνωρίζεταισαν «ξένο» από το ανοσοποιητικό σύστημα και είναι ικανό να προκαλέσει ανοσοβιολογική απόκριση. β). Ανοσία: είναι η ικανότητα του οργανισμού να αντιδρά απέναντι σε κάθε αντιγόνο, παράγοντας εξειδικευμένα κύτταρα (π.χ. λεμφοκύτταρα) και κυτταρικά προϊόντα (π.χ. αντισώματα), με σκοπό να το εξουδετερώσει. 19

20 Σαν αντιγόνο χαρακτηρίζεται ένας ολόκληρος μικροοργανισμός (ιός, βακτήριο, ), τμήμα του, ή και τοξικές ουσίες που παράγονται από αυτόν. Επίσης σαν αντιγόνα μπορούν να δράσουν ουσίες όπως η γύρη, φάρμακα, συστατικά τροφής, κύτταρα ή ορός άλλου οργανισμού (π.χ. μεταμοσχευμένα). 20

21 Χαρακτηριστικά μηχανισμών ειδικής άμυνας Περιλαμβάνει: α). την εξειδίκευση δηλαδή τα προϊόντα της ανοσολογικής αντίδρασης θα δράσουν μόνο εναντίον του αντιγόνου που την προκάλεσε, καθώς και β).την διαδικασία μνήμης, ώστε να αντιδράσει άμεσα σε ενδεχόμενη δεύτερη προσβολή από το ίδιο αντιγόνο. 21

22 Ανοσολογικό σύστημα, κεντρικά και περιφερικά λεμφικά όργανα 1. Κεντρικά ή πρωτογενή λεμφικά όργανα. α. Θύμος αδένας Διαφοροποιούνται και ωριμάζουν τα λεμφοκύτταρα σε Τ λεμφοκύτταρα β. Μυελός των οστών Διαφοροποιούνται και ωριμάζουν τα λεμφοκύτταρα σε Β λεμφοκύτταρα. Η παραγωγή ώριμων Β ή Τ λεμφοκυττάρων από τα άωρα λεμφοειδή κύτταρα γίνεται ανεξάρτητα από την παρουσία ή όχι αντιγόνου. 22

23 2. Περιφερικά ή δευτερογενή λεμφικά όργανα. α. λεμφαδένες β. σπλήνας γ. αμυγδαλές δ. λεμφικός ιστός γαστρεντερικού σωλήνα. Τα περιφερικά λεμφικά όργανα εφοδιάζονται με λεμφοκύτταρα από τα κεντρικά όργανα, όμως η διαφοροποίηση των λεμφοκυττάρων εξαρτάται από την παρουσία και επίδραση των αντιγόνων που συγκεντρώνονται και παγιδεύονται εκεί. 23

24 Βοηθητικά Τ λεμφοκύτταρα (ή ΤΗ, ήτ4). Αυτά ενεργοποιούνται από το τμήμα του αντιγόνου που έχει εκτεθεί στην επιφάνεια των μακροφάγων. Στη συνέχεια ενεργοποιούν τα Β λεμφοκύτταρα, ή άλλα είδη των Τ λεμφοκυττάρων, μέσω ουσιών που εκκρίνουν (κυτοκίνες, ) Κυτταροτοξικά Τ λεμφοκύτταρα (ή ΤC, ήτ8). Αυτά ενεργοποιούνται από τα βοηθητικά Τ λεμφοκύτταρα, έχοντας ως στόχο να καταστρέψουν καρκινικά κύτταρα, κύτταρα κατεστραμμένα από ιό, ή ακόμα κύτταρα που προέρχονται από μεταμοσχευμένους ιστούς (άλλου οργανισμού δότη), ο οποίος δεν είναι πλήρως ιστοσυμβατός με αυτόν του δέκτη. Τ λεμφοκύτταρα μνήμης (TH, και TC). Τακύτταρααυτάπαράγονται μετά την έκθεση του οργανισμού σε κάποιο αντιγόνο. Αυτά έχουν την ικανότητα να ενεργοποιηθούν άμεσα, σε επόμενη έκθεση του οργανισμού στο ίδιο αντιγόνο. Τα Κατασταλτικά Τ λεμφοκύτταρα (ΤS) σταματούν την ανοσολογική αντίδραση μετά την επιτυχή αντιμετώπιση του αντιγόνου. 24

