Информације

Да ли је имуни систем потиснут током спавања?

Да ли је имуни систем потиснут током спавања?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Наравно, чули смо да је током стреса наш имуни систем потиснут. Ово ме наводи на питање, да ли се имуни систем потискује када спавамо и зашто? Током оба ова стања тело ће можда морати да штеди енергију за друге биохемијске процесе, тако да ме не би изненадило да је имуни систем потиснут док особа спава.


Током стреса глукокортикоиди, који су стероидни хормони које производе надбубрежне жлезде (као што су кортизол и кортикостерон), ослобађају се у крвоток. Ови хормони имају антиинфламаторне ефекте. Можете рећи да потискују имуни систем.

Циркадијални ритам, који контролише циклус спавања и буђења, такође контролише секрецију глукокортикоида, чиме се појачавају реакције спавања и буђења [1]. Недостатак сна је облик стреса и узрокује повишење нивоа глукокортикоида. Ефекат депривације сна може се поновити адренектомијом (хируршко уклањање надбубрежних жлезда); постоји регулација транскрипције неколико неуропротективних гена [2]. Путем сигнализације посредоване глукокортикоидима, недостатак сна такође доводи до инхибиције неурогенезе одраслих у хипокампусу [3].

Друга студија каже да је лучење цитокина (ТНФα и ИЛ6) ћелија имуног система инхерентно под утицајем циркадијалног ритма преко глукокортикоидног независног механизма [4].

Све у свему, сан је у обрнутој корелацији са смањеном упалом јер су оба процеса под контролом циркадијалног сата. Недостатак сна, као облик стреса, такође је у корелацији са секрецијом глукокортикоида. Треба разумети да сан не инхибира нужно лучење глукокортикоида и било би нетачно рећи да су смањени упални ефекти последица сна.


Студија показује да недостатак сна потискује имуни систем

27. јануара (УПИ) -- Истраживачи са Медицинског факултета Универзитета у Вашингтону проучавали су 11 парова идентичних близанаца како би сазнали ефекте недостатка сна на имуни систем.

Узорци крви узети су из скупова идентичних близанаца са различитим обрасцима спавања и показали су да близанци који су мање спавали имају ослабљен имуни систем у поређењу са њиховим братом или сестром.

„Оно што показујемо је да имуни систем најбоље функционише када се довољно наспава“, рекао је у саопштењу за штампу др Натанијел Вотсон, кодиректор УВ Медицине центра за спавање у медицинском центру Харборвју и главни аутор студије. "Препоручује се седам или више сати сна за оптимално здравље."

Истраживачи су у студији користили близанце јер генетика чини 31 до 55 одсто трајања сна, а остатак чине понашање и окружење.

Студија је испитивала ефекте дуготрајног кратког трајања сна у нормалним условима „стварног света“, за разлику од лабораторије за спавање, и открила да хронична депривација сна искључује имуни одговор циркулишућих белих крвних зрнаца.

„Резултати су у складу са студијама које показују да када се особама лишеним спавања да вакцина, постоји нижи одговор антитела и ако изложите људе лишене сна риновирусу, већа је вероватноћа да ће добити вирус“, рекао је Вотсон. "Ова студија пружа додатне доказе о спавању за свеукупно здравље и добробит, посебно за здравље имунитета."

Вотсон је сарађивао са др Сином Гхариб, директором језгра рачунарске медицине УВ Медицине у Центру за биологију плућа, на студији.


Спавање мање од шест сати ноћу искривљује активност стотина гена

Премало спавања неколико ноћи заредом нарушава стотине гена који су неопходни за добро здравље, укључујући и оне који су повезани са стресом и борбом против болести.

Тестови на људима који су спавали мање од шест сати ноћу недељу дана открили су значајне промене у активности гена који управљају имунолошким системом, метаболизмом, циклусима спавања и буђења и одговором тела на стрес, што сугерише да би лош сан могао имати широку утицај на дугорочно благостање.

Промене, које су утицале на више од 700 гена, могле би да расветле биолошке механизме који повећавају ризик од низа болести, укључујући срчане болести, дијабетес, гојазност, стрес и депресију, код људи који премало спавају.

„Изненађење за нас је било да релативно скромна разлика у трајању сна доводи до оваквих промена“, рекао је професор Дерк-Јан Дијк, директор Центра за истраживање спавања у Сарију на Универзитету у Сарију, који је водио студију. „То је показатељ да поремећај спавања или ограничење спавања чини више од тога да вас само уморите.

