Rok akad. 2014/2015 Semestr zimowy, czwartek,

Transkrypt

1 PROWADZĄCY: Prof. Nadzieja Drela Prof. Krystyna Skwarło-Sońta dr Magdalena Markowska dr Paweł Majewski Rok akad. 2014/2015 Semestr zimowy, czwartek,

2 Inflammation ( ) Pineal gland melatonin (+) EO Lymphoid tissue (+) ROS ( ) ( )

3

4

5 Homeostaza Pi MEPE Matrix Extracellular Phosphoglycoprotei n ASARM Acidic- Serine-Aspartate- Rich-MEPE associated motif

6 Zapalenie wróg czy przyjaciel? Stan zapalny: rola w rozwoju prawidłowej odpowiedzi immunologicznej, regulacja przez układ neuroendokrynowy, chroniczny stan zapalny, przykłady chorób związanych z chronicznym stanem zapalnym.

7 DOBROCZYNNY DLA ORGANIZMU Likwiduje: uszkodzenia tkanki, patogeny, pasożyty, nowotwory, ZŁY DLA ORGANIZMU Prowadzi do wielu schorzeń: miażdżyca, niedokrwienie serca, uszkodzenie mięśnia sercowego, reumatoidalne zapalenie stawów, astma, osteoporoza, zapalenie jelit, nowotworzenie.

8 Każdy element odporności może być przedmiotem osobnej monografii

9 Anatomicznie rozproszony w organizmie, Ścisła współpraca pomiędzy jego elementami, Układ odpornościowy nie jest autonomiczny w swej funkcji,

10 Dla zachowania homeostazy organizmu niezbędny jest: - nieograniczony przepływ informacji, - integracja działania, - szybkie radzenie sobie z czynnikami szkodliwymi, Układ nerwowy Homeostaza Układ odpornościowy Układ endokrynowy Czy wszystkie elementy są nam znane i właściwie doceniane?

11 PLAN WYKŁADU Nieco historii, Elementy układu odpornościowego zaangażowane w reakcję zapalną, Kontrola przebiegu reakcji zapalnej, W jaki sposób świadomie radzimy sobie z reakcją zapalną, Przykłady chorób o podłożu zapalnym, Epigenetyka przejawy obecności w badaniach dotyczących regulacji aktywności układu odpornościowego,

12 Miejscowa, fizjologiczna reakcja obronna tkanki na uszkodzenie mechaniczne lub inne urazy (chemiczne, biologiczne), która gwałtownie się rozwija i z reguły szybko się kończy Nieco historii

13 Główna część odporności wrodzonej (nieswoistej), lecz dzięki jej aktywacji dochodzi do uruchomienia mechanizmów nabytych (swoistych) Nieco historii

14 Nieco historii Wrodzona Nabyta Swoista Nieswoista Komórkowa Humoralna Specyficzna Niespecyficzna

15 Nieco historii Wrodzona Nabyta Swoista Nieswoista Komórkowa Humoralna Specyficzna Niespecyficzna

16 Nieco historii Cornelius Celsus Główne oznaki stanu zapalnego I w. p.n.e John Hunter XVIII w. Stan zapalny jako główna linia obrony organizmu Julius Cohnheim XIX w. Opis mikroskopowy stanu zapalnego Paul Ehrlich XX w. Rola przeciwciał Ralph Steinman, Bruce Beutler, 2011 rok Jules Hoffmann 2011 rok Odkrycie komórek dendrytycznych i ich roli w rozwoju odporności swoistej, odkrycia dotyczące aktywacji odporności wrodzonej (nieswoistej)

17

18 Główne oznaki stanu zapalnego CALOR RUBOR TUMOR DOLOR FUNCTI LASEA Po raz pierwszy opisane przez Celsusa lat temu

19 Decyzja zależna od: - wielkość uszkodzenia - rodzaj tkanki Kolejność zdarzeń: - mobilizacja środków, - likwidacja niebezpiecznego czynnika, - regeneracja lub naprawa, - przewlekły stan zapalny.

