Immunologia jąder

Immunologia jąder to nauka o układzie odpornościowym w jądrach . Obejmuje badanie wpływu infekcji , stanu zapalnego i czynników immunologicznych na czynność jąder. Oczywiste są dwie unikalne cechy immunologii jąder : (1) jądro jest opisane jako miejsce uprzywilejowane immunologicznie , w którym następuje tłumienie odpowiedzi immunologicznych; oraz (2) niektóre czynniki, które normalnie prowadzą do stanu zapalnego, występują w dużych ilościach w jądrach, gdzie regulują rozwój plemników zamiast sprzyjać stanom zapalnym.

Historia immunologii jąder

  • 460-377 pne Hipokrates opisał zapalenie jąder związane ze świnką
  • 1785 Hunter i Michaelis przeprowadzili eksperymenty z przeszczepami na kurach domowych
  • 1849 Berthold przeszczepił jądra między kogutami i wykazał zachowanie męskich cech płciowych tylko u ptaków z pomyślnie przeszczepionymi jądrami
  • 1899-1900 Sperma uznana za immunogenną (spowoduje reakcję autoimmunologiczną , jeśli zostanie przeszczepiona z jądra do innego obszaru ciała) przez Landsteinera (1899) i Metchinikoffa, (1900)
  • 1913-1914 Przeszczepy ludzkich jąder wykonane przez Lespinasse (1913) i Lydsona (1914), który dokonał przeszczepu na sobie!
  • 1954 Odkrycie, że autoprzeciwciała plemników przyczyniają się do bezpłodności,
  • 1977 Billingham uznał, że jądro jest miejscem przywileju immunologicznego

Komórki odpornościowe znalezione w jądrach

Komórki odpornościowe ludzkich jąder nie są tak dobrze scharakteryzowane jak komórki gryzoni, ze względu na rzadkość normalnych ludzkich jąder dostępnych do eksperymentów. W większości eksperymentów badano jądra szczurów ze względu na ich wygodę: są stosunkowo duże i można je łatwo wydobyć ze zwierząt doświadczalnych.

makrofagi

Makrofagi biorą bezpośredni udział w walce z atakującymi mikroorganizmami, a także są komórkami prezentującymi antygen, które aktywują limfocyty . Wczesne badania wykazały obecność makrofagów w jądrach szczura Makrofagi jąder są największą populacją komórek odpornościowych w jądrach gryzoni. Makrofagi znaleziono również w jądrach ludzi, świnek morskich, chomików, knurów, koni i byków. Pochodzą z monocytów krwi które przemieszczają się do jąder, a następnie dojrzewają do makrofagów. U szczurów makrofagi jąder zostały opisane jako „rezydentne” lub „nowo przybyłe” z dopływu krwi. Jest prawdopodobne, że większość dorosłej populacji makrofagów jąder u dorosłych szczurów jest wynikiem bardzo szybkiej proliferacji wczesnych prekursorów, które weszły do ​​​​jądra podczas dojrzewania poporodowego

Makrofagi jąder mogą reagować na bodźce infekcyjne i ulegać aktywacji (przechodzą zmiany umożliwiające zabicie atakującego mikroorganizmu), ale robią to w mniejszym stopniu niż inne rodzaje makrofagów. Przykładem jest wytwarzanie cytokin zapalnych TNFα i IL-1 β przez aktywowane makrofagi jąder szczura: te makrofagi wytwarzają znacznie mniej TNFα i IL-1β niż aktywowane makrofagi otrzewnowe szczura. Oprócz reagowania na bodźce zakaźne, makrofagi jąder są również zaangażowane w utrzymanie prawidłowej funkcji jąder. Wykazano, że wydzielają 25-hydroksycholesterol, sterol, który może zostać przekształcony w testosteron przez komórki Leydiga. Ich obecność jest niezbędna do prawidłowego rozwoju i funkcjonowania komórek Leydiga , które są komórkami jąder produkującymi testosteron.

