К механизму взаимодействия интегративных систем организма.
УДК: 612.017.1:616.43+616.8:57.09 К механизму взаимодействия интегративных систем организма. Пикалюк В.С., Шаймарданова Л.Р. Кафедра нормальной анатомии человека Крымского государственного медицинского университета им. С.И.Георгиевского, зав.каф. д.м.н.,проф. Пикалюк В.С.
Повышенный в последнее время интерес к нейроиммунно-эндокринным взаимодействиям обусловлен новыми данными исследований, подтверждающих триединство этих систем в регуляции гомеостаза (5,6,7,9,13,15). Данная работа представляет попытку подытожить накопленные результаты исследований для более объемного и целостного восприятия функционирования регулирующих систем организма. Нервная, эндокринная и иммунная системы выполняют каждая свою роль в регуляции гомеостаза (6,32). При этом иммунную систему по современным представлениям уподобляют дополнительному сенсорному органу, являющемуся составной частью древней системы защиты организма (16). Нервная система - анализирующий орган, содружественно с другими системами регулирующий постоянство внутренней среды организма. Постулаты в отношении эндокринной системы, одной из наиболее важных звеньев регуляции, также подвергаются пересмотру. По теории выдвинутой впервые Клодом Бернаром более 100 лет назад, а затем подтвержденной современными авторами (22), гормональная секреция в ее строгом понимании не является специфической функцией отдельных клеток, а является общим биологическим свойством большинства клеток, независимо от источника развития и специализации. Большинство органов имеет клетки, способные к внутренней секреции, что является базовым механизмом регуляции гомеостаза. Современные данные исследований феномена гормональной функции неэндокринными клетками подтверждают роль сложных процессов клеточных сигнальных механизмов в регуляции гомеостаза в норме и патологии. В частности, показано, что наряду с нейронами и некоторыми видами лимфоцитов (20,29,34), гормональные вещества могут продуцировать тучные клетки, моноциты, тромбоциты, макрофаги, NK-клетки, эозинофилы, эндотелиоциты, тимические эпителиоциты, хондроциты, остеоциты, клетки эндометрия и клетки Лейдига яичников, клетки Меркеля кожи,фоторецепторные клетки сетчатки,трофобласты плаценты и многие другие клетки (21,25,30). Спектр гормонов, продуцируемых этой диффузной нейро-эндокринной системой, довольно широк: серотонин, мелатонин, катехоламины, гистамин, эндорфины, матрилизин, ацетилхолин, натриуретическийй пептид, вазоактивный интестинальный пептид, вазопрессин, окситоцин, инсулин и инсулино-подобное вещество, соматостатин, пролактин,АКТГ, лептин и др. Сюда же можно отнести оксид азота (NО), который считается газообразным гормональным веществом. Выделяемые некоторыми тканями цитомедины также осуществляют регуляцию межклеточных взаимодействий (3,4,10,11,12). Таким образом, выглядит совершенно естественным то, что многие клетки, в том числе нервные и иммунные, могут выделять гормоны и гормоноподобные вещества, что подтверждает идею о неспецифичности эндокринной секреции. Обнаружены сходства в организации и функционировании нервной и иммунной систем. Давно известно, что группа клеток промежуточного мозга, объединенная под названием нейросекреторные ядра, сохраняя специфическую организацию и функции (генерирование и распространение нервных импульсов) могут одновременно функционировать и как эндокринные клетки. Оказалось, что аналогичное можно сказать и о клетках иммунной системы. Участвуя в регуляции гомеостаза с помощью специфических иммунных механизмов, эти клетки оказались способными экспрессировать рецепторы ко многим сигнальным молекулам, опосредующим воздействие нейроэндокринной системы, а также синтезировать некоторые биологически активные вещества (нейропептиды, тахикинины, инсулиновые гормоны, проопиомеланокортин, дериватом которого является АКТГ, и, наконец, соматотропный гормон и пролактин). Современные методы исследования подтверждают общность секретируемых веществ нервных и иммунных клеток. Это