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HIV und T-Helferzellen

HIV und T-Helferzellen



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Soweit ich weiß und aus dem Lesen über HIV verstehen konnte, ist die T-Helferzelle einer der Hauptgründe für die Entwicklung von AIDS bei mit dem HIV-Virus infizierten Patienten, da das Fehlen von T-Helferzellen das Immunsystem unterdrückt, da keine T-Zell-Zytokine freigesetzt werden um anderen weißen Blutkörperchen zu ermöglichen, Antigene anzugreifen oder freizusetzen.

Q1. Habe ich es richtig verstanden?

Q2. Wenn mein Verständnis stimmt, warum finden Wissenschaftler dann keinen Weg, T-Zell-Zytokine im Labor zu produzieren? und dann Patienten mit HIV injizieren? würde das nicht theoretisch das Immunsystem beleben und es vielleicht heilen oder zumindest leben lassen?

PS Mein Wissen zu diesem Thema ist so gut wie nichts, also entschuldige mich, wenn die Frage selbst falsch ist :)


F1: Teilweise. T-Zellen sind für die Immunantwort über andere Wege als die Zytokinfreisetzung wichtig. Durch Kontakt mit einer anderen Immunzelle aktiviert, die ihr entsprechendes Antigen präsentiert, proliferieren T-Zellen und aktivieren selbst ihr kompatibles B-Zell-Gegenstück. Diese produzieren dann spezifische Antikörper gegen dieses Antigen, die Grundlage der adaptiven Immunantwort (siehe Abbildung unten aus Wikipedia). Der wichtige Teil hierbei ist, dass dieser Mechanismus einen Zell-Zell-Kontakt erfordert, nicht einfach Zytokine. Ohne sie wird kein Krankheitserreger, für den es noch keine Gedächtnis-B-Zellen gibt, keine adaptive Immunantwort erzeugen – und persistieren, wenn die Infektion nicht durch die angeborene Immunantwort beseitigt wird.

F2: Ich gehe davon aus, dass die bloße Injektion von T-Zell-Zytokinen nicht ausreichen würde, um die essentielle Funktion von T-Zellen zu ersetzen. Abgesehen davon ist wahrscheinlich auch die Aussage von WYSIWYG bezüglich der allgemeinen Reaktion wahr: Die Nebenwirkungen wären horrend.


  1. Jawohl
  2. [Rein meine Vermutung] :

Ich denke, es wird schwierig, wenn gleichzeitig mehrere Infektionen auftauchen. Es gibt keine Antigenpräsentation (da kein Empfänger vorhanden ist); Es wird schwierig sein, manuell verschiedene Arten von Reaktionen durch Zytokininjektion zu liefern.

Darüber hinaus sind die meisten Zytokine parakrin, d. h. sie wirken lokal; ihre Injektion würde eine systemische Reaktion hervorrufen, die schädlich sein kann.

Außerdem kann es teuer sein, eine Zytokintherapie durchzuführen. [Interferone werden bei bestimmten Virusinfektionen verwendet und woran ich mich vage erinnere ist, dass die Therapie teuer ist]


  1. Ja, Sie verstehen, wie T-Helferzellen im Körper funktionieren.

  2. Nein. Zytokine reichen nicht aus und die Injektion von T-Zellen lässt HIV nur persistieren. Die einzige Lösung, um kein AIDS zu bekommen und Ihr HIV geheilt zu bekommen, ist ein HIV-Impfstoff und die Leute, die die Impfstoffe herstellen, stellen einen HIV-Impfstoff her.


T-Zell-Differenzierung und Verlauf der HIV-Infektion

Urheberrechte ©: © 2004 Öffentliche Wissenschaftsbibliothek. Dies ist ein Open-Access-Artikel, der unter den Bedingungen der Creative Commons Attribution License vertrieben wird und die uneingeschränkte Nutzung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium erlaubt, vorausgesetzt, das Originalwerk wird ordnungsgemäß zitiert.

Von den etwa 300 Viren, die beim Menschen Krankheiten verursachen, hat HIV möglicherweise den größten Anpassungsvorteil. Wie die meisten persistenten Viren – einschließlich der Herpesviren Epstein-Barr und Cytomegalovirus (CMV) – setzt HIV verschiedene Strategien ein, um der Reaktion des Wirts auf eine Infektion entgegenzuwirken. Aber HIV besitzt die einzigartige Fähigkeit, einen fortschreitenden Angriff auf das Immunsystem aufrechtzuerhalten – es infiziert genau die Zellen, die die Immunantwort koordinieren – und macht den Körper sogar für normalerweise harmlose Mikroorganismen anfällig. Es sind diese sogenannten opportunistischen Infektionen und nicht das menschliche Immunschwächevirus selbst, das HIV so tödlich macht. Die spezifischen Mechanismen, die diesen anhaltenden systemischen Angriff auslösen, waren Gegenstand intensiver Forschung.

