Patofizjologia

Patofizjologia

komunikacji

komunikacji

międzykomórkowej

międzykomórkowej

©Jacek M. Witkowski

2007

© jmw'2007

2

Każda komórka reaguje na

specyficzne i nieswoiste

sygnały (właściwy dla siebie

rodzaj informacji) ze

środowiska i otaczających

komórek, odpowiednio

zmieniając swój metabolizm i

zachowanie.

INFORMACJA

R

R

E

E

A

A

K

K

C

C

J

J

A

A

…chociaż zarówno sygnały, jak i wielkość i sposób reakcji mogą być bardzo różne.

© jmw'2007

4

UKŁADY INTEGRACYJNE ORGANIZMU

UKŁADY INTEGRACYJNE ORGANIZMU

• Wzajemna komunikacja, otrzymywanie informacji z innych

obszarów organizmu, a także przekazywanie im informacji

nerwowy

dokrewny

odporność

naczyniowy

hormony

neuromediatory

komórki,

cytokiny

© jmw'2007

5

SYGNAŁY SPECYFICZNE :

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 POZAKOMÓRKOWYCH

• SĄ

NIEKIERUNKOWE

(DZIAŁAJĄ NA WSZYSTKIE TYPY KOMÓREK)

• ICH

ZMIANY SĄ CIĄGŁE

, A

INTEGRACJA NIE JEST WYMAGANA

DO

REAKCJI

SYGNAŁY NIESWOISTE:

SYGNAŁY NIESWOISTE:

© jmw'2007

6

PRZYKŁADY :

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

© jmw'2007

7

TYPY SPECYFICZNYCH SYGNAŁÓW

TYPY SPECYFICZNYCH SYGNAŁÓW

MIĘDZYKOMÓRKOWYCH

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

© jmw'2007

8

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

• WYTWORZENIU I PRZESŁANIU nowej

informacji (SYGNAŁU) tego samego lub

odmiennego typu (auto-, para-, endokrynna

sekrecja lub wymiana złączowa) do innych

komórek bezpośrednio lub w konsekwencji

ASI (Transmisja i wzmocnienie sygnału)

© jmw'2007

9

SPRZĘŻENIA ZWROTNE SĄ TYPOWYM ELEMENTEM

SPRZĘŻENIA ZWROTNE SĄ TYPOWYM ELEMENTEM

REGULACJI SYGNALIZACJI HORMONALNEJ I NIE

REGULACJI SYGNALIZACJI HORMONALNEJ I NIE

TYLKO..

TYLKO..

HORMON TROPOWY

HORMON UWALNIAJĄCY

HORMON

FIZJOLOGICZNE

DZIAŁANIE

HORMONU

PODWZGÓRZE

PPPM

DOCELOWY

GRUCZOŁ

DOKREWNY

© jmw'2007

10

Swoiste sygnały wymagają

specyficznych receptorów i

indukują semi-specyficzne

ścieżki odpowiedzi

metabolicznej

© jmw'2007

11

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)

© jmw'2007

12

SYGNALON, sygnałosom

SYGNALON, sygnałosom

• Sygnalon – minimalna

jednostka istniejąca na

powierzchni i (przejściowo) w

związku z błoną komórkową,

dostarczająca sygnału (od

receptora TCR do czynników

transkrypcyjnych), złożona z:

receptora, koreceptora,

białek adapterowych,

enzymów (głownie kinazy i

fosfatazy białek) i czynników

transkrypcyjnych.

© jmw'2007

13

To nucleus

© jmw'2007

14

Schemat działania hormonów

Schemat działania hormonów

sterydowych

sterydowych

RECEPTOR

CYTOPLAZMATYCZNY

SYNTEZA

BIAŁEK

REPLIKACJA DNA

I PODZIAŁ

STERYD

AKTYWACJA

METABOLIZMU

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

© jmw'2007

15

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

NAD- i NIEDOCZYNNOŚĆ GRUCZOŁÓW

DOKREWNYCH

DOKREWNYCH

+

_

SEKRECJA

NIEDOSTOSOWANA DO

POTRZEB !!!

© jmw'2007

16

Siedem typów zaburzeń:

• Obniżona produkcja mediatora
• Nadprodukcja mediatora
• Produkcja zmienionego mediatora
• Nieprawidłowości dotyczące receptorów
• Zaburzenia transportu i/lub metabolizmu

(hormony)

• Równoczesne występowanie różnych

nieprawidłowości

• Hormonalnie czynne nowotwory

+

-

© jmw'2007

17

PATOLOGICZNE NASILENIE

DZIAŁANIA HORMONU

(NADOCZYNNOŚĆ):

© jmw'2007

18

NORMALNY SYGNAŁ, NADMIERNA

NORMALNY SYGNAŁ, NADMIERNA

REAKCJA

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

© jmw'2007

19

NORMALNY SYGNAŁ, NADMIERNA

NORMALNY SYGNAŁ, NADMIERNA

REAKCJA

REAKCJA

NP:

PIERWOTNA ENDOKRYNOPATIA / NADCZYNNOŚĆ

NIEZŁOŚLIWA (NIENOWOTWOROWA)

HIPERTROFIA

:

NADMIERNE WYDZIELANIE HORMONU ZWIAZANE Z

NADMIAREM KOMÓREK - PRODUCENTÓW

© jmw'2007

20

NADMIERNY SYGNAŁ, NADMIERNA

NADMIERNY SYGNAŁ, NADMIERNA

REAKCJA

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

)

© jmw'2007

21

BRAK

SYGNAŁU

BRAK SYGNAŁU, NADMIERNA

BRAK SYGNAŁU, NADMIERNA

REAKCJA

REAKCJA

NP:

GUZY HORMONALNIE CZYNNE (SEKRECJA

„LOSOWA”, NIEDOSTOSOWANA DO POTRZEB)

© jmw'2007

22

PATOLOGICZNE ZMNIEJSZENIE

DZIAŁANIA HORMONU

(NIEDOCZYNNOŚĆ):

Może wynikać z :

- niedoboru/braku sygnału indukującego sekrecję,
- niedoboru/braku sekrecji lub
- niedoboru/braku wrażliwości na hormon/sygnał

© jmw'2007

23

BRAK SYGNAŁU

BRAK SYGNAŁU

INDUKUJĄCEGO

INDUKUJĄCEGO

SEKRECJĘ

SEKRECJĘ

Np: Wtórne niedoczynności różnych pięter
osi podwzgórze-PPPM-OGD

RECEPTOR

BŁONOWY

Ca

2+

HORMON PEPTYDOWY

© jmw'2007

24

USZKODZENIE LUB BRAK

USZKODZENIE LUB BRAK

ŹRÓDŁA HORMONU /CYTOKINY/

ŹRÓDŁA HORMONU /CYTOKINY/

MEDIATORA

MEDIATORA

NP: CUKRZYCA TYPU I,
CHOROBA ADDISONA
CHOROBA HASHIMOTO

RECEPTOR

BŁONOWY

Ca

2+

HORMON PEPTYDOWY

© jmw'2007

25

ZABURZONE ROZPOZNANIE

SYGNAŁU (BRAK LUB NIECZYNNY

RECEPTOR)

HORMON PEPTYDOWY

RECEPTOR

BŁONOWY

Ca

2+

Np. myastenia gravis

© jmw'2007

26

ZABURZONE PROCESY

ZABURZONE PROCESY

TRANSDUKCJI

TRANSDUKCJI

SYGNAŁU

SYGNAŁU

HORMON PEPTYDOWY

RECEPTOR

BŁONOWY

2

O

PRZEKAŹNIKI

KASKADA KINAZ

CZYNNIKI

TRANSKRYPCYJNE

Ca

2+

BRAK ZMIAN

METABOLIZMU

Zwykle letalne…

© jmw'2007

27

MUTACJE

MUTACJE

GENU(ÓW)

GENU(ÓW)

WYRAŻANYCH

WYRAŻANYCH

POD DZIAŁANIEM HORMONU

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

`

© jmw'2007

28

USZKODZENIE KOMÓREK/TKANEK

USZKODZENIE KOMÓREK/TKANEK

DOCELOWYCH

DOCELOWYCH

NP:

NIEKTÓRE NIEDOBORY ODPORNOŚCI (STARZENIE)
CUKRZYCA TYPU II

X

X

X

© jmw'2007

29

AKTYWNE USUWANIE HORMONU LUB

AKTYWNE USUWANIE HORMONU LUB

INNYCH CZĄSTECZEK UCZESTNICZĄCYCH

INNYCH CZĄSTECZEK UCZESTNICZĄCYCH

W TRANSDUKCJI SYGNAŁU

W TRANSDUKCJI SYGNAŁU

NP: OPORNOŚĆ NA STERYDY

RECEPTOR

CYTOPLAZMATYCZNY

SYNTEZA

BIAŁKA

REPLIKACJA DNA

I PODZIAŁ

STERYD

X

X

ZMIANY

METABOLICZNE

X

MDR

© jmw'2007

30

ZABURZONE SPRZĘŻENIA ZWROTNE W

ZABURZONE SPRZĘŻENIA ZWROTNE W

CHOROBACH I ZESPOŁACH DOKREWNYCH

CHOROBACH I ZESPOŁACH DOKREWNYCH

(PRZYKŁAD)

(PRZYKŁAD)

HORMON TROPOWY

HORMON UWALNIAJĄCY

HORMON

FIZJOLOGICZNE

DZIAŁANIE

HORMONU

PODWZGÓRZE

PPPM

DOCELOWY

GRUCZOŁ

DOKREWNY

© jmw'2007

31

UWAGA!

UWAGA!

ZABURZENIA MOGĄ DOTYCZYĆ

ZABURZENIA MOGĄ DOTYCZYĆ

WIELU NARZĄDÓW

WIELU NARZĄDÓW

DOKREWNYCH NA RAZ!

DOKREWNYCH NA RAZ!