интерлейкины, катехоламины, цитокины, нейропептиды. Общим характерным признаком клеток нервной и иммунной систем является и обнаруженные одинаковые рецепторы (1). Наличие глутаматных рецепторов, ответственных за молекулярную память, позволяют предполагать общность формирования поведенческих, адаптационных и других реакций в клетках нервной и иммунной систем. Иммунные функции стали рассматривать как некую составляющую нейроэндокринной активности, а сам по себе иммунный ответ, как выяснилось, невозможен без содружественного участия нейроэндокринного аппарата (24). При анализе сходства в организации нервной и иммунной систем привлекает внимание тот факт, что обе системы состоят из большого числа фенотипически различающихся клеток, организованных в сложные системы. В пределах такой сети клетки взаимосвязаны и функционируют по принципу обратной связи, когда пусковым сигналом служит адекватный раздражитель, а конечный ответ направлен на обеспечение полезного результата. Различие заключается в том, что в нервной системе клетки относительно фиксированы в пространстве, тогда как в иммунной они динамичны и лишь кратковременно взаимодействуют друг с другом. Важным открытием можно назвать описанное явление функциональной асимметрии структурно-функционального блока иммунной, кроветворной и нейроэндокринной систем, что имеет важное значение для формирования гуморального и клеточного иммунного ответа, а также кроветворения (31). Ранее считалось, что структурно и функционально неравнозначны только полушария головного мозга. На сегодняшний день доказана латерализация иммуномодуляторного действия коры головного мозга, проявляющаяся в контроле левого полушария за деятельностью Т-клеток, активность которых подавлялась при его экспериментальном разрушении у крыс, что не влияло на функцию макрофагов и В-клеток. В противоположность этому, повреждение правой гемисферы приводило к усилению активности Т-клеток. Эти данные коррелировали с доминированием той или иной руки и увеличением частоты ранней дизлексии и развитием аутоимунных заболеваний у левшей. Кроме того, многочисленные исследования, проведенные в НИИ Клинической иммунологии РФ, дают основание полагать, что эффективность иммунизации, вакцинации зависит от того, какое полушарие у человека доминирует, и даже от того, в какую сторону тела вводится антигенный материал (18,31). Предполагается, что неокортекс выполняет связующую роль в повреждении иммунной системы под действием психосоциальных факторов. Примерами тому могут служить распространенные психосоматические заболевания, а также увеличение количество клеток- киллеров при терапевтической психосуггестии у онкобольных (19). Оказалось, что и функция парных лимфоидных органов также не идентична. Авторами (2) была описана связь между функциональными особенностями полушарий и функциональными особенностями парных лимфоидных органов. От этого также зависят особенности клеточного и гуморального иммунитета, а также кроветворения . Очевиден факт, что и активация иммунологических процессов сказывается на работе мозга. Иммунная система также способна модулировать функциональное состояние нервной. Доказана общность сфингомиелинового пути трансдукции сигнала интерлейкина-1 для нервных и иммуннокомпетентных клеток (3,10,11,12). О влиянии иммунитета на процессы, протекающие в нервной ткани, свидетельствуют и клинические наблюдения (27). К примеру, снижение иммунитета способствует персистированию некоторых латентно протекающих вирусных инфекций, которые вызывают униполярный и биполярный психозы, деменцию, шизофрению, агрессивное поведение . После проведенной иммуномодуляторами терапии диагнозы многих психических расстройств были сняты (23). Эти данные, как и многие другие, еще раз доказывают общность и единство функционирования систем. Важно отметить, что в этой цепи, а точнее, в круге регуляции гомеостаза по принципу обратной связи, необходимо не только функциональное восстановление клеток и тканей, но и количественное возмещение пула утраченных единиц. Поэтому в этой сложной системе взаимодействия и взаимозависимости необходимо учитывать активное присутствие еще одного звена, лежащего в основе репаративных процессов, а именно систему стволовых клеток (14). Способность многих стволовых клеток к миграции и трансдифференцировке, а также наличие потенциала к дедифференцировке, т.