Patofizjologia

komunikacji

międzykomórkowej

©Jacek M. Witkowski

2005

Wykład 03

2

UKŁADY INTEGRACYJNE ORGANIZMU

• Wzajemna komunikacja, otrzymywanie informacji z innych

obszarów organizmu, a także przekazywanie im informacji

nerwowy

dokrewny

odporność

naczyniowy

hormony

neuromediatory

komórki,

cytokiny

3

Każda komórka reaguje na

specyficzne i nieswoiste

sygnały (właściwy dla siebie

rodzaj informacji) ze

środowiska i otaczających

komórek, odpowiednio

zmieniając swój metabolizm i

zachowanie.

4

SYGNAŁY SPECYFICZNE :

• WYMAGAJĄ

ŹRÓDŁA

– KOMÓREK, KTÓRE EWOLUCJA WYTWORZYŁA W CELU

UMOŻLIWIENIA KOMUNIKACJI

• NEURONY

• GRUCZOŁY DOKREWNE

• LEUKOCYTY

• INNE (NP. macula densa)

• SĄ

KIERUNKOWE

(ZDEFINIOWANE ŹRÓDŁO I ODBIORNIK)

• HORMONY, NEUROMEDIATORY – JEDNOKIERUNKOWE

• CYTOKINY – DWUKIERUNKOWE

• SĄ

DYSKRETNE

I WYMAGAJĄ

INTEGRACJI

DLA WYWOŁANIA REAKCJI

• JEDEN TYP SYGNAŁU POCHODZI Z RÓŻNYCH ŹRÓDEŁ KOMÓRKOWYCH

LUB POZAKOMÓRKJOWYCH

• SĄ

NIEKIERUNKOWE

(DZIAŁAJĄ NA WSZYSTKIE TYPY KOMÓREK)

• ICH ZMIANY SĄ CIĄGŁE, A INTEGRACJA NIE JEST WYMAGANA DO

REAKCJI

SYGNAŁY NIESWOISTE:

5

PRZYKŁADY :

• SYGNAŁY SPECYFICZNE:

• Hormony

– Białkowe (PRZYSADKA)

– peptydowe,

– modyfikowane

aminokwasy,

(TARCZYCA)

– Steroidy (NADNERCZA)

• Cytokiny

– białka

• Neuromediatory

– peptydy

– (modyfikowane)

aminokwasy lub ich

metabolity

– katecholaminy

– NO

• SYGNAŁY NIESPECYFICZNE:

• Zmiany dostępności subst.

odżywczych (glukoza!),

mikronutrientów (witaminy,

minerały)

• Zmiany czynników

środowiskowych: pH, pO

2

, pCO

2

• Zmiany składu macierzy

pozakomórkowej (adhezja!)

• Zmiany skladu jonowego

płynów poza- i

wewnątrzkomórkowych

Organizm używa ponadto informacji pochodzącej od:
odorantów, feromonów i innych subst. chemicznych;
światła, dźwięku (wibracji) i czucia napięć mechanicznych –
w NARZĄDACH ZMYSŁÓW

6

TYPY SPECYFICZNYCH SYGNAŁÓW

MIĘDZYKOMÓRKOWYCH

AUTOKRYNNE

AUTOKRYNNE

PARAKRYNNE

PARAKRYNNE

ENDOKRYNNE

ENDOKRYNNE

ZŁĄCZOWE

ZŁĄCZOWE

KOMÓRKI BLISKO

KOMÓRKI BLISKO

SIEBIE I ŹRÓDŁA

SIEBIE I ŹRÓDŁA

SYGNAŁU

SYGNAŁU

SYNAPTYCZNE

SYNAPTYCZNE

KOMÓRKI BLISKO

KOMÓRKI BLISKO

SIEBIE ALE DALEKO

SIEBIE ALE DALEKO

OD ŹRÓDŁA

OD ŹRÓDŁA

SYGNAŁU

SYGNAŁU

7

REAKCJA NA SYGNAŁ DOCIERAJĄCY DO

REAKCJA NA SYGNAŁ DOCIERAJĄCY DO

KOMÓRKI POLEGA NA:

KOMÓRKI POLEGA NA:

• Modulacji metabolizmu (

ASI

):

• A

ktywacja uprzednio „uśpionych” lub mało aktywnych

ścieżek metabolicznych

• S

tymulacja ekspresji „nowych” (uprzednio nie

wyrażanych) genów

• I

nicjacja proliferacji i/lub apoptozy

• Nowej informacji (SYGNALE) tego samego

lub odmiennego typu (auto-, para-,

endokrynna sekrecja lub wymiana złączowa)

WYTWORZONYM I PRZESŁANYM do innych

komórek bezpośrednio lub w konsekwencji

ASI. (Transmisja i wzmocnienie sygnału)

8

SPRZĘŻENIA ZWROTNE SĄ TYPOWYM ELEMENTEM

REGULACJI SYGNALIZACJI HORMONALNEJ

HORMON TROPOWY

HORMON UWALNIAJĄCY

HORMON

FIZJOLOGICZNE

DZIAŁANIE

HORMONU

PODWZGÓRZE

PPPM

DOCELOWY

GRUCZOŁ

DOKREWNY

9

Swoiste sygnały wymagają

specyficznych receptorów i

indukują semi-specyficzne

ścieżki odpowiedzi

metabolicznej

10

HORMON

Schemat działania hormonów

peptydowych

RECEPTOR

BŁONOWY

TRANSDUKCJA SYGNAŁU !

