szyszynka
Transkrypt
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