е. практически универсальная пластичность, делает их незаменимой составной частью общего реактивно- адаптационного синдрома. Независимо от действующего фактора, восстановление тканей – это процесс, когда множество поврежденных типов клеток замещается для восстановления гистоархетоктоники и функции ткани. Для объяснения механизма тканевого восстановления было предложено несколько теорий (11). Согласно современным представлениям, при повреждении, химические и биоэлектрические сигналы, высвобождаемые из клеток поврежденной ткани, активируют первое звено в процессе регенерации – покоящиеся клетки –предшественницы, которые обладают конечной продолжительностью жизни от 50 до 70 удвоений популяции перед программируемыми старением и смертью. Резервные клетки- предшественницы покоятся в тканях весь период постнатального развития, хотя доказано это только для соединительной ткани (36). Если потенциал к восстановлению ткани клетками-предшественницами исчерпан, а запрос на регенерацию/репарацию продолжает поддерживаться, молекулярные и субмолекулярные сигналы микроокружения пострадавшей ткани могут достигать уже резидентных стволовых клеток. В процессе мобилизации стволовых клеток принимают участие некоторые белки хроматина, цитокины, хемокины и молекулы адгезии. Резидентные СК в большей своей части являются унипотентными. Их продолжительность жизни и потентность выше,чем у прогениторных клеток. Конечным звеном стволовой системы, задействованной в регенерации, являются плюрипотентные СК, которые могут образовывать клетки, производные всех трех зародышевых листков. Именно пластичность СК дает широкие возможности для их клинического применения. Доказано, что плюрипотентные СК могут мигрировать из костного мозга, обладают способностью включаться в дефектные ткани, репрограммироваться, а затем возвращаться в костный мозг ( ). Этот факт заставляет предположить, что освобождение/мобилизация и хоуминг представляют собой последовательные события со своими физиологическими ролями ( ). При этом, логично предположить существование центрального звена управления процессом экстремального восстановления утраченных клеток (репаративной регенерацией). Вырисовывается достаточно ясная последовательность активации стволовых клеток, которая обратна иерархической лестнице стволовой системы согласно потентности (14): 1. клетки-предшественницы; 2. резидентная СК; 3. унипотентная СК; 4. мультипотентная СК; 5. плюрипотентная СК; 6. тотипотентная СК. Причем, СК большей потентности активируются только при условии, что пул менее потентных СК истощен. Такая слаженность функционирования звеньев механизма регенерации еще раз подтверждает, что СК организма являются элементами единой стволовой системы, ответственной за регенерацию/репарацию. Однако, по уравнению Шредингера (квантовая физика), любой сигнал, удаляясь от источника, теряется во времени и пространстве. Т.е. в механизме "невключения" резидентных, а затем и плюрипотентных СК может играть роль как слабый сигнал стареющего микроокружения, так и блокировка (или рассеивание) сигнала любыми сторонними артефактами на пути к более удаленным СК. Мы не будем описывать процесс ускоренной измененной репарации, когда в замещении поврежденной ткани участвует соединительная ткань с формированием рубца. Таким образом, стволовая система также, как и многие другие факторы играет связующую роль во взаимодействии эндокринной, иммунной и нервной систем. Схематично, двустророннее взаимодействие упомянутых систем можно представить следующим образом:
Поскольку известен эффект "плацебо" в терапии многих заболеваний, можно предположить, что в процессе активации СК и ускорения регенерации/репарации большую роль играет неокортекс.
