ZNACAJ PARASIMPATIKUSA/HOLINERGICKOG SISTEMA U
IMUNONEUROENDOKRINIM INTERAKCIJAMA
ZNACAJ PARASIMPATIKUSA/HOLINERGICKOG SISTEMA U
IMUNONEUROENDOKRINIM INTERAKCIJAMA
Risti S1, Panti I 2, Medenica S1, Turjaanin D2, Panti
V1Medicinski fakultet u Foci2Medicinski fakultet u BeograduUvodKod
vieelijskih organizama razvijeni su mehanizmi kojim se postie
koordinacija na svim nivoima njihove organizacije. Vaznu ulogu u
toj koordinaciji imaju sloeni integrativni sistemi koji proimaju
cjelokupan organizam, a sastoje se iz brojnih receptornih,
integrativnih i efektornih komponenata. Ove funkcije u organizmu
vieelijskih organizama prvenstveno obavljaju brojne interakcije
izmeu nervnog, endokrinog i imunskog sistema. Imunoneuroendokrine
intearakcije se ostvaruju posredstvom kompleksnih interakcija u
kojima razliite medjuelijske komunikacije kao i regulatorne
signalne molekule utiu na imunske funkcije, i obratno, produkti
imunskih elija, mijenjaju razliite funkcije neuroendokrinog
sistema. Ove dvosmjerne komunikacije uslovljene su injenicom da
imunski, nervni i endokrini sistem sekretuju identine signalne
molekule i posjeduju receptore za njih. Istraivanja pokazuju da je
neuroendokrini sistem znaajan u sazrijevanju imunskog sistema, a i
na znaaj imunskog sistema u sazrijevanju neuroendokrinog sistema.
Ispoljavanje receptora za razlicite signalne molekule mijenja se
tokom sazrijevanja elija imunskog sistema, a registrovana je i
promjena njihove ekspresije tokom antigenske aktivacije limfocita.
Tokom procesa starenja registruje se smanjenje simpatike inervacije
limfoidnih organa kao i brojne promjene endokrinog sistema koje
mogu biti uticati na odvijanje imunoneuroendokrinih
interakcija.Karakter i intenzitet imunske reakcije u velikoj mjeri
su odredjeni karakteristikama, koliinom i osobinama antigena, kao i
brojnim moduliuim faktorima, medju kojima i funkcijom nervnog i
endokrinog sistema, odnosno dejstvom njihovih signalnih molekula.
Ta injenica kao i identifikacija receptora za brojne signalne
molekule na elijama imunskog sistema ukazuje da mikrookolina u
znaajnoj mjeri moe modulisati imunske funkcije.
Sinteza non-neuralnog ACh i mehanizam oslobaanja
U skoranje vreme nekoliko pregleda se fokusiralo na pitanje
sinteze i oslobaanja ACh(Sastry and Sadavongvivad, 1978; Grando,
1997; Wessler et al., 1998, 1999, 2001a, 2003a; Kawashima and
Fujii, 2000, 2004; Eglen, 2006; Grando et al., 2006, 2007; Kurzen
et al., 2007). ACh sintetiu skoro sve ive elije i on moe igrati
intermedijarnu ulogu u interakcijama nonneuronalnih elija sa
eksternim okolijem, hormonima, faktorima rasta, citokinima i takoe
nervnim sistemom. S druge strane, svi ovi faktori mogu uticati i na
ekspresiju i funkciju non-neuronalnog holinergikog sistema. Dokaz
za sintezu ACH nije samo pozitivna anti-ChAT imunoreaktivnost, ve i
ChAT enzimska aktivnost ili pak to to je ACH sadraj odreen u veini
ispitivanih elija (epitelne elije vazdunih puteva, creva, koe,
urotelijuma, vagine, placente, korneje; granuloza elije;
endotelijalne i i munske elije; subkutani adipociti). Pored toga,
injenica je i da i embrionalne matine elije (miije) sintetiu znatne
koliine ACh (Paraoanu et al., 2007). U uroteliumu (mieva i ljudi)
pozitivna ChAT imunoreaktivnost demonstrirana je korienjem
poliklonskih antitela. Uz to, ova poliklonska anti-ChAT antitela
mogla su biti uspeno preapsorbovana sa karnitin acetiltransferazom
(CarAT), jo jednim enzimom koji generie ACh (Lips et al., 2007b).
Istina, u ovom poslednjem radu ChAT-specifina mRNA nije bila
detektovana, ali su u pacovskim urotelijalnim elijama oboje, i
ChAT- and CarAT-mRNA bile demonstrirane (Hanna-Mitchell et al.,
2007). Sada su i monoklonalna antitela, takoe raspoloiva za studije
anti-ChAT imunoreaktivnosti a funkcioniu specifinije od
poliklonalnih antitela. iroko rasprostranjena sinteza ACh izvan
nervnog sistema promenila je paradigmu da ACh deluje samo kao
neurotransmiter. U vezi stim, vie puta je postavljano pitanje da li
ACh prisutan u non-neuronalnim elijama moe biti objanjen
neuronalnom kontaminacijom. Ovakva mogunost je kategoriki odbaena
na osnovu nalaza (a) da su ChAT mRNA i ChAT protein bili su
demonstrirani u izolovanim humanim epitelnim i imunskim elijama
(Grando et al., 1993; Klapproth et al., 1997; Fujii et al., 1998;
Ogawa et al., 2003; Kawashima and Fujii, 2004),(b) da je mnotvo
lanaka opisalo specifino obeleivanje humanih non-neuronalnih elija
anti-ChAT antitelima, (c) da Izolovane humane epitelne elije
vazdunih puteva ili kultivisani humani keratinociti pokazuju ChAT
enzimsku aktivnost i sadre ACh (Grando et al., 1993; Reinheimer et
al., 1996; Klapproth et al., 1997), (d) da humana placenta -
slobodna od holinergikih neurona - sintetie, deponuje i oslobaa ACh
(Olubadewo and Rama Sastry, 1978; Wessler et al., 2001b), (e) da
humane krvne elije (mononuklearne elije, limfociti) i humane
leukemijske elijske linije kao i embrionalne matine elije (mieva)
pokazuju ChAT enzimsku aktivnost i/ili sadre ACh, ak i u uslovima
kulture (Fujii et al., 1998; Wessler et al., 2003a; Kawashima and
Fujii, 2004; Neumann et al., 2007; Paraoanu et al., 2007), kao i
(f) da je pokazano In vivo oslobaanje ACh iz humane koe mereno
dermalnom mikrodijalizom odravanom posle pretretmana botulinum
toksinom, za koji se zna da blokira egzocitozno oslobaanje
neuronalnog ACh (Kao et al., 1976; Schlereth et al., 2006).