Претходне студије су сугерисале да људи који спавају мање од пет сати ноћу имају 15% већи ризик од смрти од свих узрока него људи истог узраста који се добро наспавају. У једној анкети радника у Британији више од 5% је тврдило да не спава више од пет сати ноћу. Друго истраживање објављено у САД 2010. показало је да скоро 30% људи тврди да не спава више од шест сати ноћу.

Тим професора Дијка затражио је од 14 мушкараца и 12 жена, сви здрави и старости између 23 и 31 године, да живе у лабораторијским условима у центру за спавање 12 дана. Сваки волонтер је посетио центар у два одвојена наврата. Током једне посете, недељу дана су проводили 10 сати ноћу у кревету. У другом је било дозвољено само шест сати у кревету ноћу. На крају сваке недеље, држани су будни дан и ноћ, или око 39 до 41 сат.

Користећи ЕЕГ (електроенцефалографију) сензоре, научници су открили да су они који су радили 10 сати по ноћи спавали око 8,5 сати ноћу, док су они који су били ограничени на шест сати у кревету сваке ноћи у просеку спавали 5 сати и 42 минута.

Време проведено у сну имало је огроман утицај на активност гена, добијено из тестова крви добровољаца, према извештају у америчком часопису Процеедингс оф тхе Натионал Ацадеми оф Сциенцес. Међу лишеним спавања, активност 444 гена је потиснута, док је 267 гена било активније него код оних који су дуже спавали.

Промене гена који контролишу метаболизам могу изазвати или погоршати стања као што су дијабетес или гојазност, док поремећај у раду других гена, као што су они који управљају упалним одговором тела, може имати утицај на срчане болести. Остали гени који су били погођени повезани су са стресом и старењем.

Губитак сна је такође имао драматичан утицај на гене који управљају биолошким сатом тела, што сугерише да би лош сан могао да изазове зачарани круг погоршања поремећаја сна. Тестови су показали да људи који спавају 8,5 сати ноћу имају око 1.855 гена чија је активност расла и опадала током 24-часовног циклуса. Али у недостатку сна, скоро 400 њих је потпуно престало да вози бицикл. Остатак је растао и падао у складу са биолошким сатом, али у много мањем опсегу.

"Постоји повратна информација између онога што радите са спавањем и како то утиче на ваш циркадијални сат, а то ће бити веома важно у будућим истрагама", рекао је Дијк.

Истраживачи нису проверили колико је времена било потребно да се гени врате на нормалне нивое активности код добровољаца лишених сна, али се надају да ће то урадити у даљим студијама. Иако је велики број гена поремећен код особа лишених сна, научници не могу да кажу да ли су те промене безопасан краткорочни одговор на лош сан, знак да се тело прилагођава лишавању сна или су потенцијално штетне по здравље.

Јим Хорне, професор психофизиологије у Центру за истраживање спавања Универзитета Лоугхбороугх, рекао је: "Потенцијалне опасности 'дуга спавања' у данашњем друштву и потреба за 'осам сати сна ноћу' често се преигравају и могу изазвати непотребну забринутост. Иако ово Чини се да важна студија подржава ову забринутост, учесницима је сан изненада био ограничен на необично низак ниво, што је морало бити помало стресно.

"Морамо пазити да такве налазе не генерализујемо на, рецимо, уобичајене шесточасовне спаваче који су задовољни својим сном. Осим тога, сан се може прилагодити неким промјенама, а треба га оцјењивати и по његовом квалитету, а не само по његовој укупној количини. ."


Фаза 3

У овој фази дешава се најдубљи и освежавајући ноћни сан. Током вашег првог ноћног циклуса спавања, проводите 20-40 минута у стадијуму 3. Постаје краћи или нестаје у циклусима након тога.

Откуцаји срца и дисање падају на најниже нивое.

Ткива расту и поправљају се сама. Ваш имуни систем добија подстицај.

Мождани таласи постају још спорији него што су били у фазама 1 и 2. Због тога се ова фаза назива и спороталасни сан.

У германском фолклору, мара или март је зао дух који седи на вашим грудима док спавате, блокирајући дах и претварајући снове у ноћне море.


Референце

Тонони, Г. & Цирелли, Ц. Спавање и синаптичка хомеостаза: хипотеза. Браин Рес. Бик. 62, 143–150 (2003).

Круегер, Ј.М. ет ал. Спавање као основно својство неуронских склопова. Натуре Рев. Неуросци. 9, 910–919 (2008).