20 Porównanie ostrego i przewlekłego stanu zapalnego Czynnik wywołujący Główne typy zaangażowanych komórek Pierwotne mediatory zapalne Początek Trwanie Zakończenie Ostry Bakterie, uszkodzenie tkanki Neutrofile (inicjacja), bazofile (odpowiedz alergiczna), ieozynofile (odpowiedz na pasożyty), monocyty, maakrofagi. Aminy katecholowe, eikosanoidy Natychmiastowy Kilka dni Zdrowienie, chroniczne zapalenie Przewlekły Ostry stan zapalny wywołany niedegradowanym patogenem, wirusami, ciała obce, reakcja autoimmunizacyjna Monocyty, makrofagi, limfocyty,, fibroblasty. IFN-γ i inne cytokiny, czynniki wzrostu, ROS, enzymy hydrolityczne Opóźniony Wiele miesięcy i lat Zniszczenie tkanek, fibroliza, nekroza

21 Siła odpowiedzi - niezwykle istotna dla homeostazy całego ustroju Niewystarczająca infekcja, sepsa, rozwój nowotworów, Nadmierna reumatyzm, cukrzyca, choroba Alzheimera, stwardnienie rozsiane, niedokrwienie mózgu i serca, sepsa, rozwój nowotworów itd. Jeśli stan zapalny przenosi się do krwiobiegu uogólnione zakażenie organizmu (sepsa) Często aktywność układu odpornościowego stanowi większe zagrożenie niż czynnik, który ją wywołał!!!

22 monocyty makrofag komórki tuczne Niezbędne do transdukcji sygnału uszkadzającego inicjujące stan zapalny

23 granulocyty neutrofile eozynofile bazofile

24 limfocyty NK komórki dendrytyczne Jeśli istnieje potrzeba aktywacji nabytych mechanizmów obrony

25 Watkins S.C., Russella D., Immunity 2005 Tworzenie nanokanałów komunikacyjnych (TNT tunneling nanotubules), kilkaset milimetrów, 70 na komórkę, przemieszczanie się Ca 2+, niskocząsteczkowe barwniki, transmisja sygnału, transport antygenów, prawie jak neuron komórki dendrytyczne

26 Watkins S.C., Russella D., Immunity 2005 Tworzenie nanokanałów komunikacyjnych (TNT tunneling nanotubules), kilkaset milimetrów, 70 na komórkę, przemieszczanie się Ca 2+, niskocząsteczkowe barwniki, transmisja sygnału, transport antygenów, obraz przypomina do złudzenia sieci neuronalne.

27 2010 Nature News Nanotubes help cells pass messages Actin cables transmit electrical signals between cells. Amy Maxmen

28

29 Rozpoznawanie niezwykle konserwatywnej grupy cząstek PAMPs (Patogen Asocciated Molecular Paterns) wzorce molekularne związane z patogenami toksyny bakteryjne, lipopolisacharydy (LPS) bakterii Gram-ujemnych peptydoglikany ściany komórkowej bacterii Gram-dodatnich, flagellina element strukturalny rzęsek bakterii, niemetylowane oligonukleotydy bakteryjnego DNA (CpG) kwasy nukleinowe bakterii, dwuniciowe RNA wirusowe.

30

31 ekspresja cytokin, chemokin, czynników hemotaktycznych, białek ostrej fazy, wzrost aktywności fagocytarnej, uwolnienie enzymów (proteaz, hydrolaz), antybiotyków (defensyny, azurocysyna), czynników utleniających (nadtlenek wodoru, chloraminy).

32

33

34 ligandy to lipoproteiny o małej gęstości, wspomaganie endocytozy i egzocytozy, udział w procesach apoptozy.