Ukratko, postoji mnotvo dokaza da elije izvan holinergike
neuronalne mree sintetiu, sadre i oslobaaju ACh. Ovo svojstvo je
identifikovano ne samo za veliku veinu humanih elija ve i za druge
sisare (pacov), nie beskimenjake (suneri, korali, morski crvi,
morski je, turbelarija), protozoe, biljke, gljive, plavozelene alge
i ak u bakterija (Bacillus subtilis, Escherichia coli,
Staphylococcus aureus, Lactobacillus plantarum; vidi Wessler et
al., 1999; Horiuchi et al., 2003). Treba imati u vidu da oba
prekurzora za sintezu ACh ( holin i acetyl-CoA) su prisutni u skoro
svim elijama. Acetyl-CoA je glavni produkt katabolizma
karbohidrata, proteina i lipida u aerobnim organizmima, i prisutan
je u manjevie svim elijama. Holin potie od intracelularne
razgradnje fosfolipida koji sadre holin ili pruzimanjem
ekstracelularnog holina putem nisko-ili visoko-afinitetnog
hilinskog transportera (CHT1). Poslednji je demonstriran u
pacovskim i humanim epitelijalnim, urotelijalnim, endotelijalnim i
vaskularnim glatkim miinim elijama (Haberberger et al., 2002; Lips
et al., 2003; Pfeil et al., 2003; Hanna-Mitchell et al., 2007).
Dakle, pribor za ACh sintezu odgovara onom u neuronima, ak ako se
respektuju razliite ChAT mRNA vrste. U humanom mozgu R, N0, N1, N2
i M tipovi su naeni a veina ovih subtipova je detektovana, na
primer, u humanim limfocitima (Oda, 1999; Ogawa et al., 2003).
Slino tome, AChE je bila detektovana kao nuklearni protein sasvim
nedavno i u neuronalnin i u nonneuronalnim elijama (Santos et al.,
2007).
Za razliku od oslobaanja neuronalnog ACh (putem egzocitoze), nae
znanje o mehanizmima oslobaanja nonneuronalnog ACh je oskudno.
Veina podataka je dobijena iz studija oslobaanja ACh upotrebom
humane placente kao modela nonneuronalnog holinergikog sistema
(Wessler et al., 2001d). Naeno je da su Inhibitori (quinine,
corticosterone) organskog katijonskog transportera (OCT) izrazito
suprimirali oslobaanje ACh, kao to su to inili i substratni
inhibitori (amiloride, cimetidine, verapamil, noradrenaline) i
antisens oligonucleotidi usmereni protiv subtipova 1 i 3.
Eksperimenti sa transfektovanim oocitima (Xenopus laevis) pokazali
su postojanje ACh transporta putem OCT1 i OCT2 ali ne i sa OCT3
(Lips et al., 2007b). Poslednji nalazi su se razlikovali od
rezultata dobijenih na humanoj placenti gde OCT3 uestvuje u
oslobaanju ACh (Wessler et al., 2001d). Najverovatnije je da se
ukljueni subtipovi razlikuju izmeu razliitih elija i organa . U
epitelu vazdunih puteva, izgleda da OCT subtipovi 1 i 2 posreduju u
oslobaanju nonneuronalnog ACh (Lips et al., 2005; Kummer et al.,
2006). Sadraj epitelijalnog ACh bio je bitno povean u OCT1/2
dvostruko knockout mieva u poreenju sa divljim tipom (Kummer et
al., 2006). Ovi transporterski proteini su veoma iroko eksprimirani
na vie ili manje svakoj eliji i zato predstavljaju pogodne
kandudate za posredovanje oslobaanja non-neuronalnog ACh. Pored
toga, moguno je i pakovanje ACh u sekretorne vezikule ili endosome
u cilju intermedijarnog intracelularnog deponovanja i sledstvenog
oslobaanja non-neuronalnog ACh. kada se ove organele fuzioniu sa
elijskom membranom. Sa tehnikom immunogold electron microscopije
sintetizujui enzim ChAT je naen u endosomima humane placente
(Wessler et al., 2001c).
Putevi imunoneuroendokrinih komunikacijaKomunikacije centralnog
nervnog sistema i imunskog sistema ostvaruju se preko najmanje dva
signalna puta: HPA osovine (hipotalamus-hipofiza-kora nadbubrega) i
autonomnog nervnog sistema.Dokazano je da kortikosteroidni
receptori perzistiraju u limfocitima. Kortikosteroidi, u niskim
koncentracijama u cirkulaciji, stimuliu proliferaciju limfocita, a
u velikim dozama pokazuju supresivni efekat na brojne funkcije
limfocita kao i antiinflamatorne efekte: inhibicijom sinteze
prostaglandina i leukotriena, inhibicijom stvaranja brojnih
citokina, blokiranjem prezentacije antigena od strane antigen
prezentujucih elija itd. Meutim, imunosupresivni efekat se moe
izazvatiti i bez kortikosteroida, npr primjenom ACTH i endorfini.
