Organismische Signalverarbeitung Flashcards
Glukosesensor in β-Zellen des Pankreas
Glukose dringt in die Zellen in der Pankreas ein -> Glykolyse wird hochgefahren, das entstandende ATP bewirkt einen ATP abhängigen Kaliumausstrom -> elektrisches “Ungleichgewicht” entsteht -> Calciumströmt ein -> Insulingranula betreiben Exocytose
GLUT2 und Glukokinase (hoher KM-Werte für Glukose) bilden den Glukosesensor der ß-Zellen -> geringe Affinität -> stark von Konzentration abhängig
Hormone der Ca2+-Homöostase
Calcitriol
- auch: 1,25(OH)2-Choleclciferol
- aktiviertes Vitamin D3
- Steigerung der Calciumkonzentration im Blut
Parathyrin (PTH)
- auch: Parathormon
- in den Epithalkörperchen in den Nebenschilddrüsen synthetisiert (endokrine Organie, die funktionell nicht der Nebenschilddrüse zuzuordnen sind)
- bewirkt eine Steigerung der Calciumkonzentration im Blut
Calcitonin
Wird in den C-Zellen der Schilddrüse synthetisiert
bewirkt eine Senkung der Calciumkonzentration im Blut
bewirkt auch eine Senkung der Ca2+ Resorpotion im Darm und in der Niere und eine Inaktivierung der Osteoklasten
metabolische Wirkung von Glukokortikoiden
cs
chirurgische Therapieansätze basierend auf dem hormonnellen Regelkreis der HPA-Achse
- Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse
- Entfernung Adenom (meistens in Hypophse 75% oder Nebenniere 15-20 %) und es stellt sich ein Normalzustand ein
- erhöhtes Cortisol und kein erhöhtes ACTH -> Nebennierenadenom
- sowohl Cortisol als auch ACTH erhöht -> Hypophysenadenom
endogenene und exogene Einflüsse auf die HPA-Achse
- Stress: hat Einfluss auf den Hyothalamus und damit die Regulierung der Cortisol-Synthese.
- Genetisch: durch Mutationen bestimmte Schritte nicht mehr ausführbar, z.B. bestimmtes Hormon kann nicht gebildet werden oder Rückkopplung funktioniert nicht (Adenom: Cushing-Syndrom => Hoher Cortisol-Spiegel)
- Ernährung: Zu wenig Nahrung hat Einfluss auf den Haushalt, denn Cortisol wird hoch geregelt, d.h. Gluconeogense, Abbau Fett, bei langer Mangelernährung auf Abbau Muskeln (Stimulus für HPA-Achse ist Hypoglykämie => Schutz des Körpers)
CRH-ACTH-Cortisol-Achse
- verschiedene Stimuli (z. B. Hypoglykämie, emotionale Faktoren, Stress) -> die Sekretion von Corticotropin-Releasing-Hormon (CRH) im Hypothalamus gesteigert. -> CRH stimuliert über einen G-Protein-gekoppelten Rezeptor in der Adenohypophyse die Biosynthese und Sekretion von adrenocorticotropem Hormon (ACTH) -> induziert die Biosynthese von Cortisol in der Nebennierenrinde
- Cortisol hemmt durch negative Rückkopplung über Hypothalamus und Hypophyse seine eigene Biosynthese
- ACTH stimuliert die Expression der erforderlichen Enzyme und die Bildung des für die verschiedenen P450-Cytochrome als Cofaktor erforderlichen NADPH
- Aktivatoren der Biosynthese sind u. a. Katecholamine, die die Produktion und Sekretion von ACTH stimulieren
- Die Cortisolbildung unterliegt einem ausgesprochenen zirkadianen Rhythmus, der auf die Rhythmik der CRH-Sekretion zurückzuführen ist. Im Normalfall sind die Cortisol-Blutspiegel am Morgen am höchsten und nehmen zum Abend hin ab
Homöostase
ὁμοιοστάσις = Gleichstand
- Die durch autonome Regulationsmechanismen bestehende relative Konstanz der zum Leben erforderlichen Bedingungen im Inneren eines Organismus.