35

36

37

38

39 Komórki tuczne (mastocyty) Histamina Leukotrieny PAF TNF IL-4, IL-13

40 Komórki tuczne (mastocyty) aktywacja Toll 2, 4, 6, 8 IgE, dopełniacz, i wiele innych Degranulacja: Histamina NCF czynniki ECF chemotakt. Synteza: IL-3,4,5,6 TNF Leukotrieny Prostaglandyny

41 H1 H2 aktywacja komórek tucznych granulocytów komórek śródbłonka mięśni gładkich hamowanie aktywności komórek tucznych granulocytów komórek okładzinowych

42 śródbłonek bakterie tryptaza antygeny bakteryjne exo- i endotoksyny prezentacja antygenu fagocytoza (bez opsonizacji) limfocyt chemoatraktanty dla neutrofilów KOMÓRKA TUCZNA fagocytoza (zależna od opsonizacji) mediatory pro-zapalne neutrofile aktywatory komórek tucznych cytokiny wpływające na różnicowanie się limfocytów

43

44 Rozwój stanu zapalnego Model zwierzęcy aminy i lipidowe mediatory rozpoczynają wynaczynienie i obrzęk, cytokiny i chemokiny ułatwianie migracji mediatory przeciwzapalne hamują migrację, są sygnałem do apoptozy

45 parametry stanu zapalnego układ dopełniacza Cytokiny pro-zapalne przeciw zapalne granulocyty monocyty/makrofagi limfocyty płyn stymulacja leukocyty czas

46

47 CYTOKINY pro-zapalne TNF IL-1 IFN-g IL-15 chemokines (IL-8, MCP-1) rodzina IL-6 IL-6 IL-11 OSM LIF CNTF CT-1 przeciw-zapalne IL-10 IL-4 IL-13 INF-a TGF-b

48

49

50 lekarstwo n III, Ms. ~wie; lm D. ~arstw substancja chemiczna (lub zespół substancji) mająca pochodzenie roślinne, zwierzęce lub otrzymywana syntetycznie, stosowana w lecznictwie w celu zapobiegania chorobom, ich zwalczania, łagodzenia objawów

51 Wybrane niesteroidowe leki przeciwzapalne (NLPZ) - Nieselektywne inhibitory COX Pochodne kwasu fenylopropionowego Ibuprofen, Naproksen, Fenoprofen, Fenbufen, Ketoprofen, Kwas tiaprofenowy Pozostałe Indometacyna, Diklofenak, Piroksykam, Fenylbutazon, Sulindak, Tolmetyna - Względnie selektywne inhibitory COX Meloksykam, Nabumeton, Nimesulid - Selektywne inhibitory COX-2 Celekoksyb, Rofekoksyb, Parekoksyb, Waldekoksyb - Inne nieopioidowe leki przeciwbólowe Nefopam

52 Rozwój ogólnego stanu zapalnego IL-1, TNF, IL-6 podwzgórze/przysadka ACTH gorączka senność Stan zapalny IL-6, IL-1, TNF IL-1, TNF, IL-6 nadnercza glukokortykoidy wątroba białka ostrej fazy szpik kostny GM-CSF leukocytoza trombocytoza

53 składniki układu dopełniacza kininy czynniki krzepnięcia

54 Fizjologia stanu zapalnego tkanka uwalnia chemiczne sygnały po zakażeniu lub uszkodzeniu tkanki, - przepuszczalność naczyń, - czynniki chemotaktyczne. lokalne rozluźnienie naczyń - wzrost przepływu krwi, - zwolnienie szybkości przepływu. napływ osocza i białek w nim zawartych, wzrost ekspresji cząsteczek adhezyjnych na powierzchni komórek śródbłonka

55 stymulacja chemoatraktant

56 ADHEZJA sukcesywna aktywacja wyłapywanie toczenie wolne toczenie mocna adhezja migracja SELEKTYNY INTEGRYNY chemoatraktant