HIV zielt auf weiße Blutkörperchen mit Proteinoberflächenrezeptoren namens CD4. Diese CD4- oder Helfer-T-Zellen orchestrieren normalerweise die Immunantwort des Körpers, indem sie Killer-T-Zellen (die nach ihren CD8-Oberflächenrezeptoren auch CD8-T-Zellen genannt werden) und anderen Immunzellen signalisieren, sich zu vermehren und zu differenzieren – d. h speziell ausgestattet, um ein bestimmtes Pathogen oder Antigen zu erkennen. Zu Beginn der Infektion scheint das Immunsystem normal zu reagieren, mit einem starken Angriff, der von HIV-spezifischen CD8-T-Zellen angeführt wird, die anfangs das Virus enthalten. Aber mit fortschreitender Infektion sinken die CD4-Zahlen und die Fähigkeit des Körpers, T-Zellen zu erneuern, nimmt ab, während sein Anteil an „antigen-erfahrenen“ CD8-T-Zellen zunimmt. Während die biologische Wirkung dieser Hyperaktivität unklar ist, ist es offensichtlich, dass Patienten mit erhöhter Immunaktivität eine schlechte Prognose haben. Bei der Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Immunaktivierung, CD8-T-Zell-Differenzierung und HIV-Prognose berichten Victor Appay und Kollegen, dass ein enger Zusammenhang zwischen erhöhter Immunaktivierung und erhöhten Spiegeln hochdifferenzierter T-Zellen weitere Erkenntnisse darüber liefern könnte, wie HIV das Immunsystem erschöpft .

Um die Wirkung einer erhöhten Immunaktivierung auf T-Zellen zu untersuchen, analysierten die Forscher T-Zellen einer Gruppe von HIV-infizierten Personen, die zu zwei verschiedenen Zeitpunkten gesammelt wurden: zu Beginn der akuten Infektion – die durch eine starke HIV-Replikation gekennzeichnet ist – und nach der Behandlung, wenn die Virusreplikation unterdrückt ist. Um den Zusammenhang zwischen der T-Zell-Differenzierung und dem klinischen Status zu untersuchen, analysierten die Forscher die T-Zellen einer Gruppe unbehandelter infizierter Personen, die nach dem Infektionsstadium in drei Untergruppen unterteilt wurden: akute Infektion, chronische Infektion ohne Progression und chronische Infektion mit Anzeichen des Fortschritts.

Während einer akuten HIV-Infektion wurde die überwiegende Mehrheit (80–90 %) der CD8-T-Zell-Population aktiviert – nicht nur die HIV-spezifischen CD8-T-Zellen. Überraschenderweise zeigten CD8-T-Zellen, die für Epstein-Barr- und CMV-Viren spezifisch sind, während einer akuten Infektion signifikante Aktivierungsniveaus, was darauf hindeutet, dass HIV die Replikation dieser Viren indirekt fördern kann. Als die Forscher die Auswirkungen dieser Aktivierung auf die T-Zell-Differenzierung untersuchten, fanden sie einen Zusammenhang zwischen steigenden Antigenkonzentrationen und einer zunehmenden Aktivierung und Proliferation von CD8-T-Zellen. Und als Laura Papagno et al. analysierten den Differenzierungszustand von CD8-T-Zellen bei Individuen in verschiedenen Infektionsstadien und fanden eine Progression des Anteils hochdifferenzierter CD8-T-Zellen, die mit dem Fortschreiten der HIV-Krankheit verbunden sind.

Diese Ergebnisse, so die Schlussfolgerung der Forscher, zeigen, dass eine chronische Überaktivierung des Immunsystems während einer HIV-Infektion den großen Pool hochdifferenzierter T-Zellen erzeugt, der bei einer HIV-Infektion beobachtet wird. T-Zellen durchlaufen verschiedene Stadien zur späten Differenzierung, und es kann sein, dass die früh differenzierten CD8-T-Zellen, die die Fähigkeit zur Proliferation beibehalten, eine schützende Immunität bieten. Aber hochdifferenzierte Zellen, so schlagen sie vor, weisen Merkmale auf, die mit „replikativer Seneszenz“ verbunden sind – sie sind in Wirklichkeit alte, abgenutzte Zellen, die sich nicht mehr vermehren können. Obwohl die replikative Seneszenz für die meisten Zellen ein natürlicher Prozess ist, erzeugt sie im Zusammenhang mit HIV – bei dem infizierte Personen auch die Fähigkeit verlieren, T-Zellen wieder aufzufüllen – eine alternde Population von T-Zellen, die bei der Bekämpfung von Infektionen weniger wirksam sind.


Ätiologie

HIV gehört zur Gattung Lentivirus und gehört zur Familie der Retroviridae. Lentivirus hat viele Morphologien und biologische Eigenschaften gemeinsam. Viele Arten sind mit Lentiviren infiziert, die charakteristischerweise für lang andauernde Erkrankungen mit langer Inkubationszeit verantwortlich sind.


HIV und AIDS

&crarr ichIn der heutigen Welt ist es wichtig zu verstehen, wie das HIV-Virus zu AIDS führt und wie das Virus von Mensch zu Mensch übertragen wird. Diese Aktivität beginnt mit einer einfachen Erklärung von HIV und AIDS. Anhand einiger kurzer Videos und eines strukturierten Arbeitsblattes wird gezeigt, wie eine HIV-Infektion die Zahl der Antikörper reduziert. Es gibt auch ein Video, das mehr Details zur Übertragung von HIV zeigt, und eine Diskussion über die Auswirkungen von HIV und AIDS auf die Gesellschaft.

Beschreibung der Lektion

Leitende Fragen

Was macht HIV mit dem Körper? Wie kommt es zu AIDS? Warum wird AIDS als Syndrom bezeichnet?

Aktivität 1 Einführung in HIV und AIDS

Sehen Sie sich diese kurze Animation zu HIV & AIDS an, die auf einfache Weise erklärt wird

Sehen Sie sich dieses zweite Video an, das die Funktionsweise von T-Lymphozyten im Immunsystem zeigt. HIV und T-Lymphozyten.

Wie wirkt sich die HIV-Schädigung an T-Zellen auf die Anzahl der Antikörper bildende B-Lymphozyten aus?