- oder allgemeiner: Die Aufrechterhaltung des Fließgleichgewichts in einem System durch Selbstregulation
- basiert auf
negativer Rückkopplung: wirkt der Änderung der Regelgröße bezüglich des Sollwerts entgegen
Grundlagen der Temperaturregulation beim Menschen
Ursachen erhöhter und ernidrigter Körpertemperaturen
Abweichung der Körpertemperatur vom Normbereich durch:
- Verschiebung des Temperatursollwerts:
- zirkadiane Schwankungen
- Fieber
- Anapyrexie
- Menstruationszyklus bedingte Abweichungen
- Überlastung und/oder Dysfunktion des Temperaturregulationssystem bei unverändertem Sollwert:
- Hypothermie
- Hyperthermie
grundlegende Prozesse bei der zellulären Proteinhomöostase
Posttranslationale Modifikationen (PTM) von Proteinen (Phosphorylierung, Glykosylierung, Ubiquitylierung, etc.) können an deren Faltung, Transport, Regulation und Abbau beteiligt sein
Unterschiede der angeborenen und erworbenen Immunität
Angeboren:
- in allen Pflanzen und Tieren (evolutionär alt)
- kurze Reaktionszeit (Stunden)
- erkennt Vielzahl an konservierten Mustern auf Pathogenen
- kein immunologisches Gedächtnis
Erworben:
- nur in Vertebraten, erstmalig bei Haien
- Reaktionszeit bei Erstkontakt: Tage
- erkennt so gut wie alles
- immunologisches Gedächtnis
wichtigsten löslichen Mediatoren des Immunsystems
- Zytokine (Botenstoffe, über die Immunzellen kommunizieren, initiieren auch Leukodiapedese)
- Chemokine (locken Immunzellen an)
TNFα
- Tumornekrosefaktor α
- Zytokin, bei lokalen und systemischen Entzündungen beteiligt
- hauptsächlich von Makrophagen ausgeschüttet
Funktion:
- kann die Apoptose, Zellproliferation, Zelldifferenzierung und Ausschüttung anderer Zytokine und Fieber anregen
- führt zu einer vermehrten Insulinresistenz und einer Aktivitätssteigerung der Cyclooxygenase-2
- wirkt migrationsfördernd auf neutrophile Granulozyten und stimulierend auf Makrophagen
- lokal erhöhte Konzentration von TNF führt zu den klassischen Entzündungssymptomen: calor, rubor, tumor, dolor, functio laesa; generell stark erhöhte Konzentration führen zum septischen Schock
IL-8
- Interleukin 8
- Chemokin
- insbesondere von Endothelzellen, Monozyten, Epithelzellen und Fibroblasten produziert
- bei der chemotaktischen Rekrutierung von Leukozyten, insbesondere neutrophile Granulozyten, in das entzündete Gewebe involviert
- Stimulation der Expression von Adhäsionsmolekülen und die Aktivierung mit Freisetzung von Sauerstoffradikalen und Granula
Zellen des angeborenen und erworbenen Immunsystems
angeborenes Immunsystem:
- Makrophagen
- Granulozyten
- Mastzellen
- NK Zellen (Natürliche Killerzellen)
adaptives Immunsystem:
- T-Lymphozyten (bilden T-Helferzellen, welche Info für Antikörperbildung zu Lymphknoten bringen)
- B-Lymphozyten (produzieren und sezernieren Antikörper)
[Bild: Eosinophile sind keine Phagozyten!!]