Limfocyty B

Limfocyty B biorą udział w adaptacyjnej odpowiedzi immunologicznej i wytwarzają przeciwciała. Komórki te normalnie nie występują w jądrach, nawet w stanach zapalnych. Brak limfocytów B w jądrach jest znaczący, ponieważ są to komórki układu odpornościowego wytwarzające przeciwciała. Ponieważ przeciwciała przeciwko plemnikom mogą powodować bezpłodność, ważne jest, aby limfocyty B wytwarzające przeciwciała były trzymane z dala od jądra.

Limfocyty T

Limfocyty T (komórki T) to białe krwinki, które biorą udział w odporności komórkowej. Często znajdują się w tkankach, gdzie mogą być aktywowane przez komórki prezentujące antygen po zakażeniu. Występują w jądrach szczurów i ludzi, gdzie stanowią około 10 do 20% obecnych komórek odpornościowych, a także w jądrach myszy i baranów. Zarówno cytotoksyczne komórki T , jak i pomocnicze komórki T znajdują się w jądrach szczurów. W jądrach szczurów i ludzi obecne są również komórki NK , a u szczurów i myszy znaleziono komórki T NK .

Komórki tuczne

Komórki tuczne są regulatorami odpowiedzi immunologicznych, szczególnie przeciwko pasożytom . Biorą również udział w rozwoju chorób autoimmunologicznych i alergii . Komórki tuczne znaleziono w stosunkowo niewielkiej liczbie w jądrach ludzi, szczurów, myszy, psów, kotów, byków, dzików i jeleni. W jądrach ssaków komórki tuczne regulują produkcję testosteronu. Istnieją dwie linie dowodów na to, że ograniczenie aktywacji komórek tucznych w jądrach może być korzystne w leczeniu stanów zapalnych; (1) W eksperymentalnych modelach zapalenia jąder komórki tuczne były obecne w 10-krotnie większej liczbie i wykazywały oznaki aktywacji oraz (2) Leczenie lekami stabilizującymi aktywację komórek tucznych okazało się korzystne w leczeniu niektórych rodzajów męskiej niepłodności.

eozynofile

Eozynofile bezpośrednio zwalczają infekcje pasożytnicze i biorą udział w reakcjach alergicznych. Znaleziono je w stosunkowo niewielkiej liczbie w jądrach szczurów, myszy, psów, kotów, byków i jeleni. Prawie nic nie wiadomo o ich znaczeniu lub funkcji w jądrach.

Komórki dendrytyczne

Komórki dendrytyczne inicjują adaptacyjne odpowiedzi immunologiczne . Stosunkowo niewielkie ilości komórek dendrytycznych stwierdzono w jądrach ludzi, szczurów i myszy. Funkcjonalna rola komórek dendrytycznych w jądrach nie jest dobrze poznana, chociaż podczas eksperymentów na zwierzętach wykazano ich udział w autoimmunologicznym zapaleniu jąder . Kiedy u szczurów wywołane jest autoimmunologiczne zapalenie jąder, populacja komórek dendrytycznych w jądrach znacznie wzrasta. Prawdopodobnie przyczynia się to do zapalenia jąder, biorąc pod uwagę dobrze ugruntowaną rolę komórek dendrytycznych w innych typach zapalenia autoimmunologicznego.

Neutrofile

Neutrofile to białe krwinki, które są obecne we krwi, ale normalnie nie występują w tkankach. Przemieszczają się z krwi do tkanek i narządów po zakażeniu lub uszkodzeniu. Bezpośrednio zwalczają inwazyjne patogeny, takie jak bakterie. Neutrofile nie znajdują się w jądrach gryzoni w normalnych warunkach, ale mogą przedostać się z dopływu krwi po infekcji lub bodźcu zapalnym. Zostało to wykazane na szczurach po wstrzyknięciu składników ściany komórkowej bakterii w celu wywołania reakcji immunologicznej. Neutrofile dostają się również do jąder szczura po leczeniu hormonami zwiększającymi przepuszczalność naczyń krwionośnych. U ludzi neutrofile wykrywano w jądrach, gdy były związane z niektórymi nowotworami. W eksperymentach na szczurach skręt jądra prowadzi do wejścia neutrofili do jądra. Aktywność neutrofili w jądrach jest reakcją zapalną, która musi być ściśle regulowana przez organizm, ponieważ uszkodzenie jądra wywołane stanem zapalnym może prowadzić do bezpłodności. Przyjmuje się, że rolą środowiska immunosupresyjnego jądra jest ochrona rozwijającego się plemnika przed stanem zapalnym.