Füllen Sie dieses zusammenfassende Arbeitsblatt zu HIV aus, um strukturierte Notizen zur Beantwortung dieser Frage aufzuzeichnen.

Für eine Zusammenfassung der Auswirkungen einer HIV-Infektion auf die Antikörperproduktion, die den Schülern beim Ausfüllen des Arbeitsblatts helfen kann, klicken Sie einfach auf das Augensymbol.

Eine Zusammenfassung der Auswirkungen einer HIV-Infektion und der Entwicklung von AIDS

HIV ist ein Virus, das T-Helferzellen (weiße Blutkörperchen) infiziert.

Bei einer Infektion repliziert sich das HIV über den Stoffwechsel der T-Helferzelle

Diese Replikationen töten die Helfer-T-Zellen und ihre Zahl nimmt ab.

Die Reaktion des Immunsystems auf Infektionen ist langsamer als zuvor.

B-Lymphozyten werden nicht so schnell aktiviert.

B-Lymphozyten bilden nicht so viele Antikörper

Opportunistische Infektionen können im Körper leichter wachsen.

  • HIV-Infektion und eine sehr niedrige Zahl von T-Helferzellen oder
  • Eine HIV-Infektion mit opportunistischen Infektionen wird als AIDS bezeichnet

Aktivität 2: Weitere Details zu den Übertragungsmethoden von HIV

Diese Animation Übertragung und Prävention von HIV beschreibt die häufigsten und weniger verbreiteten Wege, auf denen HIV von einer Person auf eine andere übertragen werden kann.

Achtung: Das Video enthält einige Informationen über Geschlechtsverkehr und Homosexualität.

Aktivität 3 – Die sozialen Auswirkungen von AIDS – Diskussion

  1. Die Schüler erhalten jeweils zwei oder drei Haftnotizen.
  2. Die Schüler werden gebeten, etwas über die Auswirkungen von HIV oder AIDS in der Gesellschaft zu schreiben, die sie wissen.
  3. Die Haftnotizen werden nach dem Zufallsprinzip gesammelt und neu verteilt (damit Einzelpersonen nicht in Verlegenheit geraten)
  4. Die Klasse wird in zwei gleich große Gruppen aufgeteilt

  1. Die Gruppen werden gebeten, ihre Haftnotizen nach der Skala zu sortieren. Stimme voll zu, stimme zu, stimme nicht zu, stimme überhaupt nicht zu.
  2. Für jede Aussage muss die Gruppe eine Begründung haben, warum sie zustimmt oder nicht. Wenn Schüler unsicher sind, sollten sie sich auf eine Frage einigen, die hilft, fehlendes Wissen herauszufinden.

Einige der folgenden Punkte können berücksichtigt werden

  • die gravierenden Probleme in Subsahara-Afrika.
  • die verschiedenen Übertragungswege von HIV.
  • die Behandlungskosten.
  • das Stigma, das mit HIV-positiv verbunden ist.
  • die Auswirkungen der HIV-Infektion auf Freunde und Familie.
  • Ansichten, die von verschiedenen Arten von Menschen vertreten werden.
  • die moralische Verpflichtung derjenigen, die über Technologie und Wohlstand verfügen, anderen ärmeren Gesellschaften zu helfen.

Hinweise für Lehrer

Die erste Aktivität verwendet zwei Videos, um HIV und AIDS vorzustellen. Jedes Video ist nur 3 oder 4 Minuten lang und die Schüler können es sich bei Bedarf zweimal ansehen.

Es gibt ein Arbeitsblatt, auf dem die Schüler Fragen zu den Informationen in den beiden Videos beantworten.
Musterantworten sind hier verfügbar: HIV- und AIDS-Musterantworten und der Zugriff darauf können nach Lehrern im Abschnitt Schülerzugriff gefiltert werden.

Aktivität 2 geht über den Lehrplan des IB hinaus, ist aber wertvolle Informationen für junge Leute. Ich persönlich würde dies in meinen Unterricht einbeziehen. Die Informationen im Film sind sachlich und nicht wertend und würden helfen, den Rahmen für Aktivität 3 zu setzen.

Aktivität 3 ist eine Debatte, die auf einer Aktivität auf der AVERT-Website basiert. Es bietet eine klare Struktur, um die Meinungen und Ideen der Schüler zu HIV und AIDS so zu untersuchen, dass die Schüler ohne Angst vor Verlegenheit Fragen stellen können.

Grundregeln für diese Art von Unterricht sind für die Schüler erwähnenswert. Diese können einfach sein wie:

  • Kümmere dich um andere.
  • Stellen Sie keine persönlichen Fragen.
  • Beantworten Sie keine Frage, wenn Sie nicht glücklich damit sind. (Sagen Sie, "Ich glaube nicht, dass das eine gute Frage ist")
  • Denken Sie daran, dass Diskussionen, die während dieser Lektion stattfinden, außerhalb der Klasse möglicherweise nicht angemessen sind.

Es gibt hier eine großartige Animation, die Transkription und Übersetzung mit dem HIV-Lebenszyklus auf DNAtube verbindet: Animation des HIV-Lebenszyklus es wurde als zu komplex für SL Biology angesehen.

Erweiterungsidee

Es ist wahrscheinlich, dass COVID-19 in Zukunft zu einer besseren Illustration von Viruserregern wird als HIV. Dieses kurze Video von VOX Warum sind Covid-19-Varianten so besorgniserregend? beschreibt die schrittweise Entwicklung des COVID-19-Virus in Varianten. Es könnte eine interessante Erweiterung oder ein Link zur Evolution-Beispielseite des Themas Evolution sein.


Was ist AIDS?