Данцер, Р., О'Цоннор, Ј.Ц., Фреунд, Г.Г., Јохнсон, Р.В. &амп Келлеи, К.В. Од инфламације до болести и депресије: када имуни систем потчињава мозак. Натуре Рев. Неуросци. 9, 46–56 (2008).

Центри за контролу и превенцију болести. Проценат одраслих који су пријавили у просеку ≤6 сати сна у периоду од 24 сата, према полу и старосној групи — Сједињене Америчке Државе 1985. и 2004. ММВР Морб. Мортал. Вкли Реп. 54, 933 (2005).

Спиегел, К., Схеридан, Ј. Ф. & Ван Цаутер, Е. Ефекат депривације сна на одговор на имунизацију. ЈАМА 288, 1471–1472 (2002).

Ланге, Т., Перрас, Б., Фехм, Х.Л. &амп Борн, Ј. Спавање појачава одговор хуманих антитела на вакцинацију против хепатитиса А. Психосом. Мед. 65, 831–835 (2003).

Хаслер, Г. ет ал. Повезаност између кратког трајања сна и гојазности код младих одраслих: 13-годишња проспективна студија. Спавај 27, 661–666 (2004).

Тахери, С., Лин, Л., Аустин, Д., Иоунг, Т. & Мигнот, Е. Кратко трајање сна је повезано са смањеним лептином, повишеним грелином и повећаним индексом телесне масе. ПЛоС Мед. 1, е62 (2004).

Спиегел, К., Тасали, Е., Пенев, П. &амп Ван Цаутер, Е. Кратка комуникација: Ограничење сна код здравих младих мушкараца повезано је са смањеним нивоом лептина, повишеним нивоом грелина и повећаном глађу и апетитом. Анн. Интерн. Мед. 141, 846–850 (2004).

Готтлиеб, Д. Ј. ет ал. Повезаност времена спавања са дијабетес мелитусом и поремећеном толеранцијом на глукозу. Арцх. Интерн. Мед. 165, 863–867 (2005).

Аиас, Н.Т. ет ал. Проспективна студија трајања сна и коронарне болести срца код жена. Арцх. Интерн. Мед. 163, 205–209 (2003).

Дале, Р.Ц. ет ал. Синдром летаргичног енцефалитиса: 20 нових случајева и доказ аутоимуности базалних ганглија. Мозак 127, 21–33 (2004).

Норман, С.Е., Цхедиак, А.Д., Киел, М. &амп Цохн, М.А. Поремећаји спавања код хомосексуалних мушкараца заражених ХИВ-ом. СИДА 4, 775–781 (1990).

Бугует, А. ет ал. Дуалност болести спавања: фокусирање на сан. Слееп Мед. Рев. 5, 139–153 (2001).

Лундквист, Г. Б., Кристенссон, К. &амп Бентивоглио, М. Зашто трипанозоми изазивају болест спавања. физиологија (Бетхесда) 19, 198–206 (2004).

Драке, Ц.Л. ет ал. Ефекти експериментално изазване прехладе од риновируса на сан, перформансе и дневну будност. Пхисиол. Бехав. 71, 75–81 (2000).

Беттис, Р. ет ал. Утицај лечења грипа оселтамивиром на здравље, сан и дневне активности иначе здравих одраслих и адолесцената. Цлин. Друг Инвестиг. 26, 329–340 (2006).

Опп, М.Р. Цитокини и сан. Слееп Мед. Рев. 9, 355–364 (2005).

Опп, М., Борн, Ј. &амп Ирвин, М. ин Псицхонеуроимунологи (ур. Адер, Р.) 579–618 (Бурлингтон, Массацхусеттс, Елсевиер Ацадемиц Пресс, 2007).

Круегер, Ј. М., Обал, Ф. Ј., Фанг, Ј., Кубота, Т. &амп Таисхи, П. Улога цитокина у физиолошкој регулацији сна. Анн. НИ Ацад. Сци. 933, 211–221 (2001).

Ерикссон, Ц., Нобел, С., Винблад, Б. &амп Сцхултзберг, М. Експресија интерлеукина 1α и β, и мРНА антагониста интерлеукина 1 рецептора у централном нервном систему пацова након периферне примене липополисахарида. Цитокине 12, 423–431 (2000).

Аллан, С.М. &амп Ротхвелл, Њ Цитокинес анд ацуте неуродегенератион. Натуре Рев. Неуросци. 2, 734–744 (2001).

Гарден, Г. А. & Моллер, Т. Мицроглиа биологи ин хеалтх анд дисеасе. Ј. Неуроиммуне Пхармацол. 1, 127–137 (2006).

