szyszynka

PROWADZĄCY:
Prof. Nadzieja Drela - koordynator
Dr Magdalena Markowska - koordynator
Dr Paweł Majewski
Prof. Krystyna Skwarło-Sońta
Rok akad. 2013/2014
Semestr zimowy, czwartek, 8.30-10
Tydzień
Data
Temat wykładu
Prowadz
1
03.10.13
Podstawy funkcjonowania układu odpornościowego i neuroendokrynowego - mechanizmy
odbioru i przekazywania informacji przez układ odpornościowy i neuroendokrynowy
KSS
2
10.10.13
Neuroendokrynoimmunologia: nowa dziedzina badań interdyscyplinarnych - podstawowe szlaki
komunikacji między układem odpornościowym i neuroendokrynowym, rola
neuroprzekaźników, neuropeptydów, hormonów i cytokin w przekazywaniu informacji między
układami i regulacji aktywności układu odpornościowego
KSS
3
17.10.13
OUN w rozwoju i regulacji układu odpornościowego. Rola głównych osi regulacyjnych: HPA,
HPG i HPT. Prezentacja antygenów w ośrodkowym układzie nerwowym: weryfikacja poglądów o
immunologicznym uprzywilejowaniu mózgu
KSS
4
24.10.13
Rola regulacji neuroendokrynowej w utrzymywaniu homeostazy w układzie odpornościowym w
warunkach zależnych i niezależnych od aktywacji antygenowej. Udział hormonów,
neuroprzekaźników, neuropeptydów i cytokin w utrzymaniu homeostazy układu
odpornościowego i tolerancji na własne antygeny w warunkach niezależnych od antygenów
obcych oraz w przebiegu infekcji
ND
5
31.10.13
Stan zapalny: rola w rozwoju prawidłowej odpowiedzi immunologicznej, regulacja przez układ
neuroendokrynowy, chroniczny stan zapalny.
Charakterystyka stanu zapalnego i jego rola w rozwoju prawidłowej i patologicznej odpowiedzi
PM
immunologicznej (przykłady chorób związanych z chronicznym stanem zapalnym)
6
07.11.13
Odpowiedź organizmu na stres – wpływ stresu na odpowiedź immunologiczną. Definicja stresu i
przebieg reakcji stresowej, skutki działania stresu ostrego i chronicznego na odporność
MM
7
14.11.13
Rola hormonów w aktywności układu odpornościowego w przebiegu ciąży. Zmiany profilu
hormonalnego w przebiegu ciąży, przydatność parametrów immunologicznych do śledzenia
prawidłowości przebiegu ciąży, rola hormonów i cytokin w regulacji odporności w przebiegu
ciąży
ND
8
21.11.13
Plastyczność interakcji między układem odpornościowym i neuroendokrynowym, ich rola
w patogenezie stanu zapalnego i chorób związanych z chronicznym stresem. Interakcje
układu neuroendokrynowego i odpornościowego w życiu płodowym i noworodkowym
oraz późniejsze ich skutki w odporności w życiu dorosłym
MM
9
28.11.13
Regulacja neuroendokrynowa w chorobach infekcyjnych, alergii, chorobach
autoimmunizacyjnych i nowotworowych, wpływ zmian okołodobowych i sezonowych
aktywności układu odpornościowego na objawy kliniczne chorób
MM
10
5.12.13
Rola zegara biologicznego w synchronizacji procesów odpornościowych:
rytmy biologiczne w organizmie człowieka, rozwój rytmów okołodobowych u człowieka,
rola hormonów w dobowych zmianach zachodzących w układzie odpornościowym
KSS
11
12.12.13
Interakcje między układem odpornościowym i neuroendokrynowym w przebiegu
starzenia: przejawy i mechanizmy starzenia się układu odpornościowego, osie HPG i HPA
w regulacji mechanizmów odpornościowych w procesie starzenia
ND
12
19.12.13
Modelowe oddziaływania między układem neuroendokrynowym i odpornościowym.
Rozwój psychoneuroimmunologii, najczęściej stosowane modele doświadczalne in vitro
oraz z wykorzystaniem zwierząt laboratoryjnych, układ odpornościowy w depresji
PM
13
09.01.14
Metody badania zmian zachodzących w układzie odpornościowym pod wpływem
hormonów, neuroprzekaźników i neuropeptydów. Testy biologiczne w badaniach
laboratoryjnych i diagnostyce klinicznej
ND
14
16.01.14
Wykorzystanie syntetycznych hormonów w terapii chorób alergicznych,
autoimmunizacyjnych oraz związanych z chronicznym stanem zapalnym.
Syntetyczne glukokortykoidy: mechanizm działania, wrażliwość na glukokortykoidy
zależna od wieku i płci
ND
15
23.01.14
Najnowsze problemy neuroendokrynoimmunologii. Osiągnięcia i postępy w dziedzinie
neuroendokrynoimmunologii i psychoneuroimmunologii
PM
16
30.01.14
Egzamin pisemny
Krystyna Skwarło-Sońta
Zakład Fizjologii Zwierząt
[email protected]
Wykład 1., 3.10.2013
 Przestrzeń
zewnątrzkomórkowa, z którą
komórki wymieniają gazy, metabolity i
informację stanowi ŚRODOWISKO
WEWNĘTRZNE ORGANIZMU.
 W ŚRODOWISKU WEWNĘTRZNYM skład
jonowy, ciśnienie osmotyczne, prężność
tlenu, skład metabolitów, ilości
poszczególnych hormonów itd...
utrzymywane są na STAŁYM POZIOMIE
 Claude
Bernard, 1859: środowisko wewnętrzne
 ….stałość środowiska wewnętrznego stanowi
konieczny warunek życia wolnego i niezależnego….

