Immunopathology - Immune System Diseases
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This document provides an overview of immunopathology, explaining the immune system's mechanisms and diseases. It discusses innate and adaptive immunity, and highlights the important cells and molecules involved. It's suitable for undergraduate biology studies.
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I M M U N O P A T H O L O G Y T h e i m m u n e s y s t e m i s m a d e o f c o l l e c t i o n o f c e l l s a n d m o l e c u l e s t h a t a r e r e s p o n s i b l e f o r d e f e n d i n g t h e b o d y a g a i n s t p a t h o g e n i c m i c r o b e s i n t h e e n v i r o n m e n t . D i s e...
I M M U N O P A T H O L O G Y T h e i m m u n e s y s t e m i s m a d e o f c o l l e c t i o n o f c e l l s a n d m o l e c u l e s t h a t a r e r e s p o n s i b l e f o r d e f e n d i n g t h e b o d y a g a i n s t p a t h o g e n i c m i c r o b e s i n t h e e n v i r o n m e n t . D i s e a s e s o f i m m u n i t y r a n g e f r o m t h o s e c a u s e d b y “ t o o l i t t l e ” t o t h o s e c a u s e d b y “ t o o m u c h o r i n a p p r o p r i a t e ” i m m u n e a c t i v i t y . D e f i c i e n c i e s i n i m m u n e d e f e n s e s r e s u l t i n a n i n c r e a s e d s u s c e p t i b i l i t y t o i n f e c t i o n s . O n t h e o t h e r h a n d , t h e i m m u n e s y s t e m i t s e l f i s t h e c a u s e o f s o m e o f t h e m o s t s e r i o u s d i s e a s e s . W h e n t h e i m m u n e s y s t e m i s i n a p p r o p r i a t e l y a c t i v a t e d i t c a n a t t a c k t h e h o s t ’ s t i s s u e a n d c a u s e a u t o i m m u n i t y . I N N A T E A N D A D A P T I V E I M M U N I T Y T h e i m m u n e s y s t e m i s d i v i d e d i n t o t h e I n n a t e i m m u n i t y a n d t h e a d a p t i v e i m m u n i t y . I n n a t e i m m u n i t y ( a l s o c a l l e d n a t u r a l ) i s m e d i a t e d b y c e l l s a n d p r o t e i n s t h a t a r e a l w a y s p r e s e n t a n d r e a d y t o f i g h t a g a i n s t m i c r o b e s . I n n a t e i m m u n i t y t h e m a j o r c o m p o n e n t s o f t h e i n n a t e i m m u n i t y a r e1 - E p i t h e l i a l b a r r i e r s o f t h e s k i n , g a s t r o i n t e s t i n a l t r a c t , a n d r e s p i r a t o r y t r a c t . T h e yp r e v e n t m i c r o b e e n t r y i n t o t h e b o d y .2 - P h a g o c y t i c l e u k o c y t e s ( n e u t r o p h i l s a n d m a c r o p h a g e s ) ;3 - N a t u r a l k i l l e r ( N K ) c e l l ; a s p e c i a l i z e d c e l l t y p e . A n d4 - C i r c u l a t i n g p l a s m a p r o t e i n s , l i k e p r o t e i n s o f t h e c o m p l e m e n t s y s t e m . A d a p t i v e i m m u n i t y I t i s m o r e s p e c i a l i z e d a n d p o w e r f u l ( a l s o c a l l e d a c q u i r e d o r s p e c i f i c i m m u n i t y ) . A d a p t i v e i m m u n i t y i s n o r m a l l y s i l e n t a n d b e c o m e a c t i v e b y t h e p r e s e n c e o f i n f e c t i o u s a g e n t s . T h e c o m p o n e n t s o f t h e a d a p t i v e i m m u n e s y s t e m a r e l y m p h o c y t e s a n d t h e i r p r o d u c t s . T h e r e a r e t w o t y p e s o f a d a p t i v e i m m u n e r e s p o n s e s :A - H u m o r a l i m m u n i t y , m e d i a t e d b y a n t i b o d i e s t h a t a r e p r o d u c e d b y B l y m p h o c y t e s .B - C e l l - m e d i a t e d i m m u n i t y , m e d i a t e d b y T l y m p h o c y t e s . T l y m p h o c y t e s w o r k b ye i t h e r d i r e c t l y k i l l i n g i n f e c t e d c e l l s ( b y c y t o t o x i c T