Бредер, Ц. Д., Динарелло, Ц. А. & Сапер, Ц. Б. Интерлеукин-1 имунореактивна инервација људског хипоталамуса. Наука 240, 321–324 (1988). Прва демонстрација да неурони садрже ИЛ-1.

Марз, П. ет ал. Симпатички неурони могу да производе и реагују на интерлеукин 6. Проц. Натл Ацад. Сци. сад 95, 3251–3256 (1998).

Игнатовски, Т.А. ет ал. Фактор некрозе тумора повезан са неуронима (ТНФα): његова улога у норадренергичком функционисању и модификација његове експресије након примене антидепресива. Ј. Неуроиммунол. 79, 84–90 (1997).

Бредер, Ц. Д., Тсујимото, М., Терано, И., Сцотт, Д. В. & Сапер, Ц. Б. Дистрибуција и карактеризација имунореактивности налик на фактор некрозе тумора алфа у мишјем централном нервном систему. Ј. Цомп. Неурол. 337, 543–567 (1993).

Бетте, М., Каут, О., Сцхафер, М.К. &амп Веихе, Е. Конститутивна експресија п55ТНФР мРНА и митоген-специфична уп-регулација ТНФα и п75ТНФР мРНА у мозгу миша. Ј. Цомп. Неурол. 465, 417–430 (2003).

Бан, Е.М. Интерлеукин-1 рецептори у мозгу: квантитативно описивање ин ситу ауторадиографија. Имунометходи 5, 31–40 (1994).

Оливадоти, М. Д. & Опп, М. Р. Ефекти и.ц.в. примена интерлеукина-1 на спавање и телесну температуру мишева са недостатком интерлеукина-6. Неуросциенце 153, 338–348 (2008).

Опп, М. Р., Обал, Ф. &амп Круегер, Ј.М. Интерлеукин-1 мења сан пацова: временски ефекти и ефекти повезани са дозом. Сам. Ј. Пхисиол. 260, Р52–Р58 (1991).

Ланцел, М., Матхиас, С., Фаулхабер, Ј. & Сцхиффелхолз, Т. Ефекат интерлеукина-1β на густину ЕЕГ снаге током спавања зависи од циркадијалне фазе. Сам. Ј. Пхисиол. 270, Р830–Р837 (1996).

Имери, Л., Бианцхи, С. &амп Опп, М.Р. Инхибиција каспазе-1 у мозгу пацова смањује спонтани сан без брзих покрета очију и побољшање сна без брзог покрета очију изазвано липополисахаридом. Сам. Ј. Пхисиол. 291, Р197–Р204 (2006). Овај извештај да се НРЕМ сан смањује када је цепање биолошки активног ИЛ-1 од његовог неактивног прекурсора спречено пружа додатне доказе о улози ИЛ-1 у регулисању физиолошког НРЕМ сна и у променама у НРЕМ спавању које прате активацију одбране домаћина.

Такахасхи, С. &амп Круегер, Ј.М. Инхибиција фактора туморске некрозе спречава реакције на спавање изазване загревањем код зечева. Сам. Ј. Пхисиол. 272, Р1325–Р1329 (1997).

Бараццхи, Ф. &амп Опп, М.Р. Понашање у сну и будност и одговори на депривацију сна код мишева којима недостају и интерлеукин-1β рецептор 1 и рецептор туморске некрозе-α рецептор 1. Браин Бехав. Иммун. 22, 982–993 (2008).

Опп, М. Р. &амп Круегер, Ј. М. Анти-интерлеукин-1β смањује сан и враћање сна након депривације сна код пацова. Сам. Ј. Пхисиол. 266, Р688–Р695 (1994).

Опп, М. Р. & Круегер, Ј. М. Антагонист рецептора интерлеукина 1 блокира сан и грозницу изазвану интерлеукином 1. Сам. Ј. Пхисиол. 260, Р453–Р457 (1991).

Цеарлеи, Ц., Цхурцхилл, Л. &амп Круегер, Ј.М. Разлике у времену дана у нивоима ИЛ1β и ТНФα мРНА у специфичним регионима мозга пацова. Неуросци. Летт. 352, 61–63 (2003).

Молдофски, Х., Луе, Ф.А., Еисен, Ј., Кеистоне, Е. &амп Горцзински, Р.М. Однос интерлеукина-1 и имунолошких функција на спавање код људи. Психосом. Мед. 48, 309–318 (1986).