Pri eksperimentalno izazvanom primarnom imunskom odgovoru,
istraivai su registrovali poveanu bioelektrinu aktivnost u
preoptikoj regiji hipotalamusa, kao i u parvocelularnim jedrima
dorzomedijalnog hipotalamusa. Naene su i promjene u bioelektrinoj
aktivnosti ventromedijalnih hipotalamikih neurona poslije indukcije
imunskog odgovora sa eritrocitima ovce, pri emu je redukovano
stvaranje antitijela.Hipofizektomirana ivotinja pokazuje, u naelu,
deficijentnu imunsku reaktivnost, koja se moe korigovati ako se
eksperimentalnoj ivotinji aplikuje hormon rasta ili prolaktin.
Istraivanja pokazuju da u inteeakciji izmeu peptida hipotalamusa i
hormona hipofize sa imunskim sistemom participiraju kao posrednici
brojni neuropeptidi te monoaminergiki, GABA-ergiki, holinergiki
centralni sistemi. Niz citokina eksprimiran je kako na neuronima
tako i na glija elijama. Takoe, limfociti i akcesorne elije
imunskog sistema posjeduju receptore za brojne signalne molekule
porijeklom nervnog tkiva; npr. receptore za glukokortikoide,
insulin, prolaktin, hormon rasta, estrogene, androgene, beta
adrenergike receptore, acetilholin, endogene opioidne peptide,
substancu P, somatostatin, vazoaktivni peptid itd. Endokrine i
nervne elije posjeduju receptore za brojne signalne molekule;
ukljuujui razliite citokine: npr. receptori za interleukin 1, 6 i 2
naeni su na elijama hipofize i limfocitima. Prisustvo citokina i
njihovih receptora u neuronima i glija elijama kao i limfocitima
ukazuje da oni mogu djelovati kao neurotransmiteri ili
neuromodulatori, te da uestvuju u regulaciji odreenih funkcija, kao
to su razliite bihejvioralne funkcije i modane cirkulacije.
Citokini reguliu spavanje i apetit, a vjerovatno i brojne druge
fizioloke procese. Pojedini citokini su ukljueni u regulaciji
diferencijacije neurona, pa se pretpostavlja da je i neuronska
plastinost pod kontrolom citokina, tj da imunski sistem u irem
smislu uestvuje u razliitim oblicima (pre)oblikovanja (plastinosti)
nervnog sistema. Pojedini citokini su neophodni za preivljavanje,
rast i diferencijaciju glija elija. Citokini takoe reguliu
produkciju odreenih neurotrofinih faktora, koji su neophodni za
pravilan razvoj i preivljavanje nervnog tkiva.Posljednjih godina
otkriveno je i prisustvo zajednikih antigenskih determinanti na tim
elijama i razliitim strukturama mozga. Unutar imunskog sistema kao
i izmeu imunskog i neuroendokrinog sistema otkrivene su brojne
meuelijske komunikacije koje omoguavaju modulaciju imunskih
funkcija, tj. njihovo prilagoavanje funkcionisanju organizma kao
cjeline. Ove se komunikacije ostvaruju preko niza signalnih
molekula i preko direktnih meuelijskih kontakata. U kontroli
funkcija imunskog sistema uestvuje vei broj signalnih molekula koje
stvara nervno ili endokrino tkivo (endogeni opioidi, somatostatin,
supstanca P, vazopresin, oksitocin). elije imunskog sistema lue vei
broj signalnih molekula (citokina) kojima mogu modulisati funkcije
nervnog i endokrinog sistema. Takodje, endokrine elije mogu biti
cilj djelovanja razliitih citokina. Eksperimentalna istraivanja su
pokazala da imunska reakcija izaziva nagle promjene u endokrinom
sistemu i bioelektrinoj aktivnosti pojedinih neurona u
hipotalamusu. Elektrina draenja kao i lezije hipotalamusa i raznih
dijelova limbikog sistema uzrokuju prolazne ili trajne strukturne
i-ili funkcionalne promjene u imunskom sistemu. Tako npr. lezije
prednjeg dijela hipotalamusa uzrokuju involuciju timusa, slino
efektima koji se uoavaju nakon primjene glikokortikoida. Supresija
proliferacije limfocita nakon intraventrikularne aplikacije
mitogena javlja se kod ivotinja kod kojih je prethodno uraena
elektrina lezija prednjeg hipotalamusa dok su lezije hipokampusa
praene poveanjem broja limfocita. Adrenergiki i holinergiki
receptori identifikovani na povrini limfocita ljudi i glodara u
razliitoj mjeri su ispoljeni u zavisnosti od animalne vrste i
stepena aktivnosti imunskih elija. Aktivacija adrenergikih i
holinergikih receptora na imunskim elijama modulie njihove
funkcije, npr. odgovor na mitogensku stimulaciju, sekreciju
citokina, i in vivo distribuciju po tkivima. Mnogi faktori iz
vanjske sredine (npr. visoka temperatura), psihogene prirode (npr.
strah), infekcije i poremeaji unutranje sredine (npr.
hipoglikemija) mogu dovesti organizam u stanje da se brani od
djelovanja tetnog faktora stresora. Kvalitet i kvantitet reakcije
organizma na djelovanje stresora zavisi od tipa, jaine, duine
trajanja i vremena u kome dolazi do dejstva stresora. Citokini,
zajedno sa klasinim stresnim hormonima (kateholaminimi, kortizol),
predstavljaju osnovne medijatore koji reguliu razliite odbrambene
mehanizme organizma na stresne dogaaje. Pretpostavljeni mehanizam
kojim spoljanji stres i klasino uslovljavanje mogu uzrokovati
imunosupresiju sastoji se u aktivaciji HPA osovine. Neuroendokrine
promjene, izazvane stresnim reakcijama, moduliu odvijanje imunskih
reakcija i mogu imati za posljedicu npr. smanjenje otpornosti
organizma na infektivna oboljenja i maligne tumore. Psihika stresna
stanja mogu dovesti do atrofije timusa i limfnih vorova, te
kvalitativnih i kvantitativnih promjena u subpopulacijama
limfocita. Istraivanja su pokazala da promjene u imunskom sistemu
izostaju ako se prije dejstva psihike stresne situacije aplikuju
benzodijazepini. Vie autora je pokazalo da je mogue obaviti
uslovljavanje ponaanja eksperimentalne ivotinje primjenom slatkog
rastvora i davanjem odreenog imunosupresiva. Nakon psihikih
stresnih situacija ustanovljeno je da aktivacija serotoninergikog
sistema uzrokuje inhibiciju imunskih funkcija (smanjenje produkcije
IgM i IgG), samo ako je intaktna osovina hipotalamus-hipofiza.