AIDS ist das Spätstadium der HIV-Infektion, das auftritt, wenn das Immunsystem des Körpers durch das Virus stark geschädigt wird.

In den USA entwickeln die meisten Menschen mit HIV kein AIDS, da die tägliche Einnahme von HIV-Medikamenten wie verordnet das Fortschreiten der Krankheit stoppt.

Eine Person mit HIV gilt als zu AIDS fortgeschritten, wenn:

  • die Zahl ihrer CD4-Zellen sinkt unter 200 Zellen pro Kubikmillimeter Blut (200 Zellen/mm3). (Bei jemandem mit einem gesunden Immunsystem liegen die CD4-Zahlen zwischen 500 und 1.600 Zellen/mm3.) ODER
  • sie entwickeln unabhängig von ihrer CD4-Zahl eine oder mehrere opportunistische Infektionen.

Ohne HIV-Medikamente überleben Menschen mit AIDS in der Regel etwa 3 Jahre. Sobald jemand eine gefährliche opportunistische Krankheit hat, sinkt die Lebenserwartung ohne Behandlung auf etwa 1 Jahr. HIV-Medikamente können Menschen in diesem Stadium der HIV-Infektion noch helfen und sogar lebensrettend sein. Aber Menschen, die kurz nach einer HIV-Infektion mit der ART beginnen, haben mehr Vorteile – deshalb sind HIV-Tests so wichtig.


HIV-infizierte T-Zellen helfen, das Virus durch den Körper zu transportieren

Eine neue Studie hat einen weiteren Weg entdeckt, wie das Humane Immunschwächevirus (HIV) das Immunsystem ausnutzt. HIV infiziert und zerstört nicht nur CD4-positive T-Helferzellen – die normalerweise die Infektionsbekämpfungsaktivitäten anderer Immunzellen steuern und unterstützen – das Virus scheint diese Zellen auch zu nutzen, um durch den Körper zu reisen und andere CD4-T-Zellen zu infizieren . Die Studie der Ermittler des Massachusetts General Hospital (MGH), die in der Zeitschrift erscheinen wird Natur und hat eine Online-Vorabversion erhalten, ist der erste, der das Verhalten von HIV-infizierten menschlichen T-Zellen in einem Lymphknoten eines lebenden Tieres anhand eines kürzlich entwickelten "humanisierten" Mausmodells der HIV-Infektion visualisiert.

„Wir haben herausgefunden, dass sich HIV im Körper einer infizierten Person ausbreitet, indem es auf den T-Zellen, die es infiziert, mitfährt“, sagt Thorsten Mempel, MD, PhD, vom MGH Center for Immunology and Inflammatory Diseases, der die Studie leitete . "Infizierte T-Zellen machen weiter, was sie normalerweise tun, sie wandern innerhalb und zwischen Geweben wie Lymphknoten und tragen dabei HIV an entfernte Orte, die freie Viren nicht so leicht erreichen könnten. Es gibt Medikamente, die die Migration von T . manipulieren können Zellen, die möglicherweise verwendet werden könnten, um die Ausbreitung des Virus innerhalb eines Patienten zu kontrollieren."

Wenn HIV in Blut oder Gewebe eingeführt wird, bindet das Virus an CD4-Moleküle auf der Oberfläche von T-Helferzellen, injiziert seinen Inhalt in die Zellen und löst einen Prozess aus, der zum Zusammenbau und zur Freisetzung neuer Viruspartikel führt. Es wurde lange angenommen, dass diese freien Viren durch Diffusion durch Gewebeflüssigkeiten wandern, um auf neue Zellen zu treffen, die infiziert werden können. Neuere Studien haben jedoch gezeigt, dass HIV auch direkt von Zelle zu Zelle gelangen kann, wenn sich während lang anhaltender Interaktionen zwischen T-Zellen Strukturen bilden, die als virologische Synapsen bezeichnet werden. Da CD4-T-Zellen in der Regel schnell wandern und nur vorübergehende Kontakte zu anderen Zellen eingehen, sollte in der aktuellen Studie untersucht werden, ob HIV die Migration infizierter T-Zellen verändert und einen dauerhaften Kontakt ermöglicht, der die Ausbreitung der Infektion erleichtert.

Die Experimente des Teams verwendeten das humanisierte BLT-Mausmodell, das im Wesentlichen über ein menschliches Immunsystem verfügt und das einzige Nicht-Primat ist, das mit HIV infiziert werden kann. Nachdem zunächst bestätigt wurde, dass menschliche T-Zellen in die Lymphknoten der Tiere eintreten und normalerweise darin wandern – die als wichtige Orte der HIV-Replikation bekannt sind – injizierten die Forscher den Tieren HIV, das so konstruiert ist, dass es grün fluoreszierendes Protein (GFP) exprimiert, sodass sie die Bewegung infizierter Zellen in lebenden Tieren mit einer Methode namens Intravitalmikroskopie. Sie beobachteten zunächst, dass infizierte T-Zellen innerhalb von zwei Tagen weiter wanderten und sich gleichmäßig in den Lymphknoten verteilten, aber in den der Injektionsstelle am nächsten liegenden Knoten verblieben.