Луе, Ф.А. ет ал. Спавање и активност налик интерлеукину-1 цереброспиналне течности код мачке. Инт. Ј. Неуросци. 42, 179–183 (1988).

Опп, М. Р. &амп Тотх, Л. А. Неурално-имуне интеракције у регулацији сна. Фронт. Биосци. 8, д768–д779 (2003).

Туррин, Н. П. ет ал. Проинфламаторна и антиинфламаторна индукција мРНА цитокина на периферији и мозгу након интраперитонеалне примене бактеријског липополисахарида. Браин Рес. Бик. 54, 443–453 (2001).

Зханг, И., Гаеквад, Ј., Волферт, М.А. &амп Боонс, Г.Ј. Модулација урођених имуних одговора са синтетичким дериватима липида А. Џем. Цхем. Соц. 129, 5200–5216 (2007).

Датта, С.Ц. &амп Опп, М.Р. Повећања цитокина у дискретним регионима мозга миша изазвана липополисахаридом могу се открити коришћењем Луминек кМАП технологије. Ј. Неуросци. Методе 175, 119–124 (2008).

Круегер, Ј. М. & амп Мајде, Ј. А. Микробни производи и цитокини у регулацији сна и грознице. Црит. Рев. Иммунол. 14, 355–379 (1994).

Имери, Л., Опп, М.Р. &амп Круегер, Ј.М. ИЛ-1 рецептор и антагонист ИЛ-1 рецептора ослабљују сан и грозницу изазване мурамил дипептидом и ИЛ-1. Сам. Ј. Пхисиол. 265, Р907–Р913 (1993).

Дунн, А.Ј. Ефекти цитокина и инфекција на неурохемију мозга. Цлин. Неуросци. Рес. 6, 52–68 (2006).

Бродие, Б. Б., Плетсцхер, А. & Схоре, П. А. Докази да серотонин има улогу у функцији мозга. Наука 122, 968 (1955).

Јацобс, Б.Л. &амп Азмитиа, Е.Ц. Структура и функција можданог серотонинског система. Пхисиол. рев. 72, 165–229 (1992).

Урсин, Р. Серотонин и сан. Слееп Мед. Рев. 6, 55–69 (2002).

Анисман, Х., Мерали, З. &амп Хаилеи, С. Процеси неуротрансмитера, пептида и цитокина у вези са депресивним поремећајем: коморбидитет између депресије и неуродегенеративних поремећаја. Прог. Неуробиол. 85, 1–74 (2008).

Јоувет, М. Спавање и серотонин: недовршена прича. Неуропсицхопхармацологи 21, 24с–27с (1999). Историјски преглед 40 година истраживања улоге 5-ХТ у регулисању стања узбуђења од стране истраживача који је најпознатији по свом доприносу овој теми. Подаци се тумаче у оквиру хипотезе да 5-ХТ промовише будност, али стимулише синтезу или ослобађање непознатих фактора спавања који индукују каснији сан.

Цеспуглио, Р., Гомез, М.Е., Валкер, Е. &амп Јоувет, М. Еффетс ду рефроидиссемент ет де ла стимулатион дес ноиаук ду системе ду рапхе сур лес етатс де вигиланце цхез ле цхат. Елецтроенцепх. Цлин. Неуропхисиол. 47, 289–308 (1979).

Цеспуглио, Р., Фарадји, Х., Гомез, М.Е. &амп Јоувет, М. Снимци појединачних јединица у нуцлеи рапхе дорсалис и магнус током циклуса спавања и буђења полухроничних припремљених мачака. Неуросци. Летт. 24, 133–138 (1981).

Лидиц, Р., МцЦарлеи, Р. В. & Хобсон, Ј. А. Серотонински неурони и сан. И. Дуготрајна снимања фреквенције дорзалног пражњења и ПГО таласа. Арцх. Итал. Биол. 125, 317–343 (1987).

МцГинти, Д.Ј. &амп Харпер, Р.М. Дорзални рапхе неурони: депресија пуцања током спавања код мачака. Браин Рес. 101, 569–575 (1976). Ово је била прва студија која је показала активност серотонергичких неурона зависну од стања.

Трулсон, М. Е. & Јацобс, Б. Л. Рапхе јединица активност код слободно покретних мачака: корелација са нивоом узбуђења у понашању. Браин Рес. 163, 135–150 (1979).

Цеспуглио, Р. ет ал. Волтаметријска детекција ослобађања једињења 5-хидроксииндола током циклуса спавања и буђења пацова. Екп. Браин Рес. 80, 121–128 (1990).