Znaaj parasimpatikusa u imunoneuroendokrinim interakcijamaDok su
uticaji simpatikog sistema na funkcionisanje imunskog sistema dosta
dobro istraeni, manji je broj podataka u literaturi dostupan o
uticaju holinergikog sistema na funkcionisanje imunskog sistema.
Istraivanja ukazuju da su na membranama veine imunskih elija
eksprimirani holinergicki receptori, kako nikotinski tako i
muskarinski, to govori u prilog znaaja parasimpatikusa u regulaciji
imunskog odgovora Limfna tkiva su inervisana adrenergikim i
holinergikim nervima ili su na drugi nain izloena adrenergikim i
holinergikim uticajima. U limfnim organima identifikovano je
prisustvo autonomnih, prvenstveno simpatikih nervnih zavretaka, dok
je prisustvo holinergikih vlakana jo uvijek predmet istraivanja
budui da su dosadanja istraivanja dala kontradiktorne rezultate.
Rezultati brojnih istraivanja ukazuju da postoji nezavisan
ekstraneuronski holinergiki sistem koji je distribuisan i na
brojnim elijama imunskog sistema, tanije govori se o postojanju
holinergikog antiinflamatornog puta, u kome je posebno znaajna
populacija nikotinskih holinergikih receptora sa alfa7
subjedinicom. Vagusni nervni sistem inhibie funkciju uroenog
imunskog odgovora kroz oslobaanje endogenih i egzogenih
holinerginih agonista, ime inhibira inflamaciju i mortalitet u
sepsi. Istraivanja pokazuju da fizika aktivnost ispoljava
antiinflamatorne efekte, ukljuujui smanjeni postotak tjelesne masti
i akumulacije masti i inflamatornih elija u masno tkivo,
miino-otputanje interleukina-6, inhibiciju sekrecije tumor necrosis
factor-i aktivaciju holinergini antiinflamatornog puta.Holinergika
regulacija imunskog odgovora je nedovoljno istraena, ali osnovu za
nju predstavlja postojanje holinergickih receptora nikotinskog i
muskarinskog (nAChRs i mAChRs) na membranama elija imunskog
sistema. ACh se brzo razgradi u tjelesnim tenostima djelovanjem
ChE. Iz tog razloga ACh oslobodjen sa nervnih zavretaka moe stupiti
u interakciju samo sa elijama u neposrednoj blizini. Koncentracija
ACh u punoj krvi mjerena pomou RIA je oko 3 puta vea (8 pmol/l) u
odnosu na plazmu. Istraivanja ukazuje na limfocite kao mogui izvor
krvnog Ach. U separatima polimorfonuklearnih leukocita ACh nije
detektovan. U limfocitima su nadjeni enzimi neophodni za sintezu
ACh: holin-acetil tranferazu (ChAT) i karnitin-acetil transferazu,
enzimi koji razgradjuju ACh - holin-acetil esteraza (AchE), kao i
transporteri ponovnog preuzimanja (hCHT1). Nisu dokazani
intraelijski depoi ACh u limfocitima. Antigenima ili mitogenima
aktivisani T limfociti sekretuju ACh koji djeluje na nAChRs i
mAChRs limfocita. Iako su koncentracije ACh u plazmi male,
pretpostavlja se da su one na nivou receptora elije sa kojom stupa
u kontakt dovoljne za nastanak receptor-ligand interakciju.
Primjena agonista mAChRs i nAChRs uzrokuje brojne promjene u
limfocitima, sline efektima endogenog ACh. Broj nikotin vezujuih
mjesta na membrani humanih limfocita periferne krvi iznosi priblino
2 x 103. Stimulacija limfocita preko TCR/CD3, CD11a ili BCR aktivie
holinergiki sistem limfocita pojaanom ekspresijom ChAT i M5 mAChRs.
Imunska stimulacija limfocita stimulie lokalnu holinergiku
signalizaciju izmedju T elija i njihovog cilja (T i B elije),
poveanom sintezom i sekrecijom ACh kao i poveanom ekspresijom M5
subjedinice mAChRs na T i B elijama.Indukcija ekspresije M5 mAChR
gena imunolokom stimulacijom B-elija moe imati za posljedicu
poveanje produkcije antitijela, to je u nekim istraivanjima
registrovano kao posljedica stimulacije limfocitnog holinergikog
sistema. Vezivanje liganda za PLC-povezane M1, M3 i M5 mAChRs
indukuje brzo, prolazno poveanje [Ca2 +] posredstvom
IP3-posredovanog oslobadjanja Ca2 + iz intraelijskih depoa.
Promjene [Ca2 +]i mogu uzrokovati pozitivnu i negativnu
transmembransku signalizaciju. ACh oslobodjen iz T elija aktivie
preko M3 mAChRs signalizaciju u jezgro i poveava ekspresiju gena u
T i B elijama. Aktivacija mAChRs i nAChRs na limfocitima poveava
intracelularnu koncentraciju Ca2 + i stimulie ekspresiju c-fos
gena, sintezu NO i antitijela. Dugotrajna izloenost limfocita
nikotinu smanjuje ekspresiju nAChR mRNA. PHA poveava sadraj i
sekreciju ACh u MOLT-3 elijama, isti efekat kao i poveana
ekspresija ChAT mRNA se odvija u humanim mononuklearnim leukocitima
i T elijama pacova. Poveanje elijskog sadraja i sekrecije ACh nakon
aktivacije T elija izgleda da je jednim dijelom uzrokovano poveanom
ekspresijom ChAT.Poveana ekspresija M5 mAChR na T elijama nakon
aktivacije posredstvom TCR/CD3 kompleksa dijelom je posredovano
protein kinase C (PKC) putem PKC i MAPK signalizacije. PHA takodje
poveava ekspresiju c-fos mRNA, markera aktivnosti T elija. PKC je
ukljuena u BCR posredovanu stimulaciju ekspresije gena za M5 mAChR
u B elijskim linijama. Podaci iz literature nedvosmisleno pokazuju
postojanje holinergikih uticaja na limfocite posredstvom AChRs
povezanih sa fosfolipazom-C (PLC). In vitro, agonisti mAChR i nAChR
poveavaju citotoksinost limfocita, poveavaju u njima sadraj cGMP i
inositol-trifosfate (IP3) i moduliu sintezu DNA i proliferaciju
elija. ACh djeluje kao autokrini i parakrini faktor posredstvom
mAChRs i nAChRs u humanim limfocitima, pozitivno moduliui IL-2
signalizaciju i elijski rast. IL-2-posredovana signalna
transdukcija je pojaana stimulacijom mAChR tokom imunske reakcije.