….organizm reaguje stosownym przeciwdziałaniem
na wszystkie czynniki, zakłócające równowagę jego
środowiska wewnętrznego…
 Walter
Cannon, 1920: pojęcie homeostazy
 …..jest to względna stałość parametrów
fizjologicznych oraz podtrzymujące ją mechanizmy...

Homeostaza jest to samoregulujący się
proces, dzięki któremu układy żywe
(organizmy) zdążają do utrzymania stałości
przy jednoczesnym dostosowywaniu jej do
poziomu optymalnego dla przeżycia.
 Jeśli
homeostaza jest skuteczna – życie toczy
się dalej. Jeśli zawodzi – następuje śmierć lub
kataklizm.
Encyclopedia Britannica
HOMEOSTAZĘ
środowisko zewnętrzne
czynniki psychiczne, stres
UKŁAD
NERWOWY
światło - ciemność
SZYSZYNKA
środowisko wewnętrzne
antygeny
UKŁAD
UKŁAD
ENDOKRYNOWY ODPORNOŚCIOWY
Wzajemne oddziaływania
układów odpornościowego i
neuroendokrynowego za
pośrednictwem hormonów,
cytokin, neurotransmiterów i
neuropeptydów:
A – obecność receptorów
B – wytwarzanie tych
cząsteczek we wszystkich
trzech układach
C – cząsteczki pochodzące z
ukł. neuroendokrynowego
oddziałują na odporność
D – cytokiny i inne cząsteczki
pochodzące z układu
odpornościowego wpływają
na funkcje neuronów,
gruczołów dokrewnych,
metabolizm
Besedovsky and Del Rey, 1996
IMMUNE AND NEURO-ENDOCRINE MECHANISMS CAN AFFECT EACH OTHER
B presence
A receptors
H
immune / organe
tissue
immune cell
NT
CY
H
NP NT
NP
endocrine gland
H
CY
brain
CY
H
endocrine gland
CY NP
NT H
CY
NT
NT
NP
NP
C effect of neuro-endocrine agents
immune cell
hormone
endocrine gland
intermediate
metabolism
signal transduction
selection
homing
traffic
cytokines
cell interactins
antigen presentation
effector mechanisms
autoregulatory
processes
neurotransmiters
neuropeptide
neuron
CY
NP H
NT
D effect of immune-derived products
immune cell
Cytokines and other immune cell-derived
products
endocrine
gland
hormones
neuron
other
cells/tissues
metabolism
neurotranmitters
neuropeptides
neuronal activity
neuronal growth
differentiation and repair
thermoregulation
food intake
sleep
behavior
JAK FUNKCJONUJE
UKŁAD
NEUROENDOKRYNOWY
PRZEKAZYWANIE INFORMACJI W UKŁADZIE NERWOWYM I
ENDOKRYNOWYM
neurotransmiter
impulsy nerwowe
neuron
UKŁAD NERWOWY
komórki
gruczołu
dokrewnego
hormony w krwi
UKŁAD ENDOKRYNOWY
komórki
docelowe
CHEMICZNE
PRZEKAŹNIKI
INFORMACJI
komórka
gruczołowa
hormon
neuron
impuls
nerwowy
neuron
impuls
nerwowy
neurohormon
krew
neurotransmiter
krew
komórka
docelowa
neuron lub komórka
efektorowa
komórka
parakrynowe
komórka
