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Regulación neuroendocrina de la respuesta inmune, Psiconeuroinmunología y Epigenética Dra. Marianella Castés Clase para la Asignatura Inmunología (2o año) Cátedra de Inmunología Curso 2016 Interacciones neuroendocrinas en la respuesta inmune Comportamiento Estrés Emocional y Físico Factores Psicosociales S.N.C. SISTEMA ENDOCRINO H. Endocrinas Inmunotransmisores SISTEMA INMUNOLOGICO Patógenos Células Tumorales Salud Enfermedad Evidencias anatómicas Parénquima de órganos linfoides primarios (timo y médula ósea) y secundarios (bazo, ganglios linfáticos y tejido linfoide asociado a órganos) están inervados por fibras nerviosas colinérgicas, NA y peptidérgicas. Estas fibras nerviosas están en contacto directo con linfocitos, macrófagos y granulocitos formando uniones neuroefectoras. Neurotransmisores pueden actuar en la vecindad y también en forma parácrina y endocrina. Linfocitos, macrófagos y granulocitos poseen receptores para neurotransmisores. Evidencias anatómicas El desarrollo de ciertas enfermedades, especialmente autoinmunes, dependen de complejas interacciones entre el sistema inmune y el sistema nervioso. Dependiendo de cómo los nervios del tejido linfoide responden a un reto antigénico determinará si la respuesta inmune podrá eliminar el antígeno y regresar al estado de homeostasis, o si por el contrario puede precipitar la severidad de una inflamación neurogénica y crónica. Evidencias anatómicas Evidencias de que el sistema nervioso, endocrino e inmunológico están conectados. bazo timo Bazo-normal íleon médula ósea Bazo-artritis Evidencias funcionales Lesiones a nivel de: Hipotálamo (G.F.Solomon, 1967) Estructuras del sistema límbico Corteza cerebral Alteración del sistema inmune a nivel de: Respuesta de células T (CD4 / CD8) Actividad de células NK Producción de anticuerpos Condicionamiento de la respuesta inmune (Robert Ader y Nicholas Cohen, 1975) Agua + Sacarina Ciclofosfamida Vómitos Agua + Sacarina Vómitos Mueren Ader R, Cohen N: Behaviorally conditioned immunosuppression. Psychosom Med 1975 Jul-Aug;37(4):333-40. Experimento de Ader y Cohen, 1975 Alteración de la respuesta inmune en ratas condicionadas Se observó una disminución de: La respuesta de Acs. Contra GRC La respuesta de células T a mitógenos La actividad de células NK La reacción de HR Del número de glóbulos blancos Del rechazo de transplante de piel Ader R, Cohen N: Behaviorally conditioned immunosuppression. Psychosom Med 1975 Jul-Aug;37(4):333-40. Sistema inmunológico como sistema endocrino Se han identificado mas de 30 péptidos neuroendocrinos (y/o sus ARNm) en células del sistema inmune: Inmunoestimuladores: Sustancia P, Dehidroepiandrosterona, (DHEA), Prolactina, GH. Inmunosupresores: Glucocorticoides, Adrenalina, ACTH, Serotonina. Inmunomoduladores: Opiodes, Hormonas sexuales, VIP, CRH y Hormona estimuladora de melanocitos. Células del sistema inmune poseen receptores de alta afinidad para péptidos neuroendocrinos Citoquinas y sus receptores en el sistema nervioso central y sistema endocrino ... Ciertas citoquinas pueden ser transportadas a través de la barrera hematoencefálica y neuronas y células endocrinas tienen receptores para IL-1, IL-2, IL-3 e IL-6. Células del SNC: neuronas, astrocitos, microglias pueden ser estimuladas por NT para producir citoquinas y moléculas de adhesión, que tienen efectos moduladores en el sistema inmune. ... Citoquinas y sus receptores en el sistema nervioso central y sistema endocrino Citoquinas pueden influir en la liberación de NT y hormonas alterando parámetros fisiológicos y de comportamiento. Citoquinas en la periferia o introducidas en el SNC (IL-1, IL-6, TNF- ) son activadores del eje HPA. Efectos neuropsiquiátricos asociados con la infusión de IL-2 en pacientes con cáncer (problemas de memoria, agitación y psicosis). Citoquinas producidas por células del sistema nervioso IL-1: Producida por Macrófagos/microglias, astrocitos y actúan sobre astrocitos. IL-6: Monocitos/microglias, astrocitos, fibroblastos y actúan sobre astrocitos y oligodendrocitos. TNF-: Macrófagos/microglias, astrocitos y actúan sobre astrocitos, oligodendrocitos y células endoteliales vasculares TGF-: Macrófagos, astrocitos, neuronas y células del endotelio vascular y actúan sobre astrocitos y macrófagos. CSFs: Astrocitos y neuronas y actúan sobre microglias y macrófagos. Comportamiento de la enfermedad (“sickness behaviour”) Constelación de síntomas no específicos que acompañan la infección e inflamación y que incluye, fiebre, cambios fisiológicos y de comportamiento: Letargia, somnolencia Depresión, Falta de apetito y sed Disminución de la exploración social Comportamiento motivacional “Sickness behaviour” es la expresión de una estrategia altamente organizada que es crítica para la sobrevivencia del organismo, mas bien que un debilitamiento general. La enfermedad es una motivación, que se define como, un estado central que reorganiza la percepción y la acción ante una amenaza de infección por patógenos. Acción de las citoquinas en el fenómeno de “sickness behavior” Citoquinas pro-inflamatorias (IL-1, IL-6 y TNF- alfa) secretadas por monocitos y macrófagos activan los nervios aferentes periféricos (nervio vago) para inducir la síntesis y liberación de citoquinas proinflamatorias en el cerebro. Estas citoquinas liberadas centralmente actúan en estructuras neurales que están involucradas en el control de la termo-regulación, metabolismo y comportamiento. Acción de las citoquinas en el “sickness behavior”. Estas acciones resultan en el desarrollo de los componentes cerebrales de la respuesta del huésped a la infección. Ahorro de energía Si usamos 1000 moléculas de ATP en un día normal de actividades: moverse, digerir, respirar, excretar, respuesta inmune y otras. La respuesta inmune necesita 950 moléculas de ATP para eliminar las bacterias. Comportamiento motivacional Un individuo enfermo no tiene las mismas prioridades que una persona sana, esta reorganización de prioridades está mediada por efecto de las citoquinas IL-1, IL-6 y TNF-. Relevancia de los circuitos inmuno -neuroendocrinos para la inmunoregulacion. Respuesta Inmune GC REGULACION Estrés GC INMUNOSUPRESION Efectos anti-inflamatorios GC Efectos inmunosupresores GC: Glucocorticoides Efecto de los GC en la respuesta inmune Su efecto es máximo cuando se administran antes de la respuesta inmune. Linfocitos T y B en reposo son más sensibles a los efectos de los GC que los activados. Los GC producidos durante la RI no interfieren con las fases iniciales de la respuesta inmune: la presentación antigénica, expansión clonal, activación de los linfocitos o en la producción de citoquinas. A medida que la RI avanza los GC empiezan a inhibir ciertas citoquinas, mediante inhibición de la transcripción de los genes y disminuyendo la estabilidad de los ARNm. GC: Glucocorticoides Efecto de los GC en la respuesta inmune El aumento en los niveles de GC durante la respuesta inmune afectan principalmente a las células no específicas inflamatorias, más que a los linfocitos con una alta especificidad para el antígeno. Fenómeno de competición antigénica. Los niveles de GC que se obtienen en el pico de una respuesta inmune inhiben la RI contra un antígeno no relacionado. Este efecto es eliminado por adrenelectomía o hipofisectomía. Inmunosupresión inducida por virus y tumores. Se propone que la función reguladora del eje HPA es prevenir una expansión excesiva y/o un aumento exagerado de la actividad de células inmunológicas, unido a una sobreproducción de citoquinas. GC: Glucocorticoides Estrés Estrés es una constelación de eventos que comienza con un estímulo (estresor), que precipita un reacción en el cerebro (percepción), la cual subsecuentemente activa sistemas fisiológicos en el cuerpo (respuesta de estrés). La respuesta fisiológica produce la liberación de neurotransmisores y hormonas que sirven como mensajeros entre el cerebro y el resto del cuerpo. Es una respuesta adaptativa a corto