Przywilej immunologiczny w jądrach

Plemniki są immunogenne - to znaczy, że jeśli zostaną przeszczepione z jądra do innej części ciała, wywołają reakcję autoimmunologiczną. Zostało to wykazane w eksperymentach na szczurach przeprowadzonych przez Landsteinera (1899) i Metchinikoffa (1900), myszy i świnek morskich. Prawdopodobną przyczyną tego jest to, że plemniki najpierw dojrzewają w okresie dojrzewania, po tolerancji immunologicznej , dlatego organizm rozpoznaje je jako obce i wywołuje przeciwko nim reakcję immunologiczną. Dlatego w tym narządzie muszą istnieć mechanizmy ich ochrony, aby zapobiec jakiejkolwiek reakcji autoimmunologicznej. Bariera krew-jądro prawdopodobnie przyczyni się do przeżycia plemników. Jednak w dziedzinie immunologii jąder uważa się, że bariera krew-jądro nie może odpowiadać za całkowitą supresję immunologiczną w jądrze, ze względu na (1) jej niekompletność w regionie zwanym rete jądrami oraz (2) obecność cząsteczek immunogennych poza barierą krew-jądro, na powierzchni spermatogonii . Innym mechanizmem, który prawdopodobnie chroni plemniki, jest tłumienie odpowiedzi immunologicznej w jądrach. Zarówno tłumienie odpowiedzi immunologicznych, jak i zwiększona przeżywalność przeszczepów w jądrach doprowadziły do ​​​​uznania go za miejsce uprzywilejowane immunologicznie . Inne miejsca uprzywilejowane immunologicznie obejmują oko, mózg i macicę.

Dwie główne cechy uprzywilejowania immunologicznego w jądrach szczurów to;

Przewiduje się również, że wysoki poziom cytokin zapalnych w jądrach przyczynia się do uprzywilejowania immunologicznego.

Przywilej immunologiczny u gryzoni i innych zwierząt doświadczalnych

Istnienie uprzywilejowania immunologicznego w jądrach gryzoni jest dobrze akceptowane ze względu na wiele eksperymentów wykazujących przedłużone, a czasem nieokreślone przeżycie tkanki przeszczepionej do jądra lub tkanki jądra przeszczepionej w innym miejscu. Dowody obejmują tolerancję przeszczepów jąder u myszy i szczurów, a także zwiększoną przeżywalność przeszczepów komórek trzustki wytwarzających insulinę u szczurów, gdy komórki z jąder (komórki Sertoliego) są dodawane do przeszczepionego materiału. Pełna spermatogeneza , tworząc funkcjonalne plemniki świni lub kozy, można uzyskać przez wszczepienie tkanki jądra świni lub kozy na grzbiet myszy - jednak konieczne było użycie myszy z niedoborem odporności.

Przywilej immunologiczny u ludzi

Obecność uprzywilejowania immunologicznego w ludzkich jądrach jest kontrowersyjna i nie ma wystarczających dowodów, aby potwierdzić lub wykluczyć to zjawisko.

  • Dowody na przywilej immunologiczny jąder człowieka/naczelnych:

Plemniki są chronione przed atakiem autoimmunologicznym, który u ludzi prowadzi do bezpłodności. Miejscowe uszkodzenie kanalików nasiennych spowodowane biopsją cienkoigłową u ludzi nie powoduje zapalenia jąder ( zapalenie jądra ). Co więcej, ludzkie komórki jądra tolerują wczesną HIV z niewielką odpowiedzią.

  • Dowody przeciwko przywilejowi immunologicznemu jąder człowieka / naczelnych:

W eksperymentach z przeszczepami jądra naczelnych nie podtrzymują przeszczepów tkanki tarczycy małpy. Ludzka tkanka jądra przeszczepiona myszom wywołała odpowiedź immunologiczną i została odrzucona, jednak ta odpowiedź immunologiczna nie była tak rozległa jak w przypadku innych rodzajów przeszczepionej tkanki.