57 leukocyt-śródbłonek leukocyt L-selektyna PSGL-1 ESL-1 Y-SO 3 - ligand dla L-selektyny SO 3 - SO 3 - E-selektyna P-selektyna komórka śródbłonka

58 Leukocyt kierunek migracji receptory chemokinowe komórka śródbłonka Integryna - nieaktywna Integryna aktywna Immunoglobulny VCAM-1, ICAM-1

59 Pierwsza faza migracji: - dwa różne typy cząsteczek adhezyjnych, odmienne na leukocytach i komórkach śródbłonka, Druga faza migracji: - interakcja pomiędzy tą samą grupą cząsteczek występujących pomiędzy komórkami śródbłonka a leukocytami.

60

61 cadheriny Ig nowa oryginalna PECAM, CD 99, JAM-A, JAM-C występują na leukocytach JAMs dodatkowo mogą się łączyć z leukocytarnymi integrynami specyficzna bariera klucz klucz

62 Aktywacja leukocytu: - rozpuszczalne białka kationowe białka wiążące heparynę - wiązanie krzyżowe L- lub P-selektyny lub VCAM-1 MLCK - kinaza łańcucha lekkiego miozyny

63

64 obecność: makrofagów, limfocytów, komórek plazmatycznych. uszkodzenie tkanek: wywołane przez leukocyty procesy naprawcze: angiogeneza, fibrynizacja.

65 mechanizmy pobudzające układ odpornościowy do szybkiej odpowiedzi na szkodliwy czynnik, mechanizmy przeciwzapalne, - szybkie, - działające bezpośrednio, - odwracalne, OUN? - podatne na zmiany, - zintegrowane.

66 aktywacja dróg czuciowych podążających do podwzgórza, natychmiastowa aktywacja mechanizmów prozapalnych: - neurony bólowe, aktywacja mechanizmów przeciwzapalnych: - cholinergiczna, - zależna od nerwu błędnego.

67 a) droga dyfuzyjna, b) drogi nerwowe

68

69 Mediatory przeciwzapalne: cytokiny hormony IL-10 TGF-b białka wiążące TNF IL-1Ra glukokortykoidy adrenalina a-msh b-endorfina występujące lokalnie spermina PGE2 białka szoku cieplnego białka ostrej fazy

70 MAKROFAG nerw błędny Ach NA Ach Ach NA adrenalina, glukokortykoidy, b-endorfina NA TNF-a, IL-1, IL-6, nerw współczulny KOMÓRKI TUCZNE SP SP białka ostrej f a z y włókna czuciowe n e r w u b ł ę d n e g o histamina, eikozanoidy, chemokiny,tnf-a SP neurony bólowe

71 IL-1 PODWZGÓRZE IL-1 PRZYSADKA NADNERCZA M L CS

72 GORĄCZKA IL-1 OBJAWY ZŁEGO SAMOPOCZUCIA PODWZGÓRZE IL-1 PRZYSADKA NADNERCZA M L CS

73 ENKEFALINY, ENDORFINY, DYNORFINY OPIOIDY PODWZGÓRZE IL-1 PRZYSADKA NADNERCZA M M L CS OPIOIDY UWALNIANE PRZEZ LEUKOCYTY

74 ENKEFALINY, ENDORFINY, DYNORFINY OPIOIDY ANALGEZJA!!! PODWZGÓRZE IL-1 PRZYSADKA NADNERCZA M M L NEURON CS OPIOIDY UWALNIANE PRZEZ LEUKOCYTY

75 OPIOIDY ANALGEZJA!!! PODWZGÓRZE IL-1 PRZYSADKA NADNERCZA M M L CS NEURON

76 Fig. 5. Colocalization of b-endorphin and L-selectin in subcutaneous paw tissue. A, B, C: b-endorphin (red). A: L-selectin (green). B: L-selectin (green). C: L-selectin / b-endorphin (yellow). Bar = 20 mm.

77