Während sich die HIV-infizierten Zellen aktiv innerhalb der Lymphknoten bewegten, bewegten sie sich nicht so schnell wie vergleichbare, aber nicht infizierte T-Zellen. Darüber hinaus bildeten 10 bis 20 Prozent der HIV-infizierten T-Zellen ungewöhnlich lange und dünne Fortsätze, die hinter sich bewegenden Zellen zu liegen schienen und oft Verzweigungen aufwiesen. Die Forscher stellten die Hypothese auf, dass das HIV-Hüllprotein, das auf der Oberfläche infizierter T-Zellen exprimiert wird, bevor sie neue Viruspartikel freisetzen, infizierte Zellen dazu bringen könnte, Bindungskontakte mit nicht infizierten Zellen aufzubauen, wodurch diese Erweiterungen erzeugt werden. Eine Reihe von Experimenten bestätigte, dass die verlängerte Form einiger infizierter Zellen die Anwesenheit des Hüllproteins erfordert und dass viele der verlängerten Zellen mehrere Kerne enthielten, was darauf hindeutet, dass sie durch die Fusion mehrerer Zellen gebildet wurden.

Um die Rolle der T-Zell-Migration bei der HIV-Infektion zu testen, injizierten die Forscher einer anderen Gruppe von BLT-Mäusen HIV und behandelten sie gleichzeitig mit einem Wirkstoff, der verhindert, dass T-Zellen Lymphknoten verlassen. Zwei Monate später waren die HIV-Spiegel im Blutkreislauf und in den von der Injektionsstelle entfernten Lymphknoten viel niedriger als bei unbehandelten HIV-infizierten Tieren, was die Bedeutung der T-Zell-Migration für die Übertragung des Virus durch den Körper unterstreicht. Die Behandlung mit dem migrationsunterdrückenden Mittel führte jedoch bei Tieren mit bereits etablierter HIV-Infektion zu keiner Verringerung der Virusspiegel.

„Während unsere Beobachtung von Tethering-Interaktionen zwischen infizierten und nicht infizierten CD4-exprimierenden Zellen darauf hindeutet, dass HIV durch direkten Kontakt zwischen T-Zellen übertragen werden kann, müssen wir dies in zukünftigen Studien klar zeigen und untersuchen, wie wichtig es im Verhältnis zur Übertragung durch freie ist Virus", erklärt Mempel, Assistenzprofessor für Medizin an der Harvard Medical School. Er fügt hinzu, dass die Verfügbarkeit der BLT-Maus entscheidend für ihre Fähigkeit zur Durchführung dieser Studie war. "Dieser Ansatz bietet einen neuen Blickwinkel, um bisher unerforschte Aspekte der HIV-Pathogenese zu untersuchen."


HIV infektion

Das HIV (Humanes Immunschwächevirus) hat eine Lipidmembran, die den Zellmembranen anderer Organismen ähnelt. Färben Sie die Lipidmembran (b) hellgrün. An der Membran befestigt sind mehrere Hüllproteine ​​(a) die verwendet werden, um an die Wirtszelle zu binden. Färbe die Hüllproteine ​​(a) orange. Innerhalb der Membran befindet sich eine weitere Schicht von Proteinen, die die Kapsel (c), färbe die Kapsel dunkelgrün.

Schritt 1 – HIV dringt in den Wirt ein, indem es an spezifische Wirtsrezeptoren bindet. Es ist, als hätte das Virus einen bestimmten Schlüssel, der nur mit dem richtigen Schloss auf der Wirtszelle funktioniert. Im Fall von HIV ist das Schloss das CD4-Zelloberflächenantigen, das sich auf der Oberfläche von T-Helferzellen befindet. Färben Sie die CD4-Antigene (e) dunkelviolett. CD4-Antigene befinden sich auf den Zellmembranen der Zelle (X) die dunkelblau sein sollte. An diesem Punkt verschmelzen das Virus und die Zellmembran und der Virionkern dringt in die Zelle ein. Der Kern enthält die RNA und mehrere assoziierte Proteine, die für die virale Replikation essentiell sind. Färben Sie alle Instanzen von Viren RNA (g) rosa.

Sobald die Viren mit der Zelle verschmolzen sind, packt sie ihren Inhalt aus und hinterlässt die Hüllproteine ​​auf der Zelloberfläche.

Das Virus entpackt auch ein Protein namens Protease (d), das für den Zusammenbau des Virus im letzten Schritt der Infektion unerlässlich ist. Färbe alle Vorkommen von Protease braun. Das dritte Protein im Virus ist ein Enzym namens Integrase. Dieses Enzym wird dem viralen genetischen Material helfen, sich in die Wirts-DNA zu integrieren. Färben Sie alle Instanzen von Integrase (f) schwarz.

Da das Virusgenom in Form von RNA vorliegt, muss es die RNA zunächst mit einem Enzym namens . in DNA umwandeln reverse Transkriptase (h). Färben Sie alle Instanzen der Reversen Transkriptase gelb ◯. Da das HIV-Virus die reverse Transkriptase- und RNA-Methode verwendet, wird es als Retrovirus bezeichnet. Einsträngiges genetisches Material entwickelt häufiger Mutationen als DNA-Viren – diese sich verändernde Natur eines Retrovirus macht es besonders schwierig, dafür Impfstoffe zu entwickeln – deshalb müssen Sie jedes Jahr eine Grippeimpfung bekommen, brauchen aber nur einmal im Leben eine Polio-Impfung.

Die DNA ist jetzt ein doppelsträngiges Molekül und kann in die Zellkerne eindringen. Färben Sie die virale DNA (i) rot.

Schritt 3 - Virale DNA, jetzt doppelsträngig, wird in den Zellkern transportiert (weitere alle Instanzen viraler DNA rot färben) und die Kernmembran (Y) grau. Im Zellkern verschmilzt das Enzym namens Integrase ◆ es mit der normalen DNA der Wirtszelle. Virale DNA kann viele Jahre in einem latenten Zustand in der DNA der Zelle persistieren, was die Bemühungen zur Behandlung oder Heilung der Krankheit weiter erschwert. Färben Sie die DNA der Wirtszelle (k) hellblau. Es sollte nun offensichtlich sein, dass die Wirts-DNA (blau) einen DNA-Abschnitt enthält, der zum Virus (rot) gehört.