l y m p h o c y t e s ) o r v i a t h ep r o d u c t i o n o f s o l u b l e p r o t e i n m e d i a t o r s c a l l e d c y t o k i n e s ( m a d e b y h e l p e r T c e l l s ) .C y t o k i n e s c a n a c t i v a t e p h a g o c y t e s t o k i l l i n g e s t e d m i c r o b e s , C E L L S O F T H E I M M U N E S Y S T E M T h e c e l l s o f t h e i m m u n e s y s t e m c o n s i s t o f l y m p h o c y t e s , s p e c i a l i z e d a n t i g e n - p r e s e n t i n g c e l l s , w h i c h c a p t u r e a n d d i s p l a y m i c r o b i a l a n d o t h e r a n t i g e n s t o t h e l y m p h o c y t e s ; a n d v a r i o u s e f f e c t o r c e l l s , w h o s e f u n c t i o n i s t o e l i m i n a t e m i c r o b e s a n d o t h e r a n t i g e n s . M a c r o p h a g e s a n d N e u t r o p h i l s a r e a l s o c e l l s o f t h e i m m u n e s y s t e m b u t a r e n o t i n c l u d e d i n t h i s d i s c u s s i o n . L Y M P H O C Y T E L y m p h o c y t e s a r e p r e s e n t i n t h e c i r c u l a t i o n a n d i n v a r i o u s l y m p h o i d o r g a n s . A l t h o u g h a l l l y m p h o c y t e s a p p e a r m o r p h o l o g i c a l l y i d e n t i c a l , t h e r e a r e a c t u a l l y s e v e r a l t y p e s o f l y m p h o c y t e p o p u l a t i o n s . T l y m p h o c y t e s m a t u r e i n t h e t h y m u s , w h e r e a s B l y m p h o c y t e s m a t u r e i n t h e b o n e m a r r o w . E a c h l y m p h o c y t e h a s a u n i q u e D N A r e a r r a n g e m e n t ( a n d h e n c e a u n i q u e a n t i g e n r e c e p t o r ) . T L y m p h o c y t e s T l y m p h o c y t e s a r e d i v e r s e g r o u p o f c e l l s w h i c h c o n s t i t u t e a b o u t 7 5 % o f t h e l y m p h o c y t e s i n p e r i p h e r a l b l o o d a n d a r e t h e m a j o r l y m p h o c y t e p o p u l a t i o n i n s p l e e n a n d i n t e r - f o l l i c u l a r z o n e s o f l y m p h n o d e s . T c e l l s c a n n o t d e t e c t f r e e c i r c u l a t i n g a n t i g e n s o w n t h e i r o w n , t h e a n t i g e n s n e e d t o b e p r e s e n t e d t o t h e m b y t h e A P C s . M o s t T c e l l s r e c o g n i z e f r a g m e n t s o f a n t i g e n s b o u n d t o t h e m a j o r h i s t o c o m p a t i b i l i t y c o m p l e x ( M H C ) o f t h e A P C s a n d o t h e r n u c l e a t e d c e l l s t h r o u g h t h e T c e l l r e c e p t o r ( T C R ) . W e h a v e d i f f e r e n t t y p e s o f T c e l l s :1 - C D 4 + T c e l l s a r e c a l l e d “ h e l p e r ” T c e l l s b e c a u s e t h e y h e l p B c e l l s t o p r o d u c e a n t i b o d i e s a n d a l s o h e l p m a c r o p h a g e s t o d e s t r o y m i c r o b e s . I n H I V p o s i t i v e p a t i e n t s C D 4 + h e l p e r c e l l s a r e d e s t r o y e d b y t h e H I V v i r u s . T h i s r e s u l t s i n a c q u i r e d i m m u n e d e f i c i e n c y .2 - C D 8 + T c e l l s a r e c a l l e d “ c y t o t o x i c ” T l y m p h o c y t e s ( C T L s ) b e c a u s e t h e y d i r e c t l y k i l l v i r u s - i n f e c t e d c e l l s a n d t u m o r c e l l s . 3 - A n o t h e r p o p u l a t i o n o f T c e l l s t h a t f u n c t i o n s t o s u p p r e s s i m m u n e r e s p o n s e s i s t h a t o f r e g u l a t o r y ( S u p p r e s s o r T c e l l s ) . 