W jaki sposób jądra hamują reakcje immunologiczne?

To, w jaki sposób środowisko jąder tłumi odpowiedź immunologiczną, jest tylko częściowo zrozumiałe. Ostatnie eksperymenty ujawniły szereg procesów biologicznych, które najprawdopodobniej przyczyniają się do uprzywilejowania odporności w jądrach gryzoni:

  • 1. Eksperymenty na szczurach wykazały, że komórki Sertoliego mogą pomóc w ochronie przed odrzuceniem przeszczepu. Komórki te wyizolowano z jąder, a następnie dodano do przeszczepów komórek trzustki wytwarzających insulinę ( wysepki Langerhansa ), co skutkowało zwiększoną przeżywalnością przeszczepu. Przewiduje się, że cząsteczki uwalniane przez komórki Sertoliego będą chronić przeszczep.
  • 2. Jest prawdopodobne, że samo środowisko jąder hamuje aktywację limfocytów T, aby chronić rozwijające się plemniki, które są immunogenne. Płyn obecny w jądrach jest silnym inhibitorem aktywacji limfocytów T w warunkach laboratoryjnych.
  • 3. Osłabienie odpowiedzi zapalnej jądra prawdopodobnie wynika ze stosunkowo niskiego poziomu cytokin zapalnych uwalnianych przez aktywowane makrofagi jądra.

Ponieważ ochrona rozwijających się plemników jest tak ważna dla przetrwania gatunku, nie byłoby zaskoczeniem, gdyby zastosowano więcej niż jeden mechanizm.

Czynniki odpornościowe regulują prawidłowe funkcjonowanie jąder

Co ciekawe, jądro zawiera czynniki, takie jak cytokiny , które zwykle są wytwarzane tylko w przypadku infekcji i uszkodzenia tkanek. Cytokiny interleukina-1α ( IL-1α ), IL-6 i aktywina A znajdują się w jądrach, często w dużych ilościach. W innych tkankach te cytokiny sprzyjałyby stanom zapalnym, ale tutaj kontrolują funkcję jąder. Regulują rozwój plemników, kontrolując ich podział i przeżycie komórek.

Inne czynniki odpornościowe występujące w jądrach obejmują indukowaną przez enzym syntazę tlenku azotu (iNOS) i jej produkt, tlenek azotu (NO), transformujący czynnik wzrostu beta (TGFβ), enzym cyklooksygenazę -2 (COX-2) i jego produkt, prostaglandynę E2 , i wiele innych. Konieczne są dalsze badania w celu określenia funkcjonalnej roli tych czynników odpornościowych w jądrach.

Wpływ infekcji i odpowiedzi immunologicznych na jądra

Świnka

Świnka jest chorobą wirusową, która powoduje obrzęk gruczołów ślinowych i jąder. Wirus świnki żyje w górnych drogach oddechowych i rozprzestrzenia się poprzez bezpośredni kontakt ze śliną. Przed powszechnymi programami szczepień była to powszechna choroba wieku dziecięcego. Świnka na ogół nie jest groźna u dzieci, ale u dorosłych, u których plemniki dojrzewają w jądrach, może powodować poważniejsze powikłania, takie jak bezpłodność.

Choroby przenoszone drogą płciową

Rzeżączka jest chorobą przenoszoną drogą płciową wywołaną przez bakterie Niesseria gonorrhoea , która może prowadzić do bólu i obrzęku jąder. Rzeżączka infekuje również żeński układ rozrodczy wokół szyjki macicy i macicy i może rosnąć w jamie ustnej, gardle, oczach i odbycie. Można ją skutecznie leczyć antybiotykami, jednak nieleczona rzeżączka może powodować bezpłodność u mężczyzn. Chlamydia jest wywoływana przez przenoszoną drogą płciową bakterię Chlamydia trachomatis , która infekuje narządy płciowe. Częściej dotyka kobiety, a nieleczona może prowadzić do zapalenia narządów miednicy mniejszej i niepłodność. Poważne objawy u mężczyzn są rzadkie, ale obejmują obrzęk jąder i nietypową wydzielinę z prącia. Skutecznie leczy się antybiotykami.