docelowa
komórka
docelowa
komórka
autokrynowe
UKŁAD NERWOWY
WPŁYWA NA WYDZIELANIE HORMONÓW
OUN
PODWZGÓRZE
Zwój
współczulny
Hormony uwalniające
Przedni płat
przysadki
Tylny płat
przysadki
Hormony
Hormony
np. PRL
np. ADH
Rdzeń
nadnerczy
Hormon
adrenalina
Gruczoł
dokrewny
Hormon
np. insulina
OŚ PODWZGÓRZOWO-PRZYSADKOWO-GRUCZOŁOWA
układ wrotny
część nerwowa
przysadki
część gruczołowa
przysadki
hormon
adrenokortykotropowy
(ACTH)
hormon wzrostu (GH)
kości, mięśnie
prolaktyna (PRL) hormon hormon tyreotropowy
folikulotropowy (FSH) (TSH)
i luteotropowy (LH)
gruczoł mlekowy
tarczyca
glukokortykoidy
(kortyzol)
gonady
tyroksyna (T4),
trójjodotyronina (T3)
estrogeny,
progesteron,
androgeny
kora nadnerczy
HAMOWANIE
PODWZGÓRZE
UJEMNE
SPRZĘŻENIE
ZWROTNE
HORMONY UWALNIAJĄCE
(LIBERYNY)
PRZEDNI PŁAT
PRZYSADKI
HAMOWANIE
HORMONY TROPOWE
HORMONY
HORMONY
GRUCZOŁY
DOKREWNE
TARCZYCA, KORA NADNERCZY, GONADY
NATURA CHEMICZNA HORMONÓW:
Pochodne aminokwasów: aminy (np. adrenalina i
noradrenalina), hormony tarczycy (T3 i T4)
Eikozanoidy, pochodne 20-węglowego kwasu
arachidonowego (a także linolowego i
linolenowego): prostaglandyny, leukotrieny,
tromboksany i lipoksyny
Steroidy, pochodne cholesterolu: hormony płciowe i
hormony kory nadnerczy
Peptydy i białka: np. hormony tropowe przysadki, a
także insulina czy VIP (wazoaktywny peptyd
jelitowy)
KLASYFIKACJA HORMONÓW
a) białkowe
(peptydy,
rozpuszczalne w
wodzie);
magazynowane w
komórce przed
sekrecją,
najczęściej w
formie pre-prohormonu
b) lipidowe (steroidowe,
rozpuszczalne w
tłuszczach); sekrecja
natychmiastowa,
transportowane w krwi
w powiązaniu z
nośnikiem białkowym
(najczęściej z
globulinami)
JAK FUNKCJONUJE
UKŁAD
ODPORNOŚCIOWY
DEFINICJA ODPORNOŚCI:
Jest to zdolność organizmu
do zachowania integralności, zagrożonej
przez potencjalnie niebezpieczne czynniki
POCHODZENIA ZEWNĘTRZNEGO
(np. drobnoustroje chorobotwórcze)
LUB WEWNĘTRZNEGO
(np. komórki nowotworowe).
Płytycz, 1999
NIESWOISTA
BARIERY


Skóra
Błony śluzowe
MECHANIZMY OBRONNE

KOMÓRKOWA

Limfocyty Th i Tc
HUMORALNA

Limfocyty B i przeciwciała
Fagocytoza




SWOISTA
Makrofagi
Monocyty
Granulocyty
Kręgowce
3,4 %
Cytotoksyczność

Komórki NK
Bezkręgowce
96,6 %
Bariery fizyczne
Fagocytoza
Komórki NK
Interferony
Układ dopełniacza
Odczyn zapalny
Gorączka

Erytrocyty

Leukocyty
• limfocyty (T i B)
limfocyt
monocyt
neutrofil
bazofil
eozynofil
trombocyty
• monocyty
• granulocyty
 obojętnochłonne
 kwasochłonne
 zasadochłonne