Citokini oslobodjeni iz aktivisanih B elija mogu djelovati na T
elije u smislu stimulacije limfocitnog holinergikog sistema
posredstvom poveane ekspresije ChAT.
Rezultati vlastitih istraivanja - U nasim istraivanjima
istraivali smo dejstvo nikotina, koji je egzogeni agonista
nikotinergickih holinergickih receptora , primjenjenog u razliitim
dozama i po razliitom vremenskom obrascu aplikacije u odnosu na
imunizaciju mieva na intenzitet T zavisnog humoralnog primarnog
imunskog odgovora, Imunizacijom mieva ovijim eritrocitima u naem
istraivanju formirali smo animalni model T zavisnog humoralnog
primarnog imunskog odgovora. Intenzitet T zavisnog humoralnog
primarnog imunskog odgovora kvantifikovali smo na osnovu broja
antitijelo sekretujuih elija protiv ovijih eritrocita, koje smo
odreivali metodom direktnih hemolitikih plakova (PFC - plaque
forming cell). Ovaj test predstavlja osjetljivi pokazatelj
integrisanog imunskog odgovora organizma, njime se ispituje
sposobnost eksperimentalne ivotinje da zapone primarni humoralni
imunski odgovor, nakon imunizacije ovijim eritrocitima. Rezultati
naih istraivanja pokazuju da akutna i repetitivna primjena nikotina
ispoljava supresivni efekat na T zavisni humoralni primarni imunski
odgovor, to se uoava kroz smanjenje broja antitijelo-sekretujuih
elija protiv ovijih eritrocita u slezini mia. Supresivni efekti
nikotina u naem animalnom modelu na T zavisni humoralni primarni
imunski odgovor pokazuju zavisnost od primijenjene doze. Doze
nikotina od 1 mg i 2 mg nikotina po kg tjelesne mase mia na dan,
ispoljavaju supresivne efekte na T zavisni humoralni primarni
imunski odgovor u naem animalnom modelu, dok se supresivni efekat
ne moe uoiti kada se primjenjuje 0,5 mg nikotina po kg tjelesne
mase mia. Supresivni efekat nikotina dobiven u naem animalnom
modelu, na T zavisni humoralni primarni imunski odgovor, pokazuje
zavisnost od vremena aplikacije nikotina u odnosu na trenutak
imunizacije mia. Supresivne efekte ispoljava primjena nikotina
neposredno prije i nakon imunizacije mieva kao i nakon imunizacije
mieva. Supresivni efekat uzrokovan primjenom nikotina na T zavisni
humoralni primarni imunski odgovor, na naem animalnom modelu nismo
mogli ustanoviti kada je nikotin primjenjen nekoliko dana (4-5)
nakon imunizacije, kao i kada je primjenjen samo prije imunizacije
mieva.Rani dogadjaji humoralnog imunskog odgovora za koje su prema
rezultatima naeg istraivanja povezana supresivna dejstva nikotina
obuhvataju aktivaciju, odnosno proliferaciju i diferencijaciju B
elija ukljuujui i uee antigen prezentujuih elija. Tokom kasnijih
dogadjaja u humoralnom imunskom odgovoru (kao to su 4-5 dan nakon
imunizacije) od veeg je znaaja preivljavanje plazma-elija u
odgovarajuem mikrookruenju kao i njihova sekretorna aktivnost. U
naem istraivanju nismo mogli ustanoviti da primjena nikotina
ispoljava stimulativne efekte na T zavisni humoralni primarni
imunski odgovor, odnosno, da uzrokuje poveanje broja antitijelo
sekretujuih elija protiv ovijih eritrocita u slezini mia, kako kada
je nikotin primijenjen u razliitim dozama, tako i kada je
primjenjen u razliitom vremenu u odnosu na trenutak imunizacije
ivotinje.Istraivanja drugih autora pokazuju da nikotin moe da
modulie T zavisni primarni humoralni imunski odgovor ako se
primjeni nekoliko dana prije imunizacije eksperimentalne ivotinje.
Nikotin inhibie proliferaciju mitogenom stimulisanim limfocita
slezine, kada se aplikuje prije, ili tokom imunizacije
eksperimentalne ivotinje. Ovaj efekat postaje reverzibilan nakon
primjene antagoniste nAChRs, mekamilamina. Kako je potreban veliki
broj limfocita za njihovo efikasno ukljuivanje u imunske reakcije,
izostanak proliferacije limfocita, uzrokovan aplikacijom nikotina
moe predstavljati osnovu imunosupresivnog efekta nikotina. Pomenuti
efekti akutne primjene nikotina traju od 1-2 sata do 24h.