término, pero que puede producir daño cuando es de larga duración. Percepción, estrés y respuesta emocional ESTÍMULO EXTERNO (Evento) SISTEMA INTERPRETATIVO Actitudes Creencias Valores INTERNO (Pensamiento) Filosofía de vida RESPUESTA EMOCIONAL RESPUESTA FISICA Alegría Diversión Calma Paz mental Confianza Seguridad Relajación Energía Armonía Salud Miedo Culpa Tensión Rabia Fatiga Depresión Poca energía Desesperanza Disfunción Tristeza Enfermedad Inseguridad Efecto del estrés en el sistema inmune Estrés Emocional Corteza cerebral (sistema límbico) Estrés Físico Hipotálamo CRH Pituitaria Vía autonómica ACTH Glándulas Adrenales Corteza Médula Glucocorticoides (Cortisol) Supresión del S. Inmunológico Catecolaminas Adrenalina Noradrenalina Estrés moderado Supresión del S. Inmunológico Efecto del estrés crónico en la respuesta inmune Viudez Separación y divorcio Familiares de pacientes con ALZHEIMER Pobre relación marital Competencia académica. Violencia, desempleo, inseguridad. Disminución del número y actividad de las células NK Disminución de la función de células T y de la relación CD4 / CD8 Aumento de los títulos de anticuerpos contra el VEB Disminución de los niveles de IgA secretora Aumento del cortisol plasmático SUBSTANTIAL REDUCTION OF NAÏVE AND REGULATORY T CELLS FOLLOWING TRAUMATIC STRESS” BRAIN, BEHAVIOR AND IMMUNITY 2009 Refugiados de Afganistan y otras regiones en conflicto, sobrevivientes de torturas. Disminución T naive 32 % (p=0.01) Disminución de células T reguladoras 48% (P<0.001) Susceptibilidad a infecciones, enfermedades inflamatorias y autoinmunes. Esto nos lleva a sugerir que la intervención psicoterapéutica con éxito puede mejorar la función inmune, posiblemente a través de alteraciones del reservorio de células T. Sommershof A, Aichinger H, Engler H, Adenauer H, Catani C, Boneberg EM, Elbert T, Groettrup M, Kolassa IT: Substantial reduction of naïve and regulatory T cells following traumatic stress. Brain Behav Immun 2009 Nov;23(8):1117-24. Alostasis y carga alostática. Homeostasis. Capacidad del sistema para regresar a su punto de equilibrio frente a alteraciones del medio ambiente. Alostasis. Nivel de actividad requerido por el organismo para mantener la estabilidad en ambientes constantemente cambiantes. Es crítica para la sobrevivencia y puede conducir a adaptación o a patología. Carga Alostática. Es la habilidad de adquirir la estabilidad a través del cambio. Es el “precio” que paga el organismo por el desgaste acumulativo resultante de la hiperactividad crónica, que aunque necesaria para la adaptación, se produce cuando hay una alostasis excesiva o ineficiente. Es el “costo” de la acomodación. El estrés como factor de vulnerabilidad: de la molécula al síndrome. Dr. José Bonet, Congreso Argentino de Psiquiatría, 2008. El estrés como factor de vulnerabilidad: de la molécula al síndrome. Dr. José Bonet, Congreso Argentino de Psiquiatría, 2008. Telomeros y estrés Telomeros y envejecimiento Cada vez que una célula se divide, pierde una porción de telómero, lo cual a su vez genera sutiles cambios en el resto del cromosoma. Cada nueva célula nace “un poco mas vieja” que su progenitora y tiene menos capacidad de volver a reproducirse. Telomerasa e inmortalidad Elizabeth Blackburn Células son inmortales en presencia de abundante telomerasa Tetrahymena Al inactivar la telomerasa, telómeros se acortan y la células se vuelven mortales. Estrés psicológico y telómeros Impacto en la salud y la enfermedad Telómeros, telomerasa y estrés Los telómeros, revelan la exposición al estrés acumulada por un individuo y su capacidad para superar ese estado. Proporcionan una medida de la edad biológica, más que la cronológica. En opinión de Afton Hassett, investigadora principal del Centro de Investigación del Dolor y la Fatiga Crónica de la Universidad de Michigan: «El acortamiento acelerado de los telómeros puede indicar vulnerabilidad a las enfermedades, especialmente cáncer y enfermedades CV, al envejecimiento prematuro, e incluso la