Гемма, Ц., Имери, Л., Де Симони, М.Г. &амп Манциа, М. Интерлеукин-1 изазива промене у сну, температури мозга и серотонергичком метаболизму. Сам. Ј. Пхисиол. Регулар. Интегр. Цомп. Пхисиол. 272, Р601–Р606 (1997).

Портас, Ц.М. &амп МцЦарлеи, Р.В. Промене екстрацелуларне концентрације серотонина у дорзалном језгру серотонина у вези са стањем понашања: студија микродијализе код мачака које се слободно крећу. Браин Рес. 648, 306–312 (1994).

Портас, Ц.М. ет ал. Он-лине детекција екстрацелуларних нивоа серотонина у дорзалном језгру рафе и фронталном кортексу током циклуса спавање/будност код пацова који се слободно крећу. Неуросциенце 83, 807–814 (1998).

Дугоовић, Ц. Функционална активност 5-ХТ2 рецептора у модулацији стања спавања/будности. Ј. Слееп Рес. 1, 163–168 (1992).

Сапер, Ц. Б., Цхоу, Т. Ц. &амп Сцаммелл, Т. Е. Прекидач за спавање: хипоталамичка контрола сна и будности. Трендс Неуросци. 24, 726–731 (2001).

Јонес, Б.Е. Од буђења до спавања: неуронски и хемијски супстрати. Трендс Пхармацол. Сци. 26, 578–586 (2005).

Имери, Л., Манциа, М., Бианцхи, М. & Опп, М. Р. 5-хидрокситриптофан, али не и Л-триптофан, мења сан и температуру мозга код пацова. Неуросциенце 95, 445–452 (2000). Први од неколико радова ових аутора који демонстрирају да активација 5-ХТ система има двофазни ефекат на стање узбуђења, са почетним будношћу праћеном каснијим НРЕМ спавањем.

Имери, Л., Бианцхи, С. &амп Опп, М.Р. Антагонизам хормона који ослобађа кортикотропин мења серотонергички изазване промене у температури мозга, али не и спавању, код пацова. Сам. Ј. Пхисиол. Регулар. Интегр. Цомп. Пхисиол. 289, Р1116–Р1123 (2005).

Морров, Ј.Д., Викраман, С., Имери, Л. &амп Опп, М.Р. Ефекти серотонергичке активације 5-хидрокситриптофаном на спавање и телесну температуру Ц57БЛ/56Ј и интерлеукина-6-дефицијентних мишева су повезани са дозом и временом. Спавај 31, 21–33 (2008).

МцЦарлеи, Р.В. Неуробиологија РЕМ и НРЕМ спавања. Слееп Мед. 8, 302–330 (2007).

Лу, Ј., Схерман, Д., Девор, М. & Сапер, Ц. Б. Претпостављени флип-флоп прекидач за контролу РЕМ спавања. Природа 441, 589–594 (2006).

Адриен, Ј., Алекандре, Ц., Боутрел, Б. &амп Попа, Д. Допринос “кноцк-оут” технологије разумевању улоге серотонина у регулацији спавања. Арцх. Итал. Биол. 142, 369–377 (2004).

Хаган, Ј. Ј. ет ал. Карактеризација СБ-269970-А, селективног антагониста 5-ХТ7 рецептора. Бр. Ј. Пхармацол. 130, 539–548 (2000).

Хедлунд, П. Б., Хуитрон-Ресендиз, С., Хенриксен, С. Ј. & Сатцлиффе, Ј. Г. Инхибиција и инактивација 5-ХТ7 рецептора индукују понашање и образац спавања слично антидепресивима. Биол. Психијатрија 58, 831–837 (2005).

Обал, Ф. Јр &амп Круегер, Ј. М. Биохемијска регулација спавања без брзих покрета очију. Фронт. Биосци. 8, д520–д550 (2003).

Манфриди, А. ет ал. Интерлеукин-1β побољшава спавање без брзог покрета очију када се микроубризгава у дорзално језгро рапхе и инхибира серотонергичке неуроне ин витро. ЕУР. Ј. Неуросци. 18, 1041–1049 (2003).

Брамбилла, Д., Франциоси, С., Опп, М. Р. &амп Имери, Л. Интерлеукин-1 инхибира активирање серотонергичких неурона у дорзалном језгру рапхе и појачава ГАБАергичне инхибиторне пост-синаптичке потенцијале. ЕУР. Ј. Неуросци. 26, 1862–1869 (2007).