Unter Verwendung des zellulären Enzyms des Wirts, der RNA-Polymerase, wird die virale DNA zurück in zwei RNA-Spleiße transkribiert. Dies funktioniert wie eine Kopiermaschine, die Zelle verwendet die virale DNA, um Tausende von Kopien der viralen RNA zu erstellen. Färben Sie die RNA-Polymerase (j) rosa.

In diesen Preisen werden zwei Spleiße hergestellt: ein kurzer Splice (n), der die Anweisungen zur Herstellung von viralen Proteinen enthält, und ein langer Splice (m), der eine Kopie der ursprünglichen viralen RNA ist. Färben Sie die kurzen Spleiße in allen Fällen grün und die langen Spleiße hellviolett.

Schritt 4 – Die kurzen gespleißten RNAs werden in das Zytoplasma transportiert, wo die Ribosomen und der Golgi-Apparat den Code verwenden, um virale Proteine ​​zu konstruieren. Färbe den Golgi-Apparat (q) hellblau. Die längeren Spleiße sind die virale RNA in voller Länge und werden zum Kern neuer Viren. Im Modell sehen Sie viele dieser Proteine ​​​​umherschweben und darauf warten, zusammengesetzt zu werden. Stellen Sie sicher, dass alle diese Teile in der entsprechenden Farbe gefärbt sind.

Ein weiteres Enzym namens Protease (das mit dem Virus-Original geliefert wurde) wird benötigt, um die Proteine ​​in ihre endgültigen funktionellen Formen zusammenzusetzen.

Schritt 5 – Unter Verwendung der Proteine, die aus dem Golgi-Apparat zusammengebaut wurden, und der vollständigen viralen RNA aus den langen Strängen, knospt das reife Virus von seiner Wirtszelle ab. Der Knospungsprozess zerstört oft die Wirtszelle. Einmalige Virusinfektionen können Millionen neuer Viren erzeugen, indem sie die DNA und die Zellmaschinerie der Zelle entführen. Bei den meisten Virusinfektionen lernt das Immunsystem, infizierte Zellen zu erkennen und zu zerstören, bevor sie neue Kopien des Virus erstellen können.

✅ Vergewissern Sie sich, dass alle Strukturen farbig sind und gehen Sie die fünf Schritte durch, um ein Gefühl für das "große Bild" . zu bekommen


Umfang

Das Ziel der Fachgruppe T-Zellbiologie ist es, Einreichungen zur grundlegenden und translationalen Immunologie im Zusammenhang mit T-Lymphozyten und T-Linien-Vorläufern zu gewinnen. Insbesondere freuen wir uns über Einreichungen zu folgenden Themen:

1) Molekulare Details von T-Zell-Rezeptoren, Co-Rezeptoren und anderen Oberflächenmolekülen sowie deren Liganden und verwandten Signalwegen mit modernen Methoden der Molekular- und Zellbiologie
2) Strukturelle Ansätze zu diesen Rezeptoren und Peptid/MHC (pMHC)-Liganden mittels NMR, Röntgenkristallographie, paramagnetischer Elektronenresonanz und Kraftspektroskopie
3) Antigenpräsentation während akuter und chronischer Infektion sowie Tumorimmunität mit neuartigen MS-Methoden zur physikalischen Identifizierung von TCR-Liganden
4) Immunomics-Ansätze für pMHC-Vorhersagen, Bewertung von HLA-Polymorphismus, Impfstoffdesign und Bevölkerungsschutzabdeckung
5) Die immunologische Synapse, Kinase/Phosphatase-basierte Signalübertragung und Zytoskelett-Regulation durch biochemische und bildgebende Verfahren
6) Biomaterialwissenschaft im Zusammenhang mit der Modulation der Immunität.

Darüber hinaus befasst sich die Sektion mit den Wirkungen von Interleukinen, ihren Rezeptoren, Signaltransduktionswegen sowie transkriptional aktivierenden Faktoren und genetischen Programmen auf die Entwicklung, Differenzierung, Regulation und Homöostase des Immunsystems bei der Erzeugung von Immunität.

Unser oberstes Ziel ist es, interdisziplinäre Ansätze in der Immunbiologie im Zusammenhang mit menschlichen Krankheiten zu stimulieren und bei Bedarf informative Tiermodelle einzubeziehen.


HIV schädigt sowohl B-Zellen als auch T-Zellen: Neue Behandlungsziele identifiziert

Der Signatureffekt der HIV-Infektion und die Ursache von AIDS ist die Störung des T-Lymphozyten-Zweigs des Immunsystems und insbesondere die Zerstörung von CD4+ T-Helferzellen.

Ein Forscherteam des US-amerikanischen National Institute of Allergies and Infectious Diseases (NIAID) hat nun herausgefunden, dass HIV auch die andere Hälfte des adaptiven Immunsystems, die B-Zellen, und insbesondere das Gedächtnis in einer ganz bestimmten Form schädigt B-Zellen, die bereits erlebte Infektionen erkennen und Antikörper dagegen bilden.