Trombocyty
EWOLUCJA UKŁADU ODPORNOŚCIOWEGO
wyspecjalizowane subpopulacje limfocytów T i B
pojawienie się limfocytów
Tarczowce (ryby
pancerne)
odporność oparta wyłącznie na
komórkach fagocytujących
RBC
Erytrocyty
Płytki
Eozyno-
Bazo-
Neutrofile
Granulocyty
Monocyty
LiT
LiB
Limfocyty
Leukocyty (WBC), krwinki białe
czas życia
7 godz.
funkcje
odpowiedź na ataki
bakteryjne – fagocytoza
55-65%
neutrofil
czas życia
różny
limfocyt T, ok. 2/3 Li
różny
udział w reakcjach
nadwrażliwości – histamina
0-1% - mastocyty tkankowe
bazofil
różny
funkcje
komórkowa odpowiedź
odpornościowa: pomocnicze
Th, cytotoksyczne Tc i
supresorowe Ts 25-35%
różnicują się w komórki
plazmatyczne,
wydzielają specyficzne
immunoglobuliny 25-35%
limfocyt B, ok. 1/3 Li
różny
eozynofil
odpowiedź na atak
pasożytów 2-4%
3 dni
monocyt
stają się makrofagami
tkankowymi,
migrują do ogniska
zapalenia i pochłaniają
bakterie 3-8%
HEMATOLOGIA –
NAUKA O KRWI I O CHOROBACH KRWI
Komórka
prekursorowa Li
Bursa
Fabrycjusza
lub jej
odpowiednik
Grasica
Limfocyty T
Limfocyty B
Odpowiedź humoralna
Odpowiedź komórkowa
Szpik kostny
linia
mieloidalna
komórki pnia
linia
limfoidalna
(ukierunkowanie)
POCHODZENIE
LIMFOCYTÓW
BiT
(dojrzewanie)
dojrzały
LiB
prekursor
LiT
grasica
kontakt z
antygenem
wtórne narządy limfoidalne
komórki plazmatyczne przeciwciała
kontakt z
antygenem
(dojrzewanie)
dojrzały
LiTh
dojrzały
LiTc
kontakt z
antygenem
limfocyt w mikroskopie
świetlnym
limfocyt cytotoksyczny w
mikroskopie skaningowym
limfocyt B w mikroskopie
elektronowym
MHC klasy I



występują na powierzchni
wszystkich komórek w
organizmie
prezentują antygeny
pochodzenia endogennego
np. białka wirusowe lub
zmienione białka własne
współdziałają z limfocytami Tc
MHC klasy II



występują na powierzchni
komórek prezentujących
antygen (APC)
prezentują antygeny
pochodzenia egzogennego
współdziałają z limfocytami
Th
 Pierwotnie: substancja
powodująca
powstawanie przeciwciał (ang. antibody
generating)
 Obecnie: czynniki wywołujące aktywację
układu odpornościowego, czyli takie (nonself),
przeciw którym kierowana jest odpowiedź
odpornościowa
 Epitopy albo determinanty antygenowe to
struktury powierzchniowe antygenu,
odpowiedzialne za immunogenność antygenu
 Niekompletne antygeny to hapteny
 Pierwotne
narządy (gruczoły) limfoidalne: grasica i
szpik kostny (analog bursy Fabrycjusza ) –
ŚRODOWISKO DOJRZEWANIA LIMFOCYTÓW
 Wtórne
narządy (gruczoły) limfoidalne: śledziona,
węzły i grudki chłonne – MIEJSCA KONTAKTU
LIMFOCYTÓW Z ANTYGENAMI

Komórki odpornościowe: leukocyty i produkowane
przez nie cytokiny – NOŚNIKI INFORMACJI W
UKŁADZIE ODPORNOŚCIOWYM I POZA NIM
MIGDAŁKI
WĘZŁY
CHŁONNE
GRASICA
ŚLEDZIONA
WYROSTEK
ROBACZKOWY
SZPIK KOSTNY
KĘPKI PEYERA W
JELICIE CIENKIM
WĘZŁY CHŁONNE
NACZYNIA
LIMFATYCZNE
UKŁAD
LIMFATYCZNY
CZŁOWIEKA
węzły chłonne
przewód limfatyczny
grasica
węzły chłonne
przewód piersiowy
śledziona
węzły chłonne
węzły chłonne
naczynia limfatyczne
 Termin
cytokiny (z greckiego: cyto =
komórka i kinos = ruch) określa dużą grupę
związków o różnym pochodzeniu i budowie,
będących peptydami, białkami lub
glikoproteinami.
 Działają jako cząsteczki regulatorowe lub
sygnałowe w stężeniach od nano- (10-9 M) –
do piko- (10-12 M) molowych.
HORMONY
 Powstają
CYTOKINY
w
 Produkowane przez więkwyspecjalizowanych szość komórek jądrzastych,
narządach (gruczoły zwłaszcza w nabłonkach i
śródbłonkach oraz w
dokrewne)
 Krążą w stężeniach
osiadłych makrofagach
nano- i najczęściej  W stanie podstawowym
podlegają zmianom występują w ilościach pikotylko o jeden rząd
ale po pobudzeniu wzrastają
wielkości
nawet i 1000x
Klasyfikacja na podstawie miejsca powstawania,
funkcji oraz efektorów:
Interleukiny – skierowane ku leukocytom – przeważnie
produkowane przez Li Th, nadawane obecnie nowo
odkrywanym cytokinom
 Limfokiny – powstają w limfocytach
 Monokiny – powstają wyłącznie w monoctach
 Interferony – działanie antywirusowe
 Czynniki wzrostu kolonii (CSF) – stymulują wzrost komórek
w podłożach półstałych
 Chemokiny – pośredniczą w chemotaksji międzykomórkowej
Plejotropizm i redundancja cytokin utrudniają wprowadzenie
wyraźnych podziałów