Серантес, Р. ет ал. Интерлеукин-1β појачава експресију ГАБАА рецептора на површини ћелије путем фосфатидилинозитол 3-киназе/Акт пута: релевантност за енцефалопатију повезану са сепсом. Ј. Биол. Цхем. 281, 14632–14643 (2006).

Миллер, Л.Г., Галперн, В.Р., Дунлап, К., Динарелло, Ц.А. &амп Турнер, Т.Ј. Интерлеукин-1 повећава функцију рецептора гама-аминобутерне киселине у мозгу. Мол. Пхармацол. 39, 105–108 (1991).

Табареан, И.В., Корн, Х. &амп Бартфаи, Т. Интерлеукин-1β индукује хиперполаризацију и модулира синаптичку инхибицију у преоптичким и предњим хипоталамичким неуронима. Неуросциенце 141, 1685–1695 (2006).

Феледер, Ц., Ариас, П., Рефојо, Д., Нацхт, С. &амп Могуилевски, Ј. Интерлеукин-1 инхибира НМДА-стимулисану секрецију ГнРХ: повезани ефекти на ослобађање хипоталамичких инхибиторних неуротрансмитера амино киселина. Неуроимуномодулација 7, 46–50 (2000).

Зеисе, М.Л., Мадамба, С. &амп Сиггинс, Г.Р. Интерлеукин-1β повећава синаптичку инхибицију у пирамидалним неуронима хипокампуса пацова ин витро. Регулар. Пепт. 39, 1–7 (1992).

Лук, В.П. ет ал. Аденозин: медијатор хипокампалне синаптичке инхибиције изазване интерлеукином-1β. Ј. Неуросци. 19, 4238–4244 (1999).

Алам, М.Н. ет ал. Интерлеукин-1β модулира активност пражњења зависну од стања преоптичке области и неурона базалног предњег мозга: улога у регулацији сна. ЕУР. Ј. Неуросци. 20, 207–216 (2004). Ови аутори су по први пут показали да ИЛ-1 примењен директно на хипоталамус инхибира будно активне неуроне. Рад је такође известио о повећању стопе пражњења у подскупу неурона активних у спавању.

Бакер, Ф.Ц. ет ал. Интерлеукин 1β побољшава сан без брзих покрета очију и повећава експресију ц-Фос протеина у средњем преоптичком језгру хипоталамуса. Сам. Ј. Пхисиол. Регулар. Интегр. Цомп. Пхисиол. 288, Р998–Р1005 (2005).

Схинтани, Ф. ет ал. Интерлеукин-1β повећава ослобађање норепинефрина, допамина и серотонина у предњем хипоталамусу пацова. Ј. Неуросци. 13, 3574–3581 (1993).

Деноиер, М., Салланон, М., Китахама, К., Ауберт, Ц. & Јоувет, М. Реверзибилност несанице изазване пара-хлорофенилаланином интрахипоталамусном микроињектацијом Л-5-хидрокситриптофана. Неуросциенце 28, 83–94 (1989). Ови аутори су показали да је предњи хипоталамус једини регион мозга где 5-ХТП спашава сан код мачака које су постале несанице због исцрпљивања 5-ХТ у мозгу.

Кхатеб, А., Форт, П., Алонсо, А., Јонес, Б.Е. &амп Мухлетхалер, М. Фармаколошки и имунохистохемијски докази за серотонергичку модулацију холинергичких неурона базалног једра. ЕУР. Ј. Неуросци. 5, 541–547 (1993).

Имери, Л., Бианцхи, С. &амп Манциа, М. Мурамил дипептид и ИЛ-1 ефекти на сан и температуру мозга након инхибиције синтезе серотонина. Сам. Ј. Пхисиол. Регулар. Интегр. Цомп. Пхисиол. 273, Р1663–Р1668 (1997).

Имери, Л., Манциа, М. &амп Опп, М.Р. Блокада 5-ХТ2 рецептора мења промене изазване интерлеукином-1 у сну пацова. Неуросциенце 92, 745–749 (1999).

Гемма, Ц., Имери, Л. &амп Опп, М.Р. Серотонергичка активација стимулише осовину хипофизе-надбубрежне жлезде и мења експресију интерлеукина-1 мРНА у мозгу пацова. Псицхонеуроендоцринологи 28, 875–884 (2003). Ово је био први рад који је известио да активација серотонергичког система мења експресију ИЛ-1 мРНА у мозгу.