Durch die Verwendung von Sonden, um bestimmte Gene in B-Zellen zu löschen, entdeckten sie, dass eine HIV-Infektion eine ungewöhnliche Population erschöpfter, nicht reagierender Zellen erzeugt, die als gewebeähnliche B-Gedächtniszellen bezeichnet werden. In früheren Experimenten mit Zellen, die HIV-negativen Menschen entnommen wurden, fanden sie heraus, dass diese Zellen durch die Aktivierung von Genen gekennzeichnet sind, die die Zelle veranlassen, Proteine ​​zu produzieren, die die Zellfunktion hemmen, und dass zwei dieser hemmenden Proteine ​​eine besonders starke Wirkung auf B . hatten -Zellfunktion.

Glossar

Die Mechanismen des Körpers zur Bekämpfung von Infektionen und zur Ausrottung funktionsgestörter Zellen.

In der Zellbiologie eine Struktur auf der Oberfläche einer Zelle (oder innerhalb einer Zelle), die selektiv eine bestimmte Substanz aufnimmt und daran bindet. Es gibt viele Rezeptoren. CD4-T-Zellen werden so genannt, weil sie ein Protein namens CD4 auf ihrer Oberfläche haben. Bevor HIV in eine CD4-T-Zelle (die zu einer „Wirtszelle“ wird) eindringt (infiziert), bindet HIV an den CD4-Rezeptor und seinen Korezeptor.

Jeder Mikroorganismus, der Krankheiten verursachen kann. Es gibt vier Haupttypen: Bakterien, Pilze, Protozoen, Viren. Parasitäre Würmer werden manchmal als Krankheitserreger beschrieben.

Ein langlebiger Lymphozyt, der den Antikörper oder Rezeptor für ein spezifisches Antigen trägt (nach einer ersten Exposition gegenüber diesem Antigen) und bis zu einer zweiten Exposition gegenüber dem Antigen in einem weniger als reifen Zustand bleibt, zu welchem ​​Zeitpunkt er eine wirksamere Immunantwort auslöst als eine Zelle, die zuvor nicht belichtet wurde.

Der Prozess der viralen Vermehrung oder Reproduktion. Viren können sich ohne die Maschinerie und den Stoffwechsel von Zellen (menschliche Zellen, im Falle von HIV) nicht vermehren, weshalb Viren Zellen infizieren.

Nun haben sie in Zellen von Menschen mit HIV herausgefunden, dass sie durch das Löschen der Gene, die diese hemmenden Proteine ​​​​herstellten, die Anti-HIV-Aktivität dieser B-Zellen zumindest im Reagenzglas wiederherstellen könnten, dass diese verjüngte Aktivität lang anhaltend war und dass die Zellen eine Reihe anderer Marker für eine erhöhte Immunaktivität aufwiesen.

Obwohl die in diesen Experimenten verwendeten Gentherapietechniken ausgeklügelt waren und selbst unvorhersehbare Immunreaktionen hervorrufen können, könnten die so identifizierten hemmenden Proteine ​​zu neuen therapeutischen Zielen werden.

Hintergrund

Eines der Rätsel der HIV-Infektion war schon immer, dass das Immunsystem zwar eine Antikörperreaktion gegen HIV auslöst – tatsächlich werden diese Antikörper im Standard-HIV-Test nachgewiesen –, diese Reaktion jedoch die Virusreplikation nur teilweise kontrolliert und schließlich nicht gelingt völlig.

B-Lymphozyten sind die Knochenmarkzellen und haben die Aufgabe, Antikörper zu sezernieren. Antikörper sind lösliche Proteinmoleküle, die fremde Eindringlinge entweder direkt zerstören, unschädlich machen oder für die Zerstörung durch andere Teile des Immunsystems markieren.

Eine starke Antikörperantwort auf einen Krankheitserreger kann eine Infektion entweder ganz verhindern oder aus dem System entfernen. Sobald eine Infektion aufgetreten ist, erzeugt der Körper eine Population von „Gedächtnis“-B-Zellen, die schnell eine Antikörperantwort aufbauen, wenn der eindringende Krankheitserreger erneut angetroffen wird.

Impfstoffe wirken im Allgemeinen, indem sie eine Infektion imitieren und so eine Gedächtnis-B-Zell-Reaktion vor einer tatsächlichen Infektion aufbauen. T-Zellen, die Thymuszellen, funktionieren ähnlich, zerstören jedoch infizierte Zellen, anstatt Antikörper herzustellen.

Bei einer HIV-Infektion entwickelt der Körper in den ersten Wochen eine sehr starke Antikörperantwort, die teilweise funktioniert und die Viruslast von Millionen auf durchschnittlich etwa 50.000 Kopien/ml reduziert. Es enthält jedoch keine Virusreplikation mehr oder eliminiert die HIV-Infektion und schwächt sich schließlich ab, so dass die Viruslast wieder ansteigt.

Studienergebnisse

Dr. Lela Kardava und ihr Team von NIAID entdeckten, dass Menschen mit HIV eine ungewöhnliche Untergruppe von B-Gedächtniszellen, sogenannte gewebeähnliche Zellen, aufwiesen, die durch das Vorhandensein einer Vielzahl von hemmenden Rezeptormolekülen auf ihrer Oberfläche gekennzeichnet waren. Die Zellen verhielten sich ähnlich wie erschöpfte T-Zellen bei einer HIV-Infektion: Sie waren träge und reagierten nicht auf Fremdstoffe und auf HIV selbst.

In einer Reihe von Experimenten schaltete Kardavas Team bestimmte Gene aus, die für diese hemmenden Proteine ​​kodieren, und stellte fest, dass sie dadurch einige der Antikörperantworten der B-Zellen wiederherstellen konnten. Dazu inkubierten sie Zellen mit Stücken kleiner interferierender RNA (siRNA), Molekülen, die auf bestimmte Gene abzielen und diese stören. Frühere Experimente mit Zellen von HIV-negativen Menschen hatten gezeigt, dass das „Herunterregulieren“ der hemmenden Proteine ​​mit siRNA zu einer 80-90%igen Steigerung der Vermehrungsfähigkeit der B-Zellen führte.