25 Τα Β λεμφοκύτταρα παράγονται και διαφοροποιούνται στον μυελό των οστών. Συνθέτουν και παρουσιάζουν στην επιφάνειά τους ειδικές πρωτεΐνες τις ανοσοσφαιρίνες ή αντισώματα. Μετάτηνσύνδεσητωνανοσοσφαιρινώντηςεπιφάνειάςτουςμετο αντιγόνο, το Β λεμφοκύτταρο υφίσταται μία σειρά από διαδοχικές διαιρέσεις, από τις οποίες παράγονται οι παρακάτω κατηγορίες κυττάρων: 1. Τα πλασματοκύτταρα, που παράγουν και εκκρίνουν μεγάλες ποσότητες αντισωμάτων, ίδιεςμεαυτέςπουυπήρχανστοαρχικό Β λεμφοκύτταρο από το οποίο προέρχονται. 2. Σε Β λεμφοκύτταρα μνήμης, τα οποία θα ενεργοποιηθούν σε επόμενη έκθεση του οργανισμού στο ίδιο αντιγόνο. 25

26 Αντισώματα Ένα αντίσωμα (ανοσοσφαιρίνη) αποτελείται από τέσσερις πολυπεπτιδικές αλυσίδες, δύο μεγάλες και δύο μικρές. Οι μεγάλες πολυπεπτιδικές αλυσίδες ονομάζονται βαριές και οι μικρές ελαφριές. Οι αλυσίδες αυτές συνδέονται μεταξύ τους µε ομοιοπολικούς δεσμούς και σχηματίζουν ένα μόριο που μοιάζει µεσφεντόναήµετογράμμαυ. 26

27 Η σύνδεση αντιγόνου αντισώματος έχει ως αποτέλεσμα: 1. την ενεργοποίηση του συμπληρώματος, 2. την αδρανοποίηση των παραγόμενων τοξινών, 3. την αναγνώριση του μικροοργανισμού από τα μακροφάγα µε σκοπό την ολοκληρωτική του καταστροφή. 27

28 Παραγωγή και διαφοροποίηση των Β και Τ λεμφοκυττάρων. 28

29 Χυμική και κυτταρική ανοσία. 29

30 Πρωτογενής ανοσολογική απόκριση Στάδιο 1 ο : Ενεργοποίηση Τ Η λεμφοκυττάρων Τα μακροφάγα έχουν εκθέσει στην επιφάνειά τους αντιγονικά τμήματα του μικροοργανισμού μετά την φαγοκυττάρωσή του. Το αντιγονικό τμήμα αυτό είναι ενωμένο με κάποια επιφανειακή πρωτεΐνη των μακροφάγων που είναι χαρακτηριστική για κάθε άτομο και ονομάζεται αντιγόνο ιστοσυμβατότητας. Τα μακροφάγα λειτουργούν και σαν αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα. 30

31 1ο στάδιο: ενεργοποίηση των βοηθητικών (Τ Η ) λεμφοκυττάρων. αντιγόνο Αντιγόνο ιστοσυμβατότητας βακτήριο 31

32 αντιγόνο T H λεμφοκύτταρο Μακροφάγο αντιγονοπαρουσιαστικό κύτταρο 32

33 Πως γίνεται η ενεργοποίηση των Τ4 βοηθητικών μέσω του MHC II 33

34 Στάδιο 2ο α. Ενεργοποίηση των Β λεμφοκυττάρωνχυμική ανοσία. Τα Β λεμφοκύτταρα ενεργοποιούνται από τις χημικές ουσίες που εκκρίνουν τα Τ Η λεμφοκύτταρα και αφού πολλαπλασιαστούν διαφοροποιούνται σε Β λεμφοκύτταρα μνήμης και πλασματοκύτταρα τα οποία παράγουν και εκκρίνουν μεγάλες ποσότητες αντισωμάτων. 34

35 Ενεργοποίηση Β λεμφοκυττάρου από το ενεργοποιημένο ΤΗ λεμφοκύτταρο μέσω εκκρινόμενων χημικών ουσιών (όπως οι ιντερλευκίνες). Εκκρίνει χημ. ουσίες Ενεργοποιημένο T H λεμφοκύτταρο Β λεμφοκύτταρο Εικ 35

36 Ενεργοποιημένο Β λεμφοκύτταρο Όταν το ενεργοποιημένο Β λεμφοκύτταρο έρθει σε επαφή με το αντιγόνο που προκάλεσε την ενεργοποίησή του θα διαφοροποιηθεί σε Β λεμφoκύτταρα μνήμης και σε πλασματοκύτταρα. βακτήριο 36

37 Πως ενεργοποιούνται τα Β λεμφοκύτταρα και πως παράγονται τα κατάλληλα αντισώματα 37

38 βακτήριο μακροφάγο αντίσωμα βακτήριο Εικόνα 12 38

39 β. Ενεργοποίηση των Τ λεμφοκυττάρωνκυτταρική ανοσία. Μαζί με τα Β ενεγοποιούνται και τα Τ C κυτταροτοξικά λεμφοκύτταρα. Αυτά θα δράσουν όταν το αντιγόνο προέρχεται από ένα καρκινικό κύτταρο, κύτταρο από μεταμοσχευμένο ιστό «ξένου» οργανισμού, ή κύτταρο μολυσμένο από ιό. Η καταστροφή των κυττάρων στόχων γίνεται μέσω χημικών ουσιών που εκκρίνονται από τα Τ C λεμφοκύτταρα (κυτοκίνες, ένζυμα,..). 39