muerte». Efecto del estrés en el sistema inmune GRUPO DESAMPARADO SUPRESIÓN ACTIVACIÓN Desarrollo inmunológico bajo el “Desarrollo inmunológico bajo el control control de la epigenética. de la epigenética. Orígenes dela la salud salud yylala enfermedad” Orígenes de enfermedad. Dramático aumento de enfermedades inmunológicas: alergias y auto-inmunes. Plasticidad del SI El incremento en enfermedades inmunológicas es uno de los precios que estamos pagando por la vida “moderna”. El SI tiene plasticidad. Si cambios en el ambiente han producido aumento de enfermedades no trasmisibles, eso implica que el SI puede ser modulado por el ambiente. Podremos usar el ambiente y la plasticidad del SI en la prevención de enfermedades antes que desarrolle o reprograme respuestas erróneas. ¿Como el ambiente altera la expresión de los genes? DoHaD ?? Barker, DJ. Bristish Medical Journal, 1995. El ambiente temprano, determina el riesgo de enfermedad Ambiente temprano, toxinas, microbios, dieta, estrés Riesgo de enfermedad posterior Obesidad, demencia, diabetes, alergia, asma , ECV y EAI. DOHaD ?? Development Origins of Health and Disease Barker, D:J; Hanson, M & Gluckman; Wadhwa et al. , 2001. Eventos durante la gestación, influyen el programa fetal, moldeando permanentemente la estructura, función, y metabolismo del cuerpo, lo que contribuye a la salud adulta y susceptibilidad a la enfermedad. Durante el desarrollo temprano, los sistemas son mucho más sensibles a los cambios del ambiente, particularmente el Sistema Inmune. “Ambiente moderno “ En el corazón de DOHaD está la Epigenética Programa epigenético coordina el Qué, Cuándo y Cómo ?? células células células hígado hueso neuronas Destino de la célula controlado por su interacción con el ambiente y no por el programa genético que contiene. Cel. T naives Luchan contra infecciones bacterianas Luchan contra parásitos IL-4 IL-5 IL-13 INFg IL-2 Cel. Th1 Supresión IL-10, TGFB AUTO-INMUNIDAD Cel. Treg Cel. Th2 RESPUESTAS ALERGICAS / ASMA Cel. T naives Luchan contra infecciones bacterianas Cel. Th1 Supresión IL-10, TGFb Cel. Treg Cel. T Naives Infecciones bacterianas Cel. Th1 AUTO-INMUNIDAD X Supresión IL-10, TGFB Cel. Treg Cel. T naives Luchan contra parásitos IL-4 IL-5 IL-13 Supresión IL-10, TGFB Cel. Treg Cel. Th2 Cel. T naives Disminución de parasitosis IL-4 IL-5 IL-13 X Supresión IL-10, TGFB Cel. Treg Cel. Th2 ALERGIAS ASMA Sistema inmune Epigenética Sindrome IPEX, mutación en el gen FOXP3 de Treg. Imunodesregulation, Poliendocrinopatía, Enteropatia, ligado al cromosoma X. Se caracteriza por el desarrollo de múltiples desordenes de autoinmunidad . Enteropatías, diabetes, dermatitis Sindrome IPEX, mutación en el gen FOXP3 de Treg. La mayoría de las personas con alergia y enfermedades autoinmunes no tienen defectos en el gen FOXP3. Se demostró una baja expresión del gen FOXP3 por falta de estimulación microbiana y por ambientes “más limpios”. Estas enfermedades no son debidas a defectos específicos intrínsecos de la función inmunológica, Cambio de patrones en la expresión de los genes por cambios ambientales Dogma Central de la biología ¿Qué es la epigenética? Conrad Waddington (1940) usó por primera vez la palabra epigenética, para describir la idea de que el fenotipo y/o las propiedades funcionales o morfológicas de un organismo, aparecen secuencialmente bajo un programa definido por el genoma, bajo la influencia del ambiente de un organismo. Definición moderna de epigenética Modificaciones del ADN o proteínas asociadas, distintas de la variaciones de la secuencia del ADN, que lleva información durante la división celular. 1.- Metilación del ADN (grupo CH3 al nucleótido citocina CpG). 2.- Modificación de las histonas (metilación de AA arginina y lisina, acetilación de lisina. 3.- Variación en la densidad de los nucleosomas empaquetados alrededor del ADN. 4.