ZAKLJUCAKRezultati dosadanjih eksperimentalnih istraivanja i
klinikih opservacija ukazuju na postojanje viestrukih funkcionalnih
veza izmedju nervnog, endokrinog i imunskog sistema. Istraivanja
ukazuju na postojanje holinergikog sistema (receptora, enzima za
sintezu, enzima za razgradnju, transportera za preuzimanje itd) i
na brojnim nepodraljivim elijama, medju njima i elijama imunskog
sistema. Identifikacija holinergikog neneuralnog sistema na elijama
imunskog sistema otvara nova podruja istraivanja interakcije
vegetativnog nervnog sistema i imunskog sistema, posebno u smislu
postojanja modulatornog dejstva parasimpatikusa na imunske
reakcije. Kako na elijama koje uestvuju u imunskim reakcijama
postoje nAChRs i mAChRs, moemo pretpostaviti da acetilholin
ispoljava razliita modulatorna dejstva na odvijanje imunske
reakcije. Na bazi ovih podataka moe se pretpostaviti da
parasimpatiki, tanije holinergiki sistem uestvuje u regulaciji
funkcija imunskog sistema.
LITERATURA1. Bernik TR, Friedman SG, Ochani M et al.
Pharmacological stimulation of the cholinergic antiinflammatory
pathway. J Exp Med 2002; 195: 781 8.2. Berthoud HR, Neuhuber WL.
Functional and chemical anatomy of the afferent vagal system. Auton
Neurosci 2000; 85: 1-17.
3. Borovikova, L.V., Ivanova, S., Zhang, M., Yang, H.,
Botchkina, G.I.,Watkins, L.R.,Wang, , H., Abumrad, N., Eaton, J.W.,
Tracey, K.J., Vagus nerve stimulation attenuates the systemic
inflammatory response to endotoxin. Nature. 2000; 405: 458-462.
.-
4. Breivik T, Gundersen Y, Gjermo P, von Hrsten S, Opstad
PK.Nicotinic acetylcholine receptor activation mediates
nicotine-induced enhancement of experimental periodontitis.J
Periodontal Res. 2009 Jun;44(3):297-304.
5. Bronzetti, E., O. Adani, F. Amenta, L. Felici, F. Mannino
& A. Ricci. Muscarinic cholinergic receptor subtypes in human
peripheral blood lymphocytes. Neurosci. Lett., 1996; 208:
211-215.
6. Casale, G.P., Cohen, S.D. and DiCapua, R.A.. The effects of
organophosphate-induced cholinergic stimulation on the antibody
response to sheep erythrocytes in inbred mice. Toxicol. Appl.
Pharmacol. 1983; 68:198205.
7. Chernyavsky AI, Arredondo J, Galitovskiy V, Qian J, Grando
SA.Structure and function of the nicotinic arm of acetylcholine
regulatory axis in human leukemic T cells.Int J Immunopathol
Pharmacol. 2009 Apr-Jun;22(2):461-72.
8. Cloz-Tayarani I, Changeux JP. Nicotine and serotonin in
immune regulation and inflammatory processes: a perspective.J
Leukoc Biol. 2007;81(3):599-606.
9. Czura CJ, Tracey KJ. Autonomic neural regulation of
immunity.J Intern Med. 2005; 257(2):156-66.10. de Jonge WJ, Ulloa
L. The alpha7 nicotinic acetylcholine receptor as a pharmacological
target for inflammation. Br J Pharmacol. 2007 Aug;151(7):915-29.
11. Eglen RM (2006). Muscarinic receptor subtypes in neuronal and
non-neuronal cholinergic function. Auton Autacoid Pharmacol 26:
21923312. Floto RA, Smith KG. The vagus nerve, macrophages, and
nicotine. Lancet. 2003; 361(9363):1069-70.13. Fujii T, Yamada S,
Watanabe Y, Misawa H, Tajima S, Fujimoto K et al. (1998). Induction
of choline acetyltransferase mRNA in human mononuclear leukocytes
stimulated by phytohemagglutinin, a T-cell activator. J
Neuroimmunol 82: 101107.14. Fujii, T ., Watanabe, Y ., Fujimoto,
K., Kawashima, K.. Expression of acetylcholine in lymphocytes and
modulation of an independent lymphocytic cholinergic activity by
immunological stimulation. Biogenic Amines 2003; 17: 373-386.15.
Fujii, T ., Watanabe, Y ., Inoue, T ., Kawashima, K.. Upregulation
of mRNA encoding the M5 muscarinic acetylcholine receptor in human
T- and B-Iymphocytes during iimmunological responses. Neurochemical
Research 2003; 28: 423-429. 16. Gallowitsch-Puerta M, Pavlov VA.
Neuro-immune interactions via the cholinergic anti-inflammatory
pathway. Life Sci. 2007 May 30;80(24-25):2325-9. 17. Giebelen IA,
Le Moine A, van den Pangaart PS, Sadis C, Goldman M, Florquin S,
van der Poll T.Deficiency of alpha7 cholinergic receptors
facilitates bacterial clearance in Escherichia coli peritonitis.J
Infect Dis. 2008 Sep 1;198(5):750-7.18. Giebelen IA, van Westerloo
DJ, LaRosa GJ, de Vos AF, van der Poll T.Stimulation of alpha 7
cholinergic receptors inhibits lipopolysaccharide-induced
neutrophil recruitment by a tumor necrosis factor alpha-independent
mechanism. Shock. 2007 Apr;27(4):443-7.19. Goehler LE, Gaykema RP,
Hansen MK, Anderson K, Maier SF, Watkins LR. Vagal immune-to-brain
communication: a visceral chemosensory pathway. Auton Neurosci
2000; 85: 49-59.
20. Grando SA (1997). Biological functions of keratinocyte
cholinergic receptors. J Investig Dermatol Symp Proc 2: 4148. 21.
Grando SA (2000). Autoimmunity to keratinocyte acetylcholine
receptors in pemphigus. Dermatology 201: 290295. 21. 22. Grando SA
(2003). Mucocutaneous cholinergic system is targeted in
mustard-induced vesication. Life Sci 72: 21352144.23. Grando SA,
Horton RM, Pereira EF, Diethelm-Okita BM, George PM, Albuquerque EX
et al. (1995). A nicotinic acetylcholine receptor regulating cell
adhesion and motility is expressed in human keratinocytes. J Invest
Dermatol 105: 774781. 24. Grando SA, Kawashima K, Kirkpatrick CJ,
Wessler I (2007). Recent progress in understanding the non-neuronal
cholinergic system in humans. Life Sci 80: 21812185.25. Grando SA,
Kist DA, Qi M, Dahl MV (1993). Human keratinocytes synthesize,
secrete, and degrade acetylcholine. J Invest Dermatol 101: 3236.26.