4 - A s m a l l p o p u l a t i o n o f T c e l l s c a l l e d N K T ( n a t u r a l k i l l e r T ) c e l l s p l a y a r o l e i n d e f e n s e a g a i n s t s o m e i n f e c t i o n s . B L y m p h o c y t e s B o n e m a r r o w – d e r i v e d B l y m p h o c y t e s a r e t h e c e l l s t h a t p r o d u c e a n t i b o d i e s a n d r e s p o n s i b l e f o r h u m o r a l i m m u n i t y . B c e l l s m a k e u p 1 0 - 2 0 % o f t h e c i r c u l a t i n g p e r i p h e r a l l y m p h o c y t e p o p u l a t i o n . T h e y a l s o a r e p r e s e n t i n b o n e m a r r o w a n d i n t h e f o l l i c l e s o f p e r i p h e r a l l y m p h o i d t i s s u e s . T c e l l s c a n r e c o g n i z e o n l y M H C - a s s o c i a t e d p e p t i d e s ; w h i l e B c e l l s c a n r e c o g n i z e a n d r e s p o n d t o m a n y m o r e c h e m i c a l s t r u c t u r e s , i n c l u d i n g s o l u b l e o r c e l l - a s s o c i a t e d p r o t e i n s , l i p i d s , p o l y s a c c h a r i d e s , n u c l e i c a c i d s , a n d s m a l l c h e m i c a l s . W h e n B c e l l s a r e s t i m u l a t e d , t h e y d i f f e r e n t i a t e i n t o p l a s m a c e l l s , w h i c h s e c r e t e l a r g e a m o u n t s o f a n t i b o d i e s . T h e r e a r e f i v e c l a s s e s o f i m m u n o g l o b u l i n s . T h e s e i m m u n o g l o b u l i n s a r e I g G , I g M , a n d I g A ( t h e s e t h r e e t y p e s c o n s t i t u t e m o r e t h a n 9 5 % o f c i r c u l a t i n g a n t i b o d i e s ) , I g D & I g E . I g A i s t h e m a j o r t y p e i n m u c o s a l s e c r e t i o n s ; I g E i s p r e s e n t i n t h e c i r c u l a t i o n a t v e r y l o w c o n c e n t r a t i o n s a n d a l s o i s f o u n d a t t a c h e d t o t h e s u r f a c e s o f m a s t c e l l s ; a n d I g D i s e x p r e s s e d o n t h e s u r f a c e o f B c e l l s . N A T U R A L K I L L E R C E L L S N a t u r a l k i l l e r ( N K ) c e l l s a r e l y m p h o c y t e s a n d p a r t o f t h e i n n a t e i m m u n i t y . A N T I G E N - P R E S E N T I N G C E L L S T h e s e c e l l s c a p t u r e m i c r o b i a l a n t i g e n s a n d d i s p l a y t h e m t o l y m p h o c y t e s . D e n d r i t i c c e l l s ( D C s ) , a r e t h e b e s t e x a m p l e , t h e y d i s p l a y p r o t e i n a n t i g e n s t o i m m a t u r e T c e l l s t o i n i t i a t e i m m u n e r e s p o n s e s . D e n d r i t i c C e l l s a r e c e l l s w i t h d e n d r i t i c m o r p h o l o g y , t h e y o c c u r a s t w o f u n c t i o n a l l y d i s t i n c t t y p e s .1 - I n t e r - d i g i t a t i n g D e n d r i t i c c e l l s r e s i d e i n a n d u n d e r e p i t h e l i a , w h e r e t h e y c a nc a p t u r e e n t e r i n g m i c r o b e s ; a n e x a m p l e i s t h e L a n g e r h a n s c e l l o f t h e e p i d e r m i s .2 - F o l l i c u l a r d e n d r i t i c c e l l s ( F D C s ) . T h e s e c e l l s a r e l o c a t e d i n t h e g e r m i n a l c e n t e r so f l y m p h o i d f o l l i c l e s i n t h e s p l e e n a n d l y m p h n o d e s . T h e y d i s p l a y a n t i g e n s t oa c t i v a t e d B l y m p h o c y t e s i n l y m p h o i d f o l l i c l e s a n d p r o m o t e s e c o n d a r y a n t i b o d yr e s p o n s e s . O t h e r c e l l s c a n w o r k a s A n t i g e n - P r e s e n t i n g c e l l s , m a c r o p h a g e s i n g e s t m i c r o b e s a n d o t h e r p a r t i c u l a t e a n t i g e n s a n d d i s p l a y p e p t i d e s f o r r e c o g n i t i o n b y T l y m p h o c y t e s . T h e s e T c e l l s i n t u r n a c t i v a t e t h e m a c r o p h a g e s t o k i l l t h e m i c r o b e s . S U M M A R Y O F W O R K O F T H E I M M U N E S Y S T E M T h e p h y s i o l o g i c f u n c t i o n o f t h e i m m u n e s y s t e m i s d e f e n s e a g a i n s t i n f e c t i o u s m i c r o b e s T h e e a r l y r e a c t i o n t o m