Sie entfernten nacheinander neun hemmende Moleküle in Zellen, die einer Gruppe von Menschen mit chronischer HIV-Infektion entnommen wurden. Diese Personen nahmen entweder keine ARV-Therapie ein oder hatten erst vor kurzem begonnen und hatten eine durchschnittliche Viruslast von 2096 Kopien/ml mit einer durchschnittlichen CD4-Zahl von 427 Zellen/mm 3 .

Sie fanden heraus, dass die Deletion von zwei hemmenden Rezeptoren namens FCRL4 und SIGLEC6 besonders starke verjüngende Wirkungen hatte. Die siRNA, die auf die Gene abzielt, die für diese Proteine ​​kodieren, führte zu einer 30-66%igen Reduktion der Expression dieser Proteine ​​in der Zelle. Dies führte wiederum zu einer Verdoppelung der Zahl der Zellen, die als Reaktion auf Standardimmunstimuli anti-HIV-Antikörper sezernierten.

Diese Reaktionen waren lang anhaltend. Die Anti-HIV-Antikörperreaktionen der Zellen, bei denen FCRL4 und SIGLEC6 „herunterreguliert“ (reduziert) waren, zeigten mehrere Wochen später eine ähnliche Zunahme der Ansprechbarkeit auf HIV. Zellen mit den herunterregulierten inhibitorischen Proteinen sezernierten außerdem fünfmal so viel von der starken entzündungsfördernden Chemikalie (Zytokin) Interleukin-6 und 50 % mehr des Chemokins MIP-1α, was darauf hindeutet, dass die Modulation der B-Zell-Erschöpfung eine Reihe anderer Immunfunktionen haben kann -modulierende Effekte.

Auswirkungen

Das NIAID-Team arbeitet an der Hypothese, dass die Erschöpfung bei B-Zellen von Menschen mit HIV der bei T-Zellen sehr ähnlich ist: Die Zellen hören im Wesentlichen auf, als Abwehrmanöver gegen ein Virus zu arbeiten, dessen ständige Stimulation sonst verursachen würde mehr Schaden, indem der Körper in einen ständig entzündlichen Zustand versetzt wird.

If, however, therapies could be devised than enabled B-cells to mount better antibody responses to HIV without undesirable side-effects, they could in theory form part of a ‘functional cure’ that rendered HIV infection less harmful – or might even be part of a way to eliminate HIV from the body.

The NIAID team say: “Our findings suggest that the development of strategies aimed at reversing the deleterious effects of these inhibitory receptors may improve immune responses against. persisting viruses.”

Kardava L et al. Attenuation of HIV-associated human B cell exhaustion by siRNA downregulation of inhibitory receptors. Journal of Clinical Investigation, early online edition doi: 10.1172/JCI45685. 2011.


HIV Infection

HIV infects a particular type of immune system cell, the CD4 + T Helper cell, or just plainly, the T Helper Cell. Once infected, the T-Helper cell turns into an HIV replicating cell. There are typically 1 million T-cells per one milliliter of blood. HIV will slowly reduce the number of these cells until the person develops the disease AIDS.

Step 1 - HIV enters the host by attaching to specific host receptors. It is as if the virus has a specific key that only works on the host cell with the right lock. In the case of HIV, the lock is the CD4 cell-surface antigen located on the surface of T Helper cells. Color the CD4 antigens (labeled q) dark green. CD4 antigens are located on the cell membranes of the cell (f) which should be colored black. At this point, the virus and the cell membrane fuse and the virion core enters the cell. The core contains the viral genes.

Step 2 - The viral RNA and core proteins are released into the cytoplasm where reverse transcriptase converts the viral RNA to DNA. The viral RNA is colored as above, and the viral DNA (h) should be colored red.

Step 3 - Viral DNA, now doublestranded is transported into the nucleus (continue to color all instances of viral DNA red) and the nuclear membrane (n) grey. In the nucleus, the enzyme called integrase fuses it with the host cell's normal DNA. Viral DNA can persist within the cell's DNA for many years in a latent state, which further complicates efforts to treat or cure the disese. Lightly color the host cell DNA blue in all instances (labeled g). Using the cellular enzyme RNA polymerase, the viral DNA is transcribed into two splices of RNA, a shorter splice (j) and a longer splice (i) which are destined for two different things. Color the short splices yellow and the long splices orange in all instances.

Step 4 - The short spliced RNAs are transported to the cytoplasm and the golgi apparatus where their message is used to create viral proteins which will become part of the completed virus. Color the golgi apparatus (k) purple and the viral proteins as you did in the other instances (brown). The longer splices are the full length viral RNA and will become the core of new viruses. Another enzyme, called protease is needed to assemble the proteins into their final functional forms. Protease inhibitors are another drug used to combat AIDS.

Step 5 - Using the proteins assembled from the golgi apparatus and the completed viral RNA from the long strands, the mature virus buds off from its host cell. The process of budding destroys the host cell.

a) envelope proteins - brown
b) virus capsule - dark green
c) viral RNA - pink
d) lipid membrane - light green
e) reverse transcriptase - yellow

j) short splice viral RNA - yellow
k) golgi apparatus - purple
m) viral proteins - brown
n) nuclear membrane - grey
q) e) CD4 antigens - dark green


Schau das Video: HIVAIDS explained in first person. PortalCLÍNIC (August 2022).