Литература. 1. Болдырев А.А.. Нейрональные рецепторы в клетках иммунной системы. Природа.2005. №7 2. Каменский М.Ю. Физиологические и биохимические аспекты функциональной асимметрии. http://www.psychiatry.narod.ru/fa.html 3. Клименко В.М., Зубарева О.Е., Краснова И.Н. Роль внутримозговых рецепторов ин-терлейкина-1 в модуляции гомеостатических реакций организма. Нейрохимия, 1995, т. 12, вып. 2, стр. 16-22. 4. Клименко В.М., Зубарева О.Е.. Нейробиология цитокинов: поведение и адаптивные реакции. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова, 85, 9, 1999, 1244-1254. 5. Клименко В.М.. Нейрофизиологический анализ центральных механизмов взаимодей-ствия нервной и иммунной систем. Глава 3 в Руководстве 'Иммунофизиология', серия "Основы современной физиологии". С.Петербург, 'Наука', 1993. с. 67-200 6. Корнева Е.А. Основные этапы становления иммунофизиологии. // Нейроиммунология. 2005. T. III, №1. C. 4-10. 7. Корнева Е.А., Головко О.И., Казакова Т.Б. Молекулярно-биологические аспекты взаимодействия нервной и иммунной систем. //Вопросы мед. химии, 1997, Т.43, № 5, С.321-329. 8. Корнева Е.А., Казакова Т.Б. Современные подходы к анализу влияния стресса на процессы метаболизма в клетках нервной и иммунной систем. // Медицинская иммунология, 1999, Т. 1, № 1-2, С. 17-22 9. Корнева Е.А., Клименко В.М., Шхинек Э.К. Нейрогуморальное обеспечение иммунного гомеостаза. Наука, Л., 1978, 248с. 10. Корнева Е.А., Шанин С.Н., Рыбакина Е.Г. Интерлейкин 1 в реализации стресс-индуцированных изменений функций иммунной системы. // Российский физиол. журнал им.И.М.Сеченова. 2000. Т.86, № 3. С.292-302. 11. Писаржевский С.А. Некоторые актуальные проблемы биологии стволовых клеток. [Электронный ресурс] / http://314159.ru/pisarjevsky/pisarjevsky1.htm 12. Рыбакина Е.Г., Корнева Е.А. Физиологическая роль интерлейкина-1 в механизмах развития стрессорной реакции. // Мед. акад. журн. 2002 Т.2, № 2. С.4-17. 13. Фомичева Е.А., Пиванович И.Ю., Шамова О.В., Немирович-Данченко Е.А. Глюкокортикоидные гормоны в реализации иммуномодулирующего действия дефенсинов. // Российский Физиологический журнал им.И.М.Сеченова. 2002. Т.88, № 4. С. 496-502. 14. Шаймарданова Л.Р., Пикалюк В.С. Стволовая система. Морфологiя. 2008, Т.2, №1, с. 16-21. 15. Ader, Robert; Cohen, Nicholas, Psychoneuroimmunology: Interactions between the nervous system and the immune system. Lancet, 1/14/95, Vol. 345 Issue 8942, p99, 5p 16. Blalock JE. The immune system as a sensory organ. J Immunol 1984; 132: 1067-70. 17. Burkhard Becher, Alexandre Prat, Jack P. Antel . Brain-immune connection: Immuno-regulatory properties of CNS-resident cells./Glia. 2000. Vol.29, # 4, pp. 293-304 18. Christopher J. Czura, Mauricio Rosas-Ballina and Kevin J. Tracey. Cholinergic Regulation of Inflammation. Psychoneuroimmunology. 2007, Pages 85-96 19. Dana H. Bovbjerg. Psychoneuroimmunology. Implications for oncology? Cancer. 1991. Vol. 67, # S3, pp. 828-832 20. Felten DL. Neurotransmitter signaling of cells of the immune system: important progress, major gaps. Brain Behav Immun 1991; 5: 2-8 21. Inagami T, Naruse M, Hoover R. Endothelium as an endocrine organ. Annu Rev Physiol 1995; 57:171–189. 22. Kvetnoy I. M., Russel J. Reiter, V. Kh. Khavinson. Claude Bernard was right: hormones may be produced by “non-endocrine” cells. Neuroendocrinology Letters 2000; 21:173–174 23. Lycke E, Norrby R, Roos B-E. A serological study on mentally ill patients with special reference to the prevalence of herpes virus infections. Br J Psychiatry 1974; 124: 273-79. 24. Madden KS, Felten SY, Felten DL, et al. Sympathetic nervous system modulation of the immune system: II. Evaluation of lymphocyte proliferation and migration in vivo by chemical sympathectomy. J Neuroimmuno1 1994; 49: 67-75. 25. Madden KS, Livnat S. Catecholamine action and immunologic reactivity. In: Ader R, Cohen N, Felten DL, eds. Psychoneuroimmunology, second ed. New York: Academic, 1991: 283-310. 