i c r o b e s i s m e d i a t e d b y t h e m e c h a n i s m s o f i n n a t e i m m u n i t y . T h e s e m e c h a n i s m s i n c l u d e e p i t h e l i a l b a r r i e r s , p h a g o c y t e s , N K c e l l s , a n d p l a s m a p r o t e i n s ( e . g . , o f t h e c o m p l e m e n t s y s t e m ) . T h e r e a c t i o n o f i n n a t e i m m u n i t y i s o f t e n m a n i f e s t e d a s i n f l a m m a t i o n . • T h e d e f e n s e r e a c t i o n s o f a d a p t i v e i m m u n i t y d e v e l o p s l o w l y , b u t a r e m o r e p o t e n t a n d s p e c i a l i z e d . • M i c r o b e s a n d o t h e r f o r e i g n a n t i g e n s a r e c a p t u r e d b y D C s a n d t r a n s p o r t e d t o l y m p h n o d e s , i n t h e n o d e s t h e a n t i g e n s a r e r e c o g n i z e d b y i m m a t u r e l y m p h o c y t e s . T h e l y m p h o c y t e s a r e a c t i v a t e d t o p r o l i f e r a t e a n d d i f f e r e n t i a t e i n t o e f f e c t o r a n d m e m o r y c e l l s . • C e l l - m e d i a t e d i m m u n i t y i s t h e r e a c t i o n o f T l y m p h o c y t e s , d e s i g n e d t o f i g h t c e l l - a s s o c i a t e d m i c r o b e s ( e . g . , m i c r o b e s i n t h e c y t o p l a s m o f i n f e c t e d c e l l s ) . H u m o r a l i m m u n i t y i s m e d i a t e d b y a n t i b o d i e s a n d i s e f f e c t i v e a g a i n s t e x t r a c e l l u l a r m i c r o b e s ( i n t h e c i r c u l a t i o n a n d m u c o s a l l u m e n s ) . • C D 4 + h e l p e r T c e l l s h e l p B c e l l s t o m a k e a n t i b o d i e s , a c t i v a t e m a c r o p h a g e s t o d e s t r o y i n g e s t e d m i c r o b e s , s t i m u l a t e l e u k o c y t e s a n d r e g u l a t e a l l i m m u n e r e s p o n s e s t o p r o t e i n a n t i g e n s . T h e f u n c t i o n s o f C D 4 + T c e l l s a r e m e d i a t e d b y s e c r e t e d p r o t e i n s c a l l e d c y t o k i n e s . C D 8 + C T L s k i l l c e l l s t h a t h a s i n t r a c e l l u l a r a n t i g e n s i n t h e c y t o p l a s m w h i c h a r e c o n s i d e r e d f o r e i g n ( e . g . , v i r u s - i n f e c t e d a n d t u m o r c e l l s ) . • A n t i b o d i e s s e c r e t e d b y p l a s m a c e l l s w o r k t h r o u g h d i f f e r e n t w a y s , t h e s e i n c l u d e a g g l u t i n a t i o n , p r e c i p i t a t i o n , o p s o n i z a t i o n , n e u t r a l i z a t i o n , l y s i s a n d a c t i v a t i o n o f t h e c o m p l e m e n t s y s t e m . A n t i b o d i e s a l s o c r e a t e p a s s i v e i m m u n i t y t o n e o n a t e s ( a n t i b o d i e s p a s s e d f r o m t h e m o t h e r ) . M a j o r H i s t o c o m p a t i b i l i t y C o m p l e x M o l e c u l e s ( M C H ) T h e M H C m o l e c u l e s a r e f u n d a m e n t a l t o T c e l l r e c o g n i t i o n o f a n t i g e n s . T h e h u m a n M H C , k n o w n a s t h e h u m a n l e u k o c y t e a n t i g e n ( H L A ) c o m p l e x , c o n s i s t s o f a c l u s t e r o f g e n e s o n c h r o m o s o m e 6 . M H C g e n e p r o d u c t s f a l l i n t o t w o m a i n c a t e g o r i e s o n t h e b a s i s o f t h e i r c h e m i c a l s t r u c t u r e , t i s s u e d i s t r i b u t i o n , a n d f u n c t i o n • C l a s s I M H C m o l e c u l e s . I n g e n e r a l , c l a s s I M H C m o l e c u l e s b i n d a n d d i s p l a y p e p t i d e s d e r i v e d f r o m p r o t e i n s s y n t h e s i z e d i n t h e c y t o p l a s m o f t h e c e l l ( e . g . , v i r a l a n t i g e n s ) . B e c a u s e c l a s s I M H C m o l e c u l e s a r e p r e s e n t o n a l