40 Ενεργοποίηση των Τ κυτταροτοξικών (Τ8) μέσω του MHC I 3ο ε. λ. Ηλιούπολης επιμέλεια: Αργύρης Γιάννης 40

41 Στάδιο 3 ο : Τερματισμός της ανοσολογικής απόκκρισης. Μέσω προϊόντων της ανοσολογικής απόκρισης και των κατασταλτικών Τ λεμφοκυττάρων αυτή ολοκληρώνεται και σταματά. 41

42 Δευτερογενής ανοσολογική απόκριση δευτερογενής ανοσοβιολογική απόκριση, 2 ης έκθεσης στο Α αντιγόνο Ποσότητα αντισωμάτων πρωτογενής ανοσοβιολογική απόκριση, στο Β αντιγόνο Πρωτογενής ανοσοβιολογική απόκριση στο Α αντιγόνο Πρωτογενής ανοσοβιολογική απόκριση στο Β αντιγόνου Χρόνος (ημέρες) Η δευτερογενής ανοσολογική απόκριση ενεργοποιείται κατά την επαφή του οργανισμό με το ίδιο αντιγόνο για δεύτερη ή επόμενη φορά. Ξεκινά άμεσα η παραγωγή αντισωμάτων από τα κύτταρα μνήμης. 42

43 Τύποι ανοσίας 1. Ενεργητική: με φυσικό τρόπο (επαφή με αντιγόνο του περιβάλλοντος) ήμετεχνητό τρόπο (εμβόλια). 2. Παθητική: με χορήγηση έτοιμων αντισωμάτων (οροί) ήμέσωμεταφοράς έτοιμων αντισωμάτων της μητέρας στο έμβρυο (μέσω πλακούντα) ήστονεογνό(μέσω του θηλασμού). 43

44 Αυτοάνοσα νοσήματα Είναι παθολογικές καταστάσεις κατά τις οποίες ο οργανισμός στρέφεται εναντίον των δικών του συστατικών μέσω του ανοσοποιητικού του συστήματος. Έχουν ακόμη αδιευκρίνιστη αιτιολογία. 44

45 Πιθανές εξηγήσεις μπορεί να είναι: 1. Είσοδος ιού που «δανείζεται» πρωτεΐνες από το κύτταροξενιστή με αποτέλεσμα το ανοσολογικό σύστημα να στρέφεται και εναντίον των κυττάρων αυτών. 2. Τα Τ λεμφοκύτταρα δεν έχουν «μάθει» να ξεχωρίζουν κάποια συστατικά των κυττάρων του οργανισμού με αποτέλεσμα να αναγνωρίζονται σαν «ξένα». 3. Αν μεταβληθεί κάποιο συστατικό των κυττάρων μπορεί να αναγνωριστεί επίσης σαν «ξένο». 4. Λόγω κακής αιμάτωσης κάποιων ιστών (π.χ. ανάπτυξη καταρράκτη) 45

46 Αλλεργία Αλλεργία Αλλεργιογόνο T H λεμφοκύτταρο Μακροφάγο αντιγονοπαρουσιαστικό κύτταρο Εικ. 15. Η πρώτη επαφή με αλλεργιογόνο οδηγεί σε ευαισθητοποίηση. 46

47 1. ευαισθητοποίηση Εικ. 16. Εκκρίνει χημ. ουσίες Παραγωγή έκκριση ανοσοσφαιρινών IgE Ενεργοποιημένο T H λεμφοκύτταρο Β λεμφοκύτταρο Ανοσοσφαιρίνες IgE 2. Δεύτερη επαφή με το ίδιο αλλεργιογόνο αλλεργιογόνο IgE Υποδοχέας Fc Εικ. 17. Βασεόφιλο (μαστοκύτταρο, ή σιτευτικό) εμφανίζεται σε δεύτερη επαφή με το ίδιο αλλεργιογόνο και εκκρίνει μεσολαβητές (π.χ. ισταμίνη, κυτοκίνες κ.λ.π. ) προκαλώντας αλλεργικά συμπτώματα. 47

48 Μεταμοσχεύσεις Απόρριψη μοσχευμάτων Η απόρριψη οφείλεται στην ύπαρξη αντιγόνων ιστοσυμβατότητας στους ιστούς των μοσχευμάτων του δότη, τα οποία διαφέρουν από τα αντίστοιχα του δέκτη. Για να ξεπεραστεί το πρόβλημα κατ αρχήν χρησιμοποιούνται ιστοί με μικρές διαφορές στα αντιγόνα ιστοσυμβατότητας και παράλληλα χορηγούνται ανοσοκατασταλτικά φάρμακα στον δέκτη. 48