26. Massimo Biondi, Giorgio D. Kotzalidis. Human psychoneuroimmunology today. Journal of Clinical Laboratory Analysis. Volume 4, Issue 1, Date: 1990, Pages: 22-38 27. Michael Schlesinger, Y. Yodfat. The impact of stressful life events on natural killer cells/Stress Medicine.1991. Vol.7, # 1, pp. 53-60 28. Michel Salzet, Didier Vieau and Robert Day. Crosstalk between nervous and immune systems through the animal kingdom: focus on opioids. Trends in Neurosciences, 2000, Vol. 23, # 11, pp. 550-555 29. Michel Salzet. Immune cells express endocrine markers. NEUROENDOCRINOLOGY LETTERS,2002;Vol.23 No.1, 23:8-9 30. Olney RC, Tsuchiya K, Wilson DM, Montai M, Maloney WJ, Cshurman DJ, Smith RL. Chondrocytes from osteoarthritic cartilage have increased expression of insulin-like growth factor I (IGF-I) and IGF-binding protein-3 (IGFBP-3) and –5, but not IGF-II or IGFBP-4. J Clin Endocrinol Metab 1996; 81:1096–1103. 31. Renoux G, Bizierre K. Neocortex lateralization of immune function and of the activities of imuthiol, a T-cell specific immunopotentiator. In: Ader R, Cohen N, Felten DL, eds. Psychoneuroimmunology, second ed. New York: Academic, 1991: 127-48. 32. Schmoll Hans-JoachimTewes UweP. Psychoneuroimmunology: Interactions Between Brain, Nervous System, Behavior, Endocrine and Immune System, Etat : Disponible chez l'éditeur 1992, 276p 33. Sheridan JF, Dobbs C, Brown D, et al. Psychoneuroimmunology: stress effects on pathogenesis and immunity during infection. Clin Microbiol Rev 1994; 7: 200-12. 34. Smith EM, Blalock E. Human lymphocyte production of corticotropin and endorphin-like substances: association with leukocyte interferon. Proc Natl Acad Sci USA 1981; 78:7530–7534. 35. Solberg E. E., Halvorsen R., Holen A. Effect of meditation on immune cells./Stress Medicine.2000. Vol.16, # 3, pp. 185-190 36. Young H.E. Human reserve pluripotent mesenchymal stem cells are present in the connective tissues of skeletal muscle and dermis derived from fetal, adult, and geriatric donors / Young HE, Steele TA, Bray RA. //Anat Rec. – 2001. – 264. –Р. 51-62.
РЕЗЮМЕ. В статье рассматриваются морфо-функциональные аспекты взаимодействия нервной, эндокринной и иммунной систем. Сделан акцент на влияние неокортекса на адекватность ответа этих систем на стресс. В гармоничное взаимодействие регулирующих систем организма вписывается еще одно звено, обязательное для восстановления утраченных количественных и качественных потенций – система стволовых клеток, преобразующая трио стволовых клеток в квартет.
РЕЗЮМЕ. В статті обговорюються морфо функціональні аспекти взаємодії нервової, ендокринної, та імунної систем. Акцентується увага на вплив неокортекса на адекватність реакції цих систем на стресовий подразник. В гармонійний взаємозв’язок регулюючих систем організму вписується ще одна ланка, обов’язкова для відновлення втрачених кількісних та якісних потенцій - система стовбурових клітин, реорганізуючи тріо інтегруючих систем у квартет.
Betnovate C Seborrhoeic Dermatitis Jerk Allergy Test Escitalopram No Prescription 75 http://archive.org/details/OrderMedsOnlineNoPrescription800 - Prescription Meds From Outher States Illinois. Preventing Prostate Cancer Possibly How Is Albuterol Monitored Lung No Prescription Iodoral And Weight Loss Lugol's Solution . Secondary Diastolic Blood Pressure Normal Systolic Circuit City Blood Pressure Cuff . Yasmin No Prescription Now What Does Ibuprofen Do To The Brain http://archive.org/details/OrderMotrinOnlineNoPrescription800 - Ibuprofene No Prescription Lovastatin Ezetimibe No Prescription Drug Can You Take Care Of Your Diabetes Urinary Tract Infection Mexico Rogaine Body Hair There
Этот пост — одно из редких исключений, когда читаешь с интересом и что-то для себя выносишь. Спасибо автору. Добавлю в избранноеhttp://voronezh.recikl.ru/ - . :)