l n u c l e a t e d c e l l s , a l l v i r u s - i n f e c t e d c e l l s c a n b e d e t e c t e d a n d e l i m i n a t e d b y C D 8 + C T L s . • C l a s s I I M H C m o l e c u l e s t h e e x p r e s s i o n o f t h i s c l a s s i s r e s t r i c t e d t o a f e w t y p e s o f c e l l s , m a i n l y A P C s ( n o t a b l y , d e n d r i t i c c e l l s , m a c r o p h a g e s , a n d B c e l l s ) . I n g e n e r a l , c l a s s I I M H C m o l e c u l e s b i n d t o p e p t i d e s d e r i v e d f r o m p r o t e i n s s y n t h e s i z e d o u t s i d e t h e c e l l ( e . g . , t h o s e d e r i v e d f r o m e x t r a c e l l u l a r b a c t e r i a ) a n d i n g e s t e d i n t o t h e c e l l . T h i s p r o p e r t y a l l o w s C D 4 + T c e l l s t o r e c o g n i z e t h e p r e s e n c e o f e x t r a c e l l u l a r p a t h o g e n s a n d s t a r t a p r o t e c t i v e r e s p o n s e . E a c h p e r s o n h a s u n i q u e H L A , g r a f t s f r o m d o n o r s w i l l i n d u c e i m m u n e r e s p o n s e s i n t h e r e c i p i e n t ( e x c e p t f o r i d e n t i c a l t w i n s ) . H L A m o l e c u l e s o f t h e g r a f t e v o k e b o t h h u m o r a l a n d c e l l - m e d i a t e d r e s p o n s e s , e v e n t u a l l y l e a d i n g t o g r a f t d e s t r u c t i o n . H y p e r s e n s i t i v i t y R e a c t i o n s I m m u n e r e s p o n s e s n o r m a l l y a r e p r o t e c t i v e b u t t h e y c a n c a u s e t i s s u e i n j u r y . I n j u r i o u s i m m u n e r e a c t i o n s a r e g r o u p e d u n d e r h y p e r s e n s i t i v i t y r e a c t i o n s . T h e r e s u l t i n g d i s e a s e s a r e c a l l e d h y p e r s e n s i t i v i t y d i s e a s e s . C a u s e s o f H y p e r s e n s i t i v i t y R e a c t i o n s N o r m a l l y , t h e i m m u n e s y s t e m e r a d i c a t e s t h e i n f e c t i n g o r g a n i s m s w i t h o u t s e r i o u s i n j u r y t o h o s t t i s s u e s . H o w e v e r , i m m u n e r e s p o n s e s m a y b e e x c e s s i v e ( s t r o n g ) a n d c a u s e d i s e a s e s . T h e c a u s e s o f p a t h o l o g i c i m m u n e r e s p o n s e s a r e : • A u t o i m m u n i t y : r e a c t i o n s a g a i n s t s e l f a n t i g e n s . N o r m a l l y , t h e i m m u n e s y s t e m d o e s n o t r e a c t a g a i n s t s e l f a n t i g e n s . T h i s p h e n o m e n o n i s c a l l e d s e l f t o l e r a n c e , w h i c h m e a n s t h a t t h e b o d y “ t o l e r a t e s ” i t s o w n a n t i g e n s . W h e n t h e s e l f - t o l e r a n c e f a i l s , r e a c t i o n s a g a i n s t t h e b o d y ’ s o w n c e l l s h a p p e n , s u c h r e a c t i o n s a r e c a l l e d a u t o i m m u n i t y . T h e d i s e a s e s c a u s e d b y a u t o i m m u n i t y a r e c a l l e d a u t o i m m u n e d i s e a s e s . T h e r e a r e a h u g e n u m b e r o f a u t o - i m m u n e d i s e a s e s . • R e a c t i o n s a g a i n s t m i c r o b e s . I m m u n e r e a c t i o n t o w a r d m i c r o b e s i s p r o t e c t i v e , b u t s o m e t i m e s a n t i b o d i e s p r o d u c e d a g a i n s t m i c r o b i a l a n t i g e n s p r o d u c e i m m u n e c o m p l e x e s , t h e s e c o m p l e x e s d e p o s i t i n n o r m a l t i s s u e s a n d i n d u c e i n f l a m m a t i o n ; t h i s i s t h e u n d e r l y i n g m e c h a n i s m o f p o s t - s t r e p t o c o c c a l g l o m e r u l o n e p h r i t i s . R a r e l y , a n t i b o d i e s o r T c e l l s r e a c t i v e t o m i c r o b e c a n c r o s s - r e a c t w i t h a h o s t t i s s u e ; s u