Dotychczas scharakteryzowano ponad 130 różnych cytokin, działających
plejotropowo
Przyczyny tej plejotropii:
 stanowią wysoce heterogenną rodzinę związków;
 są produkowane przez bardzo różne typy komórek: odpornościowe,
nabłonkowe, śródbłonek, komórki zrębu tkankowego;
 istnieje ogromna różnorodność receptorów i/lub ich izoform o
różnym powinowactwie do tej samej cytokiny, często występujących
na różnych typach komórek docelowych;
 działają często w sieciach sprzężeń zwrotnych (ujemnym i dodatnim),
kontrolujących syntezę i uwalnianie innych biologicznie aktywnych
cząsteczek, w tym także dalszych cytokin;
 aktywność biologiczna danej cytokiny jest wysoce zależna od
kontekstu działania czyli jest modyfikowana przez różne czynniki
wewnątrz- i pozakomórkowe, zwłaszcza przez obecność innych
cytokin
Reasumując: cytokiny regulują w sposób
redundancyjny i często pokrywający się, wiele
funkcji biologicznych, tak różnorodnych jak:
 Proliferacja
 Różnicowanie
 Chemotaksja
 Zapalenie
 Odpowiedź immunologiczna
 Apoptoza
ODPOWIEDŹ
IMMUNOLOGICZNA
Przeciwciała (Ig)
Patogen
zainfekowana
komórka
cytoliza
Limfocyt
Tc
Komórki
plazmatyczne
Li B
pamięci
Makrofag
Li B
Interleukina 2
Komórka Th
Interleukina 1
JAK FUNKCJONUJE
SZYSZYNKA ?
Najdłużej
znany
gruczoł neuroendokrynowy
Z
najkrótszym
życiorysem naukowym
CH3O
CH2
CH2
NH
N
H
N-acetylo-5-metoksytryptamina
C
O
CH3
SZYSZYNKA
SCN
AKSON
WSPÓŁCZ.
MELATONINA
JEST
HORMONEM
CIEMNOŚCI
Światło
460 – 480
nm
SZLAK
SIATKÓWKOWOPODWZGÓRZOWY
RHT
MELATONINA
ZWÓJ
SZYJNY
GÓRNY
CH 2
N
H
CH 2
NH 2
serotonina
N-Acetylotransferaza
AA-NAT
CH 2
N
H
CH 2
NH
C
CH 3
O
N-Acetyloserotonina
HydroksyindoloO-metylotransferaza
HIOMT
CH 2
N
H
CH 2
NH
C
O
melatonina
CH 3
Melatonina:
zima
zegar i kalendarz
wiosna
lato
jesień
zima
ciemność
Myszy
chirurgiczna
funkcjonalna (LL)
(Csaba i Barath,
1975, Del Gobbo
i wsp., 1989)
(Maestroni i wsp., 1987)
szyszynka
inwolucja grasicy
skutki odwracane
 aktywność NK
przez wieczorne
Px odpowiedź
zastrzykikomórkowa
Mel
 synteza przeciwciał
farmakologiczna
(Maestroni i wsp., 1987)
związana z wiekiem
(Pierpaoli i Regelson, 1994)
szyszynka
bursyna
?
Mel
?
synteza
Mel ?
bursa
Fabrycjusza
Mel
Mel
?
grasica
hormony grasicy
Melatonina
szpik kostny
?
receptory
Mel
synteza
Mel ?
komórki odpornościowe
endogenne opioidy
(CHRONO) (PSYCHO) NEURO
(ENDOKRYNO) IMMUNOLGIA
albo po prostu:
BIOLOGIA INTEGRACYJNA
Dziękuję za uwagę