Grando SA, Pittelkow MR, Schallreuter KU (2006). Adrenergic and
cholinergic control in the biology of epidermis: physiological and
clinical significance. J Invest Dermatol 126: 1948196527. Kao I,
Drachman DB, Price DL (1976). Botulinum toxin: mechanism of
presynaptic blockade. Science 193: 12561258.28. Kawashima K, Fujii
T. Expression of non-neuronal acetylcholine in lymphocytes and its
contribution to the regulation of immune function.Front Biosci.
2004; 1;9:2063-85. 29. Kawashima K, Fujii T (2000). Extraneuronal
cholinergic system in lymphocytes. Pharmacol Ther 86: 2948.30.
Kawashima K, Fujii T (2003). The lymphocytic cholinergic system and
its biological function. Life Sci 72: 21012109.31. Kawashima K,
Fujii T (2004). Expression of non-neuronal acetylcholine in
lymphocytes and its contribution to the regulation of immune
function. Front Biosci 9: 20632085.32. Kawashima K, Fujii T,
Watanabe Y, Misawa H (1998). Acetylcholine synthesis and muscarinic
receptor subtype mRNA expression in T-lymphocytes. Life Sci 62:
17011705.33. Kawashima K, Yoshikawa K, Fujii YX, Moriwaki Y, Misawa
H (2007). Expression and function of genes encoding cholinergic
components in murine immune cells. Life Sci 80: 2314231934. Kimura,
R., Fujii, T ., Kawashima, K., Ca2 + signaling via alpha7 nicotinic
acetyl-choline receptor in the CEM human leukemic T cell line.
Journal of Pharmaceutical Sciences, 2003, 91 (Suppl. I), 23035.
Klapproth H, Reinheimer T, Metzen J, Munch M, Bittinger F,
Kirkpatrick CJ et al. (1997). Non-neuronal acetylcholine, a
signalling molecule synthezised by surface cells of rat and man.
Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol 355: 515523.36. Kondo Y,
Tachikawa E, Ohtake S, Kudo K, Mizuma K, Kashimoto T, Iriie Y,
Taira E.Inflammatory cytokines decrease the expression of nicotinic
acetylcholine receptor during the cell maturation.Mol Cell Biochem.
2009 Jul 22. 37. Kummer W, Wiegand S, Akinci S, Wessler I, Schinkel
AH, Wess J et al.(2006). Role of acetylcholine and polyspecific
cation transporters in serotonin-induced bronchoconstriction in the
mouse. Respir Res 7: 6572.
38. Kurzen H, Wessler I, Kirkpatrick CJ, Kawashima K, Grando SA
(2007). The non-neuronal cholinergic system of human skin. Horm
Metab Res 39: 12513539. Langley RJ, Kalra R, Mishra NC, Sopori ML.
Central but not the peripheral action of cholinergic compounds
suppresses the immune system. J Neuroimmunol.
2004;148(1-2):140-5.40. Lips KS, Pfeil U, Reiners K, Rimasch C,
Kuchelmeister K, Braun- Dullaeus RC et al. (2003). Expression of
the high-affinity choline transporter CHT1 in rat and human
arteries. J Histochem Cytochem 51: 16451654.41. Lips KS, Wunsch J,
Zarghooni S, Bschleipfer T, Schukowski K, Weidner W et al. (2007b).
Acetylcholine and molecular components of its synthesis and release
machinery in the urothelium. Eur Urol 51: 10421053.
42. Lips KS, Volk C, Schmitt BM, Pfeil U, Arndt P, Miska D et
al. (2005). Polyspecific cation transporters mediate luminal
release of acetylcholine from bronchial epithelium. Am J Respir
Cell Mol Biol 33: 7988.43. Oda Y (1999). Choline acetyltransferase:
the structure, distribution and pathologic changes in the central
nervous system. Pathol Int 49: 921937.47. Ogawa H, Fujii T,
Watanabe Y, Kawashima K (2003). Expression of multiple mRNA species
for choline acetyltransferase in human T-lymphocytes. Life Sci 72:
21272130.44. Ofek K, Krabbe KS, Evron T, Debecco M, Nielsen AR,
Brunnsgaad H, Yirmiya R, Soreq H, Pedersen BK. Cholinergic status
modulations in human volunteers under acute inflammation. J Mol
Med. 2007 Nov;85(11):1239-51.45. Olubadewo JO, Rama Sastry BV
(1978). Human placental cholinergic system: stimulationsecretion
coupling for release of acetylcholine from isolated placental
villus. J Pharmacol Exp Ther 204: 43344546. Pavlov VA, Tracey KJ.
The cholinergic anti-inflammatory pathway. Brain Behav Immun. 2005
Nov;19(6):493-9.47. Paraoanu LE, Steinert G, Koehler A, Wessler I,
Layer PG (2007). Expression and possible functions of the
cholinergic system in a murine embryonic stem cell line. Life Sci
80: 2375237948. Petro, T.M., D.S. Peterson & Y.K. Fung.
Nicotine enhances interleukin production of rat splenic T
lymphocytes. Immunopharmacol. Immunotoxicol. 1992; 14: 463-475.49.
Pfeil U, Lips KS, Eberling L, Grau V, Haberberger RV, Kummer W
(2003). Expression of the high-affinity choline transporter, CHT1,
in the rat trachea. Am J Respir Cell Mol Biol 28: 473477.50. Prync,
A.E., E. Arzt, C.S. Fernandez, S. Finkielman & V. Nahmod. The
inhibitory effect of muscarinic agonist pilocarpine on lymphocyte
activation involves IL-2 pathway and increase in suppressor cell
function. Int. J. Neurosci. 1992; 62: 277-28551. Ragheb, S. &
R.P. Lisak. Secretion of TH-2-type cytokines by acetylcholine
receptor (AChR)-stimulated mononuclear cells. Ann. N.Y. Acad. Sci.