c h c r o s s - r e a c t i v i t y i s b e l i e v e d t o b e t h e b a s i s f o r r h e u m a t i c h e a r t d i s e a s e . I n v i r a l h e p a t i t i s , t h e v i r u s t h a t i n f e c t s l i v e r c e l l s i s n o t v e r y h a r m f u l , b u t t h e i n f e c t e d c e l l s a r e r e c o g n i z e d a s f o r e i g n b y t h e i m m u n e s y s t e m . C y t o t o x i c T c e l l s t r y t o e l i m i n a t e i n f e c t e d c e l l s , a n d t h i s n o r m a l i m m u n e r e s p o n s e d a m a g e s l i v e r c e l l s a n d i s v e r y h a r m f u l . • R e a c t i o n s a g a i n s t e n v i r o n m e n t a l a n t i g e n s . M o s t h e a l t h y p e o p l e d o n o t r e a c t s t r o n g l y a g a i n s t c o m m o n e n v i r o n m e n t a l s u b s t a n c e s ( e . g . , p o l l e n s , a n i m a l d a n d e r , o r d u s t m i t e s ) , b u t 2 0 % o f t h e p o p u l a t i o n a r e “ a l l e r g i c ” t o t h e s e s u b s t a n c e s . T h e s e i n d i v i d u a l s a r e g e n e t i c a l l y p r e d i s p o s e d t o m a k e u n u s u a l i m m u n e r e s p o n s e s t o a v a r i e t y o f n o n i n f e c t i o u s h a r m l e s s a n t i g e n s . T h e s e h y p e r s e n s i t i v i t y d i s e a s e s t e n d t o b e c h r o n i c b e c a u s e t h e s t i m u l i f o r t h e s e a b n o r m a l i m m u n e r e s p o n s e s c a n n o t b e e l i m i n a t e d ( e . g . , s e l f a n t i g e n s , p e r s i s t e n t m i c r o b e s , o r e n v i r o n m e n t a l a n t i g e n s ) . R e m e m b e r o n e o f t h e c a u s e s o f c h r o n i c i n f l a m m a t i o n i s a u t o i m m u n i t y , c h r o n i c i n f l a m m a t i o n i s a m a j o r c o m p o n e n t o f t h e p a t h o l o g y o f t h e s e d i s o r d e r s . T y p e s o f H y p e r s e n s i t i v i t y R e a c t i o n s H y p e r s e n s i t i v i t y r e a c t i o n s a r e t r a d i t i o n a l l y s u b d i v i d e d i n t o f o u r t y p e s b a s e d o n t h ep r i n c i p a l i m m u n e m e c h a n i s m r e s p o n s i b l e f o r i n j u r y ; t h r e e t y p e s a r e a n t i b o d y - m e d i a t e d i n j u r y , w h e r e a s t h e f o u r t h i s T c e l l – m e d i a t e d . I m m e d i a t e ( t y p e I ) h y p e r s e n s i t i v i t y , o f t e n c a l l e d a l l e r g y , r e s u l t s f r o m t h e a c t i v a t i o n o f h e l p e r T c e l l s b y e n v i r o n m e n t a l a n t i g e n s , l e a d i n g t o t h e p r o d u c t i o n o f I g E a n t i b o d i e s , w h i c h b e c o m e a t t a c h e d t o m a s t c e l l s . W h e n t h e s e I g E m o l e c u l e s ( o n t h e s u r f a c e o f m a s t c e l l s ) b i n d t h e a n t i g e n ( a l l e r g e n ) , t h e m a s t c e l l s r e l e a s e m e d i a t o r s t h a t t r a n s i e n t l y a f f e c t v a s c u l a r p e r m e a b i l i t y a n d i n d u c e s m o o t h m u s c l e c o n t r a c t i o n i n v a r i o u s o r g a n s . T h e s e d i s e a s e s a r e c o m m o n l y c a l l e d a l l e r g i c o r a t o p i c d i s o r d e r s . I m m e d i a t e h y p e r s e n s i t i v i t y i s v e r y r a p i d ( t y p i c a l l y w i t h i n m i n u t e s - r e m e m b e r , i m m e d i a t e t r a n s i e n t r e s p o n s e r e a c t i o n ) . T h e r e a c t i o n i s i n i t i a t e d b y e n t r y o f a n a n t i g e n , w h i c h i s c a l l e d a n a l l e r g e n . M a n y a l l e r g e n s a r e e n v i r o n m e n t a l s u b s t a n c e s t h a t a r e h a r m l e s s . T h e I g E i s c e n t r a l t o t h e a c t i v a t i o n o f t h e m a s t c e l l s a n d r e l e a s