Przeciwciała antyspermowe

Przeciwciała antyspermowe (ASA) zostały uznane za przyczynę niepłodności u około 10–30% niepłodnych par. Wytwarzanie ASA skierowane jest przeciwko antygenom powierzchniowym plemników, które mogą zakłócać ruchliwość i transport plemników przez żeński układ rozrodczy, hamując kapacytację i reakcję akrosomalną , upośledzając zapłodnienie , wpływając na proces implantacji oraz upośledzając wzrost i rozwój zarodka . Czynnikami ryzyka powstawania przeciwciał antyspermowych u mężczyzn są: uszkodzenie bariery krew-jądro, uraz i operacja, zapalenie jąder, żylaki powrózka nasiennego , infekcje, zapalenie gruczołu krokowego , rak jąder , nieskuteczna immunosupresja i odruchowy seks analny lub oralny bez zabezpieczenia z mężczyznami.

Skręt jąder

Skręt jądra to stan fizycznego skręcenia jądra, którego skutkiem jest odcięcie dopływu krwi. Prowadzi do uszkodzenia, które nieleczone w ciągu kilku godzin powoduje śmierć tkanki jądra i wymaga usunięcia jądra, aby zapobiec gangrenie , a zatem może powodować bezpłodność.

Autoimmunologiczne zapalenie jąder

Zapalenie jąder jest stanem bólu jąder obejmującym obrzęk, stan zapalny i prawdopodobnie infekcję. Zapalenie jąder może być spowodowane reakcją autoimmunologiczną (autoimmunologiczne zapalenie jąder) prowadzącą do zmniejszenia płodności. Autoimmunologiczne zapalenie jąder jest rzadkie u ludzi w porównaniu z przeciwciałami przeciwko plemnikom. Aby zbadać zapalenie jąder w jądrach, w jądrach gryzoni wywołano autoimmunologiczne zapalenie jąder. Choroba zaczyna się od pojawienia się przeciwciał jąder, następnie przemieszczania się makrofagów i limfocytów z krwioobiegu do jąder, przerwania fizycznych oddziaływań między rozwijającymi się plemnikami a Komórki Sertoliego , wejście neutrofili lub eozynofili , aw końcu śmierć rozwijającego się plemnika, prowadząca do bezpłodności.

Modele zapalenia u gryzoni

Eksperymenty na szczurach szczegółowo zbadały przebieg zdarzeń w jądrach podczas infekcji bakteryjnej. W krótkim czasie (3 godziny) makrofagi jąder wytwarzają i uwalniają liczne czynniki zapalne . Przykładami są prostaglandyna E2 , indukowalna syntaza tlenku azotu (iNOS), TNFα i IL-1β, chociaż na niższych poziomach niż w innych tkankach. Nieodporne komórki jąder, takie jak komórki Sertoliego i komórki Leydiga, również są w stanie reagować na bakterie. Podczas infekcji bakteryjnej poziom testosteronu i ilość jąder płynu śródmiąższowego są zmniejszone. Neutrofile dostają się do jądra około 12 godzin po zakażeniu. Co ważne, następuje uszkodzenie rozwijających się plemników, które zaczynają obumierać w przypadku ciężkich infekcji. Pomimo wszystkich danych dotyczących wpływu bakterii na prawidłowe parametry jąder, istnieje niewiele danych eksperymentalnych dotyczących ich wpływu na płodność gryzoni.

Inne choroby, w których objawem może być zapalenie jąder

Zapalenie jąder może być objawem następujących chorób: wirus Coxsackie A , ospa wietrzna, ludzki wirus upośledzenia odporności ( HIV ), gorączka denga , mononukleoza zakaźna związana z wirusem Epsteina-Barra , kiła , trąd , gruźlica .

Pobrane z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Testicular_immunology&oldid=1136147097 ”