1998; 841: 347-350.52. Rehani K, Scott DA, Renaud D, Hamza H,
Williams LR, Wang H, Martin M.Cotinine-induced convergence of the
cholinergic and PI3 kinase-dependent anti-inflammatory pathways in
innate immune cells. Biochim Biophys Acta. 2008
Mar;1783(3):375-8253. Reinheimer T, Bernedo P, Klapproth H, Oelert
H, Zeiske B, Racke K et al. (1996). Acetylcholine in isolated
airways of rat, guinea pig, and human: species differences in role
of airway mucosa. Am J Physiol 270: L722L728.54. Rinner, I.,
Kawashima, K., Schauenstein, K., 1998. Rat lymphocytes produce and
secrete acetylcholine in dependence of differentiation and
activation. Journal of Neuroimmunology 81,31-37
55. Rinner, I., Shauenstein, K., The parasympathetic nervous
system takes part in the immuno-neuroendocrine dialogue. Journal of
Neuroimmunology 1991; 34: 165-172.56. Rosas-Ballina M, Tracey KJ.
Cholinergic control of inflammation. J Intern Med. 2009
Jun;265(6):663-7957. Sastry BV, Sadavongvivad C (1978). Cholinergic
systems in nonnervous tissues. Pharmacol Rev 30: 65132.58.
Schlereth T, Birklein F, an Haack K, Schiffmann S, Kilbinger H,
Kirkpatrick CJ et al. (2006). In vivo release of non-neuronal
acetylcholine from the human skin as measured by dermal
microdialysis: effect of botulinum toxin. Br J Pharmacol 147:
183187.59. Sopori ML, Kozak W, Savage SM, Geng Y, Kluger MJ.
Nicotine-induced modulation of T Cell function. Implications for
inflammation and infection.Adv Exp Med Biol. 1998;437:279-89.60.
Tarkowski M, Lutz W, Birindelli S. The lymphocytic cholinergic
system and its modulation by organophosphorus pesticides.Int J
Occup Med Environ Health. 2004;17(3):325-37. 61. Tayebati, S.K.,
EI-Assouad, D., Ricci, A., Amenta, F., Imunochemical and
immunocytochemical characterization of cholinergic markers in human
peripheral blood lymphocytes. Journal of Neuroimmunology, 2002;
132:147-155. 62. Tracey KJ.Reflex control of immunity.Nat Rev
Immunol. 2009 Jun;9(6):418-28.
63. Ulloa L. The vagus nerve and the nicotinic anti-inflammatory
pathway. Nat Rev Drug Discov. 2005 Aug;4(8):673-84. 64. Villiger,
Y., Szanto, I., Jaconi, S., Blanchet, C., Buisson, B., Krause,
K.-H., Bertrand, ., Romand, J.-A., Expression of an a7 duplicate
nicotinic acetylcholine receptor- related protein in human
leukocytes. Journal of Neuroimmunology, 2002; 126:86-98.65.
Wessler, I., Kilbinger, H., Bittinger, F., Unger, R., Kirkpatrick,
C.J., The non- neuronal cholinergic system in humans, Life
Sciences. 2003; 72:2055-2062. 66. Wessler I, Deutsch C, Brockerhoff
P, Bittinger F, Kirkpatrick CJ, Kilbinger H (2001d). Release of
non-neuronal acetylcholine from the isolated human placenta is
mediated by organic cation transporters. Br J Pharmacol 134:
951956.67. Wessler I, Holper B, Kortsik C, Buhl R, Kilbinger H,
Kirkpatrick CJ (2007b). Dysfunctional inhibitory muscarinic
receptors mediate enhanced histamine release in isolated human
bronchi. Life Sci 80: 22942297.68. Wessler I, Kilbinger H,
Bittinger F, Kirkpatrick CJ (2001). The biological role of
non-neuronal acetylcholine in plants and humans. Jpn J Pharmacol
85: 210.69. Wessler I, Kilbinger H, Bittinger F, Unger R,
Kirkpatrick CJ (2003a). The non-neuronal cholinergic system in
humans: expression, function and pathophysiology. Life Sci 72:
20552061.70. Wessler I, Kirkpatrick CJ (2001a). The non-neuronal
cholinergic system: an emerging drug target in the airways. Pulm
Pharmacol Ther 14: 423434.71. Wessler I, Kirkpatrick CJ (2001b).
Role of non-neuronal and neuronal acetylcholine in the airways. In:
Zaagsma J, Meurs H, Roffel AF (eds). Musacrinic Receptors in the
Airways. Birkhauser Verlag: Basel, Boston, Berlin. pp 2562.72.
Wessler I, Kirkpatrick CJ, Racke K (1998). Non-neuronal
acetylcholine,a locally acting molecule, widely distributed in
biological systems: expression and function in humans. Pharmacol
Ther 77: 5979.73. Wessler I, Kirkpatrick CJ, Racke K (1999). The
cholinergic pitfall: acetylcholine, a universal cell molecule in
biological systems, including humans. Clin Exp Pharmacol Physiol
26: 198205.74. Wessler I, Panter H, Bittinger F, Kriegsmann J,
Kirkpatrick CJ, Kawashima K et al. (2001c). Subcellular location of
choline acetyltransferase (ChAT) and acetylcholine (ACh) in human
placenta. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol (Suppl) 363: R23.75.
Wessler I, Reinheimer T, Kilbinger H, Bittinger F, Kirkpatrick CJ,
Saloga J et al. (2003b). Increased acetylcholine levels in skin
biopsies of patients with atopic dermatitis. Life Sci
72:21692172.76. Wessler I, Roth E, Schwarze S, Weikel W, Bittinger
F, Kirkpatrick CJ et al. (2001b). Release of non-neuronal
acetylcholine from the human placenta: difference to neuronal
acetylcholine. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol 364:
205212.13