e o f m e d i a t o r s t h a t a r e r e s p o n s i b l e f o r t h e c l i n i c a l a n d p a t h o l o g i c m a n i f e s t a t i o n s o f t h e r e a c t i o n . I m m e d i a t e h y p e r s e n s i t i v i t y i s m o s t l y n o t d a n g e r o u s b u t i t i s a n n o y i n g ( e . g . , s e a s o n a l r h i n i t i s , o r h a y f e v e r ) , b u t s o m e t i m e s , i t c a u s e s a s e v e r e l y d e b i l i t a t i n g ( a s t h m a ) , o r e v e n f a t a l ( a n a p h y l a c t i c s h o c k ) . A n t i b o d y - m e d i a t e d ( t y p e I I ) h y p e r s e n s i t i v i t y d i s o r d e r s A n t i b o d y - m e d i a t e d ( t y p e I I ) h y p e r s e n s i t i v i t y d i s o r d e r s a r e c a u s e d b y a n t i b o d i e s d i r e c t e d a g a i n s t a n t i g e n s o n t h e s u r f a c e o f c e l l s o r o t h e r t i s s u e c o m p o n e n t s ; t h i s c a u s e s p h a g o c y t o s i s a n d s t a r t s i n f l a m m a t i o n i n t h e t i s s u e . T h e a n t i g e n s m a y b e n o r m a l m o l e c u l e s i n t r i n s i c t o c e l l m e m b r a n e s o r t h e y m a y b e e x o g e n o u s a n t i g e n s ( e . g . , a d r u g m e t a b o l i t e ) . T h e d e p o s i t e d a n t i b o d i e s c a u s e d i s e a s e s b y 3 p o s s i b l e m e c h a n i s m s : 1 - A n t i b o d i e s a c t a s O p s o n i n s . W h e n c i r c u l a t i n g c e l l s , s u c h a s e r y t h r o c y t e s o r p l a t e l e t s , a r e c o a t e d ( o p s o n i z e d ) w i t h a u t o a n t i b o d i e s , t h e c e l l s b e c o m e t a r g e t s f o r p h a g o c y t o s i s b y n e u t r o p h i l s a n d m a c r o p h a g e s . O p s o n i z e d c e l l s a r e u s u a l l y e l i m i n a t e d i n t h e s p l e e n , a n d t h i s i s w h y s p l e n e c t o m y i s t h e t r e a t m e n t o f c h o i c e i n a u t o i m m u n e t h r o m b o c y t o p e n i a a n d s o m e f o r m s o f a u t o i m m u n e h e m o l y t i c a n e m i a . 2 - A n t i b o d i e s a c t i v a t e t h e c o m p l e m e n t s y s t e m c a u s i n g i n f l a m m a t i o n . A n t i b o d i e s b o u n d t o c e l l u l a r o r t i s s u e a n t i g e n s a c t i v a t e t h e c o m p l e m e n t s y s t e m , c a u s i n g n e u t r o p h i l s a n d m o n o c y t e s t o c o m e t o t h e a r e a , t r i g g e r i n g i n f l a m m a t i o n i n t i s s u e s . T h i s m e c h a n i s m o f i n j u r y i s e x e m p l i f i e d b y p e m p h i g u s v u l g a r i s w h i c h i s a d i s e a s e o f t h e s k i n . 3 - A n t i b o d y - m e d i a t e d c e l l u l a r d y s f u n c t i o n . I n s o m e c a s e s , a n t i b o d i e s d i r e c t e d a g a i n s t c e l l s u r f a c e r e c e p t o r s i m p a i r c e l l u l a r f u n c t i o n w i t h o u t c a u s i n g c e l l i n j u r y o r i n f l a m m a t i o n . I n m y a s t h e n i a g r a v i s , a n t i b o d i e s a g a i n s t a c e t y l c h o l i n e r e c e p t o r s i n t h e m o t o r e n d p l a t e s o f s k e l e t a l m u s c l e s i n h i b i t i n g n e u r o m u s c u l a r t r a n s m i s s i o n , c a u s i n g m u s c l e w e a k n e s s . B u t s o m e t i m e t h e A B a c t i v a t e t h e c e l l s , f o r e x a m p l e i n G r a v e s d i s e a s e , a n t i b o d i e s a g a i n s t t h e t h y r o i d - s t i m u l a t i n g h o r m o n e r e c e p t o r s t i m u l a t e t h y r o i d e p i t h e l i a l c e l l s t o s e c r e t e t h y r o i d h o r m o n e s , r e s u l t i n g i n h y p e r t h y r o i d i s m . I m m u n e c o m p l e x – m e d i a t e d ( t y p e I I I ) h