- Modificación de la estructura de la cromatina. Cambios epigenéticos que controlan la expresión de los genes Cromatina ADN envuelto alrededor de las histonas Nucleosomas Cambios químicos en las colas de las histonas , permite la expresión del gene Adición de grupos metilos bloquea expresión del gene La experiencias de vida de los padres modelan el cáracter genético de sus hijos (Waterland and Jirtle, 2003). Ratones embarazadas, con pelo amarillo y obesas con un gen “agouti” anormal, tienen predisposición a padecer: diabetes, cáncer y ECV. Sin embargo, las madres “agouti” que obtuvieron un grupo metil a través de suplementos alimenticios, produjeron ratones normales, delgados y marrones, aunque su progenie tenía el mismo gene “agouti” que ellas. Genética vs Epigenética Genética: Cambios heredables en la información (secuencia del ADN) de los genes. Genotipo. Irreversibles. Epigenética: Cambios heredables en los patrones de expresión de los genes, no causados por cambios en la secuencia del ADN. Provocados por señales externas. Reversibles. Fenotipo. Modificación covalente de las histonas o metilaciones del ADN, que afecte la expresión de los genes, sin alterar su secuencia. SUPREMACÍA DEL AMBIENTE Howard Temin Transcriptasa reversa,1960 Cairns Epigénetica: control por encima de la genética. Programa de Apoyo Psicosocial para Personas con Enfermedades de Alto Riesgo Algunos trabajos científicos que demuestran que el apoyo psicosocial tiene un efecto positivo en pacientes con cáncer - Achterberg, J.; Matthews-Simonton, S.; Simonton, C.. Psychology of the .exceptional cancer patient: A description of patients who outlive predictive life expentancies. Psychother. Theory Res. Practice. 1977, 14: 416. - Ferlic M., Goldman, A., Kennedy, B.. Group counceling in adult patients with advanced cancer. Cancer 43: 760, 1979. - Wood, PE, Milligan I, Christ D, Liff, D. Group counceling for cancer patient in a community hospital. Psychosomatics. 19: 555, 1978 - Forester B., Hornfeld, DS, Fleiss, JL. Psychotherapy during radiotherapy: effects on emotional and physical distress . Am. J. Psychiatry. 142: 22, 985 - Spiegel, D. Bloom, J. Group therapy and hypnosis reduce metastic breast cancer carcinoma pain. Psychosom. Med. 45: 33, 1984 - Spiegel, D. Bloom, J., Kraemer, HC., Gottheil, E. Effect of psychosocial treatment on survival of patients with metastic breast cancer. Lancet. Oct. 14, 1989 - Fawzy I, et al. Malignant melanoma. Effects of an early structured psychiatric intervention, coping, and affective state on recurrence and survival 6 years later. Arch. Gen. Psychiatry. 50: 681, 1993 Influencia del apoyo psicosocial en la sobrevida al cáncer. Spiegel y col (1989) Influencia del apoyo psicosocial en la sobrevida al cáncer. Spiegel y col (1989) Mecanismos que explican los resultados: Disminución de la ansiedad y la depresión, lo que mejora la dieta, el sueño y el ejercicio. Pacientes menos deprimidos pueden interactuar mejor con sus médicos Reducción de los niveles de corticosteroides endógenos inducidos por el estrés que pueden causar inmunosupresión. ¿ Qué es la imaginación guiada ? La meditación, la relajación o la imaginación guiada es otra forma de entrar en la conversación interna del organismo, interviniendo conscientemente en sus interacciones bioquímicas. Candace Pert Molecules of Emotions (1998). lóbulo frontal lóbulo parietal lóbulo occipital lóbulo temporal lóbulo frontal lóbulo temporal lóbulo parietal lóbulo occipital Groing the brain through meditation, The Harvard Mahoney Neurosciences Institute Letter, 12, , 3, 2010 Las regiones del cerebro asociadas con atención y procesamiento sensorial eran más gruesas en los meditadores que en los controles. Primera evidencia que la meditación puede producir alteraciones de la estructura cerebral Area pre-frontal Insula ¿ Como y por qué funciona la imaginación guiada ? En un estado elevado de conciencia, somos capaces de aprender, crecer, sanar y cambiar más rápido. ¿ Cómo y por qué funciona la imaginación guiada ? Nos sentimos mejor acerca de nosotros mismos cuando tenemos un sentido de control sobre lo que nos está ocurriendo (estrés laboral).