2

o

PRZEKAŹNIKI

KASKADA KINAZ

CZYNNIKI

TRANSKRYPCYJNE

SYNTEZA

BIAŁEK

Ca

2+

ZMIANY

METABOLICZNE

REPLIKACJA DNA

I PODZIAŁ

NOWY SYGNAŁ

(UWALNIANIE

HORMONU,

MEDIATORA)

11

Schemat działania hormonów

sterydowych

RECEPTOR

CYTOPLAZMATYCZNY

SYNTEZA

BIAŁEK

REPLIKACJA DNA

I PODZIAŁ

STERYD

AKTYWACJA

METABOLIZMU

Hormony tarczycy nie są sterydami,
ale też działają we wnętrzu komórki

12

OBJAWY ZALEŻĄ OD RODZAJU I

ILOŚCI NADPRODUKOWANEGO

LUB BRAKUJĄCEGO HORMONU I

OD CZYNNOŚĆ DOCELOWEJ

TKANKI/NARZĄDU

ZASADA DOTYCZY TAKŻE NEUROMEDIATORÓW I CYTOKIN!

MOŻLIWE STANY PATOLOGICZNE:

NAD- i NIEDOCZYNNOŚĆ GRUCZOŁÓW

DOKREWNYCH

+

_

13

NORMALNY SYGNAŁ, NADMIERNA

REAKCJA

NP:

PIERWOTNA ENDOKRYNOPATIA / NADCZYNNOŚĆ

BEZ HIPERTROFII

NADMIERNE WYDZIELANIE/DZIAŁANIE HORMONU ZWIAZANE Z
NADMIERNĄ LICZBĄ CZĄSTECZEK RECEPTORA NA POWIERZCHNI
KOMÓREK, LUB INNYCH CZŁONKÓW KASKADY TRANSDUKCJI SYGNAŁU

14

NORMALNY SYGNAŁ, NADMIERNA

REAKCJA

NP:

PIERWOTNA ENDOKRYNOPATIA / NADCZYNNOŚĆ

NIEZŁOŚLIWA (NIENOWOTWOROWA) HIPERTROFIA:
NADMIERNE WYDZIELANIE HORMONU ZWIAZANE Z

NADMIAREM KOMÓREK - PRODUCENTÓW

15

NADMIERNY SYGNAŁ, NADMIERNA

REAKCJA

PRZYKŁAD:

WTÓRNA NADCZYNNOŚĆ

-

HIPERTROFIA I/LUB NADMIERNA PRODUKCJA HORMONU
W WYNIKU PRAWIDŁOWEJ REAKCJI NA NADMIERNY SYGNAŁ
Z WYŻSZEGO POZIOMU
(

OŚ PODWZGÓRZEPRZYSADKAGRUCZOŁ DOKREWNY OBWODOWY

)

16

BRAK

SYGNAŁU

BRAK SYGNAŁU, NADMIERNA

REAKCJA

NP:

GUZY HORMONALNIE CZYNNE

17

PATOLOGICZNE ZMNIEJSZENIE

DZIAŁANIA HORMONU

(NIEDOCZYNNOŚĆ):

18

BRAK SYGNAŁU (USZKODZENIE LUB BRAK

ŹRÓDŁA HORMONU /CYTOKINY/ MEDIATORA )

NP: CUKRZYCA TYPU I,
CHOROBA ADDISONA
CHOROBA HASHIMOTO

RECEPTOR

BŁONOWY

Ca

2+

19

ZABURZONE ROZPOZNANIE

SYGNAŁU (BRAK LUB NIECZYNNY

RECEPTOR)

HORMON PEPTYDOWY

RECEPTOR

BŁONOWY

Ca

2+

Np. myastenia gravis

20

ZABURZONE PROCESY TRANSDUKCJI

SYGNAŁU

HORMON PEPTYDOWY

RECEPTOR

BŁONOWY

2

O

PRZEKAŹNIKI

KASKADA KINAZ

CZYNNIKI

TRANSKRYPCYJNE

Ca

2+

BRAK ZMIAN

METABOLIZMU

21

MUTACJE GENU(ÓW) WYRAŻANYCH

POD DZIAŁANIEM HORMONU

HORMON PEPTYDOWY

RECEPTOR

BŁONOWY

2

O

PRZEKAŹNIKI

KASKADA KINAZ

CZYNNIKI

TRANSKRYPCYJNE

BRAK PRODUKCJI

LUB WADLIWE BIAŁKA

Ca

2+

BRAK LUB WZROST

REPLIKACJI DNA

I PODZIAŁÓW

BRAK ZMIAN

METABOLICZNYCH

22

USZKODZENIE KOMÓREK/TKANEK

DOCELOWYCH

NP:

NIEKTÓRE NIEDOBORY ODPORNOŚCI (STARZENIE)
CUKRZYCA TYPU II

X

X

X

23

AKTYWNE USUWANIE HORMONU LUB INNYCH

CZĄSTECZEK UCZESTNICZĄCYCH W

TRANSDUKCJI SYGNAŁU

NP: OPORNOŚĆ NA STERYDY

RECEPTOR

CYTOPLAZMATYCZNY

SYNTEZA

BIAŁKA

REPLIKACJA DNA

I PODZIAŁ

STERYD

X

X

ZMIANY

METABOLICZNE

X

MDR

24

ZABURZONE SPRZĘŻENIA ZWROTNE W

CHOROBACH I ZESPOŁACH DOKREWNYCH

(PRZYKŁAD)

HORMON TROPOWY

HORMON UWALNIAJĄCY

HORMON

FIZJOLOGICZNE

DZIAŁANIE

HORMONU

PODWZGÓRZE

PPPM

DOCELOWY

GRUCZOŁ

DOKREWNY