y p e r s e n s i t i v i t y d i s o r d e r s A n t i g e n – a n t i b o d y ( i m m u n e ) c o m p l e x e s t h a t a r e f o r m e d i n t h e c i r c u l a t i o n m a y d e p o s i t i n b l o o d v e s s e l s , l e a d i n g t o c o m p l e m e n t a c t i v a t i o n a n d a c u t e i n f l a m m a t i o n . T h e a n t i g e n s i n t h e s e c o m p l e x e s m a y b e e x o g e n o u s a n t i g e n s , s u c h a s m i c r o b i a l p r o t e i n s , o r e n d o g e n o u s a n t i g e n s , s u c h a s n u c l e o p r o t e i n s . S m a l l a m o u n t o f i m m u n e c o m p l e x e s d o e s n o t c a u s e h y p e r s e n s i t i v i t y d i s e a s e . I t c a u s e s r e a c t i o n o n l y w h e n t h e s e c o m p l e x e s a r e p r o d u c e d i n l a r g e a m o u n t s a n d a r e d e p o s i t e d i n t i s s u e s . T h e p a t h o g e n e s i s o f s y s t e m i c i m m u n e c o m p l e x d i s e a s e c a n b e d i v i d e d i n t o t h r e e p h a s e s : ( 1 ) f o r m a t i o n o f a n t i g e n – a n t i b o d y c o m p l e x e s i n t h e c i r c u l a t i o n a n d ( 2 ) d e p o s i t i o n o f t h e i m m u n e c o m p l e x e s i n v a r i o u s t i s s u e s , t h e r e b y i n i t i a t i n g ( 3 ) a n i n f l a m m a t o r y r e a c t i o n i n v a r i o u s s i t e s t h r o u g h o u t t h e b o d y . T h e f a v o r e d s i t e s o f d e p o s i t i o n a r e k i d n e y s , j o i n t s , a n d s m a l l b l o o d v e s s e l s i n m a n y t i s s u e s . W h e n t h e r e i s a n i n c r e a s e i n v a s c u l a r p e r m e a b i l i t y , t h e c o m p l e x e s c a n l e a v e t h e c i r c u l a t i o n a n d d e p o s i t w i t h i n o r o u t s i d e t h e v e s s e l w a l l . T c e l l – m e d i a t e d ( t y p e I V ) h y p e r s e n s i t i v i t y d i s o r d e r s a r e c a u s e d b y T c e l l s t h r o u g h 2 m e c h a n i s m s : 1 - T h e m a i n o n e i s c a l l e d c y t o k i n e - m e d i a t e d i n f l a m m a t i o n i n w h i c h C D 4 + T l y m p h o c y t e s p r o d u c e c y t o k i n e s t h a t a c t i v a t e n e u t r o p h i l s a n d m a c r o p h a g e s a n d i n d u c e i n f l a m m a t i o n r e s p o n s i b l e f o r t i s s u e i n j u r y . T h e r e a r e s e v e r a l d i s e a s e s c a u s e d b y T y p e I V h y p e r s e n s i t i v i t y t h r o u g h t h e C y t o k i n e m e d i a t e d i n f l a m m a t i o n ; e x a m p l e s a r e C o n t a c t d e r m a t i t i s i n w h i c h t i s s u e i n j u r y r e s u l t f r o m T c e l l – m e d i a t e d i n f l a m m a t i o n . H e r e t h e r e l e a s e o f c y t o k i n e s d a m a g e k e r a t i n o c y t e s . T c e l l – m e d i a t e d i n f l a m m a t i o n a l s o p l a y s a r o l e i n t h e r e j e c t i o n o f t r a n s p l a n t s . 2 - T h e s e c o n d m e c h a n i s m i s T c e l l - m e d i a t e d c y t o t o x i c i t y i n w h i c h c y t o t o x i c C D 8 + T ( C T L s ) c e l l s a r e r e s p o n s i b l e f o r t i s s u e d a m a g e . C T L k i l l c e l l s t h r o u g h t h e p e r f o r i n – g r a n z y m e s y s t e m . P e r f o r i n a n d g r a n z y m e s a r e s t o r e d i n t h e g r a n u l e s o f C T L s a n d a r e r a p i d l y r e l e a s e d w h e n C T L s c o n t a c t t h e i r t a r g e t s . E n t r y o f g r a n z y m e s i n t o t h e c e l l u l t i m a t e l y i n d u c e s a p o p t o t i c d e a t h o f t h e t a r g e t c e l l s . I n a d d i t i o n , C T L s p l a y a n i m p o r t a n t r o l e i n t h e r e j e c t i o n o f s o l i d - o r g a n t r a n s p l a n t s .
