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Kuby IMMUNOLOGYSixth Edition

Kindt • Goldsby • Osborne

Chapter 2:Cells and Organs

of the Immune System

Copyright © 2007 by W. H. Freeman and Company

Review questions

• Compare and contrast lymphocytes and macrophages, discussing both morphological and functional aspects of their role in immunityimmunity.

• Compare the structure and function of the thymus and lymph node, IN DETAIL!! In addition, label the structures, describe the cells present and their activities.

questions

• Compare the primary and secondary immune response to the primary and secondary lymphoid organs.

• Is it possible for a clinical test to have high• Is it possible for a clinical test to have high sensitivity but low specificity?  Explain.

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CELLS AND ORGANS OF THE IMMUNE SYSTEM

Leukocytes

Immune organs

• Primary organs: development and maturation• Thymus• Bone marrow• Secondary organs: Ag trapping and• Secondary organs: Ag trapping and presentation

• Lymph nodes• Spleen

Primary vs. secondary

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LeukocytesLeukocytes

• Adaptive: lymphocytes

• Others: accessories– Activation

C ki– Cytokines

Hematopoiesis

• Formation and development of red and white blood cells

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HematopoiesisHow to study hematopoiesis?

• HIM environment: hematopoietic‐inducing microenvironment

• Is a matrix of stromal cellsF t ll– Fat cells

– Endothelial cells

– Fibroblasts

– Macrophages

In vitro: Cell Culture SEM of cultured cells

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Hematopoietic Cytokines

• Detected by cell culture

• Survival, proliferation, differentiation, maturation

S ifi d l ll• Specific receptors develop on target cells

• CSF and EPO

Transcription factors

How to study genetic factors?

• Knock‐out mice

• Specific gene inactivated

• Determine how it affects immune response

Maintaining steady state:hematopoietic homeostasis

• Cell life ranges from days to years• Control cytokine production by bone marrow stromal cells

• Control cytokine production by activated T’sControl cytokine production by activated T s and macrophages

• Regulate expression of receptors for cytokines in stem cells and progenitor cells

• Removal by programmed cell death

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Apoptosis

Normal/Apoptosis

Genes

B cell regulation by apoptosis

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Stem cellenrichment

Results measured

reconstitutionStem cell uses

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Transplants

• Autologous

• Syngeneic

• Allogeneic

• Graft vs. Host  Disease (GVHD)

Blood cell counts

Cells of the immune system Activation: Cell cycle

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Lymphocyte types

B‐lymphocytes

• Review

• APC class II MHC

• C’receptor (CD 35 & 21)

• IgG receptor (CD32)

• Recognize Th (CD40)

• B7 attach to TH

T‐lymphocytes

• Review

• TCR

• CD4

• CD8

• CD28 (receptor for B7 on APC)

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T‐helper cells

• Th‐1 response

• Inflammation: activates T cells and macs

• Th‐2 response

• Activates B cells and immune responses dependent on Abs

Cytotoxic T cells

• CD8

• Types of cells attacked

• MHC class I restricted

Natural Killer Cells

• Large granular lymphocytes

• Cytotoxic

• 5‐10% of human lymphocytes

• ADCC (antibody‐dependent cell‐mediated cytotoxicity) through CD16 attachment to Fc region of Ab

Monocyte

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Macrophage SEM macrophage

Types of macrophages

• P. 36

• Alveolar (lung)

• Histiocytes (connective tissue)

• Kupffer cells (liver)

• Mesangial (kidney)

• Microglial (brain)

• Osteoclasts (bone)

Functions

• Sustained, repeated phagocytosis

• Process and present Ag (form and dosage)

• Amplify response by releasing mediators

• Control inflammation

• Repair tissue by removing dead and dying tissue

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MAC Activation

• Causes– Phagocytosis

– Cytokines: gamma interferon from Tcell

– endotoxins

• ResultsResults– Better APC activity

– More phagocytosis.

– Greater killing

– More inflammation

Exogenous processing

antimicrobialsCh 3

Oxygen‐dependent

• Respiratory burst

• Catalase: O2              O`2 (superoxide anion) 

• Nitric oxide synthase (NOS)

ch3

• Arginine + O2 + NADPH = NO (nitric oxide)

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Oxygen‐independent

• Lysozyme

• Defensins (cell‐membrane disruption)

• TNF‐alpha (tumor necrosis factor)

Factors

ch3

PMN Eosinophil

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BasophilDendritic lineage

Follicular dendritic cell: NOT APCHuman Lymphoid System

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Immune organs

• Primary: development and maturation

• Thymus

• Bone marrow

• Secondary: Ag trapping and presentation

• Lymph nodes

• Spleen

ORGANS

• Primary

• Secondary

• Tertiary: cutaneous ‐associated

• Immunocompetence

Thymusbilobed

Thymus

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T cells

• Self‐MHC restricted: keep T cells that only respond to MHC’s that match self

• Self‐tolerant: destroy T‐cells that match both self MHC and self antigensself MHC and self antigens

Age changes

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Lymphatic system

• Definition (know these)– Plasma

– Interstitial fluid

– Lymphatic vessels

– Thoracic duct

Secondary lymph organs contain:

• Primary follicle

• Secondary follicle– Germinal center

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Secondary lymphoid follicleLymph node diagram

Human Lymphoid System

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details

Spleen overview Spleen detail

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tonsils adenoids

Peyer’s patch M cells

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Antigen transportevolution