Einfluss von Glukokortikoid-Exzess auf verschiedene Organsysteme
Glukokortikoide beeinflussen:
- Stoffwechsel
- Wasser- und Elektrolythaushalt
- Herz-Kreislaufsystem
- Nervensystem
- Glukokortikoide wirken entzündungshemmend und immunsuppressiv (die Funktion des Immunsystems vermindernd)
-> Auswirkungen auf fast alle Organsysteme:
- Herz-Kreislauf-System
- Hypertonie
- Ödeme
- Nervensystem
- Stimmungsschwankungen (Unruhe, Aggressivität, Euphorie)
- Kopfschmerzen
- verstärktes Hungergefühl
- Schlafstörungen
- Verdauungsapparat
- Magengeschwüre
- Magenschleimhautentzündung
- Endokrines System
- Potenzprobleme bei Männern durch Hypogonadismus
- Wachstumsstörungen bei Kindern
- Verlust des sexuellen Verlangens
- Unfruchtbarkeit bei Frauen
- Blut und blutbildende Organe
- Hyperglykämie
- Immunsystem
- Immunsuppression
- Bewegungsapparat
- Osteoporose
- Muskelatrophie
- Sinnesorgane
- grauer Star
- Schwindel
- Haut und Hautanhangsgebilde
- übermäßige Behaarung bei Frauen (Hirsutismus)
- Streifen (striae rubrae)
- schlechte Wundheilung
- Akne
- Hautatrophie
wichtigsten klinischen Zeichen eines Cushing- Syndroms (Hyperkortilismus)
- Gewichtszunahme vermehrte Ansammlungen von Fettgewebe am Körperstamm
- Mondgesicht (rund und rot)
- Hypertonie
- dünne Extremitäten durch Muskelschwund
- Büffelnacken (Fettansammlung zwischen Schultern)
- Striae rubrae (rötlich verfärbte Dehnungsstreifen der Haut)
-> schwierige Abgrenzung zum metabolischen Syndrom
Pattern Recognition Rezeptors (PRRs)
- erkennen konservierte Erregermuster
- vermitteln „Danger“-Signale
- z.B. Toll-like-Rezeptor-Familie (TLRs)
- intrazellulär und membranständig
- niedrige Affinität, relativ unspezifisch
- initiieren Phagozytose oder Entzündung
- als sogenannte Adjuvantien in Impfstoffen gegen
- Krankheitserreger
- Krebszellen
- bei Autoimmunerkrankungen
- bei Atherosklerose
- bei angeborenen Immundefizienzen
- erhöhte Infektionanfälligkeit für bestimmte Erreger durch Polymorphismen in PRRkodierenden Genen oder Genen die für Proteine der PRRassoziierten Signaltransduktion kodi
Pathogenassoziierte molekulare Muster (PAMP)
- Charakteristische Strukturmotive von Mikroorganismen
- Gruppen von Mikroorganismen haben oft identische
- PAMPs
- Erfüllen oft essentielle Funktionen für die Erreger
- Sind im Verlauf der Evolution
- hochkonserviert
- Kommen nicht im Wirtsorganismus vor
- Gehören unterschiedlichen biochemischen Stohlassen an
- Lokalisation: Zellwand von Bakterien und Pilzen, Hülle von Viren
- Nukleinsäuren von Mikroorganismen
- Der Begriff ist nicht unumstritten, da auch kommensale Mikroorganismen (die eben keine Pathogene sind) identische Strukturen
Toll-like Receptor
- gehört zu den Pattern Recognition Rezeptoren
- dienen der Erkennung von PAMP (zB Lipopolysccharid, Flagellin, Mananne,..)
- TLRs induzieren die Internalisierung von PAMPs und die direkte Präsentation über MHC II
NF-κB
- spezifischer Transkriptionsfaktor, der in praktisch allen Zelltypen und Geweben vorkommt
- von großer Bedeutung für die Regulation der Immunantwort, der Zellproliferation und des Zelltodes
- kritisch für die Entstehung von Entzündungen
- NF-κB reguliert viele Zytokine und Adhäsionsmoleküle
- bei B-Lymphozyten und dendritische Zellen imme im Zellkern enthalten und aktiv
- Stimuli: Wachstumsfaktoren, Zytokine (z. B. TNF-α und IL-1β), aber auch bakterielle und virale Antigene (z. B. Lipopolysaccharide oder doppelsträngige RNA) und chemisch-physikalische Noxen (Bsp.: UV-Strahlung, freie Radikale)