Динарелло, Ц.А. ет ал. Интерлеукин 1 индукује интерлеукин 1. И. Индукција циркулишућег интерлеукина 1 код зечева ин виво и у људским мононуклеарним ћелијама ин витро. Ј. Иммунол. 139, 1902–1910 (1987).

Таисхи, П., Цхурцхилл, Л., Де, А., Обал, Ф. Јр &амп Круегер, Ј. М. Индукција мРНА цитокина интерлеукином-1β или фактором туморске некрозе α ин витро и ин виво. Браин Рес. 1226, 89–98 (2008).

Турнбулл, А.В. &амп Ривиер, Ц. Регулација осовине хипоталамус-хипофиза-надбубрежна жлезда помоћу цитокина: дејства и механизми деловања. Пхисиол. рев. 79, 1–71 (1999).

Мигнот, Е. Зашто спавамо: временска организација опоравка. ПЛоС Биол. 6, е106 (2008).

Сиегел, Ј.М. Трагови за функције сна сисара. Природа 437, 1264–1271 (2005).

Тотх, Л.А., Толлеи, Е.А. &амп Круегер, Ј.М. Спавање као прогностички индикатор током заразне болести код зечева. Проц. Соц. Екп. Биол. Мед. 203, 179–192 (1993). Ова ретроспективна анализа података добијених од скоро 100 зечева открила је повезаност између квалитета сна и клиничких симптома, морбидитета и морталитета. Опстанак од инфективних патогена повезан је са квалитетнијим сном.

Пармеггиани, П.Л. Терморегулација и сан. Фронт. Биосци. 8, с557–с567 (2003).

Клугер, М. Ј., Козак, В., Цонн, Ц. А., Леон, Л. Р. & Сосзински, Д. Адаптиве валуе оф февер. Инфецт. Дис. Цлин. Нортх Ам. 10, 1–21 (1996).

Обал, Ф. Јр, Рубицсек, Г., Сари, Г. & Обал, Ф. Промене у температури мозга и језгра у односу на различита стања узбуђења код пацова у светлом и тамном периоду дана. Пфлугерс Арцх. 404, 73–79 (1985).

Глотзбацх, С. Ф. & Хеллер, Х. Ц. Централна нервна регулација телесне температуре током спавања. Наука 194, 537–538 (1976).

Клугер, М. Ј. Грозница. То је биологија, еволуција и функција (Принцетон Унив. Пресс, Принцетон, 1979).

Поллмацхер, Т. ет ал. Експериментална имуномодулација, сан и поспаност код људи. Анн. НИ Ацад. Сци. 917, 488–499 (2000).

Муллингтон, Ј. ет ал. Ефекти ендотоксина зависни од дозе на људски сан. Сам. Ј. Пхисиол. 278, Р947–Р955 (2000).

Хаацк, М., Сцхулд, А., Краус, Т. & Поллмацхер, Т. Ефекти сна на ендотоксином индуковане одговоре домаћина код здравих мушкараца. Психосом. Мед. 63, 568–578 (2001). Заједно са референцама 101 и 102, овај рад је показао ефекте активације одбране домаћина ињекцијом ендотоксина на сан здравих добровољаца.

Фриесс, Е., Виедеманн, К., Стеигер, А. & Холсбоер, Ф. Тхе хипоталамус-хипофизно-адренокортикални систем и сан код човека. Адв. Неуроиммунол. 5, 111–125 (1995).

Стеигер, А. Спавање и хипоталамо-хипофизно-адренокортикални систем. Слееп Мед. Рев. 6, 125–138 (2002).

Палмблад, Ј., Пертрини, Б., Вассерман, Ј. & Керстедт, Т.А. Реакције лимфоцита и гранулоцита током депривације сна. Психосом. Мед. 41, 273–278 (1979). Прва студија људских субјеката која се посебно фокусира на утицај губитка сна на имунитет.

Дингес, Д.Ф. ет ал. Леукоцитоза и природне ћелије убице функционишу паралелно са неуробихејвиоралним замором изазваним 64 сата лишавања сна. Ј. Цлин. Инвест. 93, 1930–1939 (1994).

Ирвин, М. Р., Ванг, М., Цампомаиор, Ц. О., Цолладо-Хидалго, А. &амп Цоле, С. Депривација сна и активација јутарњих нивоа ћелијских и геномских маркера инфламације. Арцх. Интерн. Мед. 166, 1756–1762 (2006).

Марсхалл, Л. &амп Борн, Ј. Интеракције мозга и имунитета у сну. Инт. Рев. Неуробиол. 52, 93–131 (2002).

Рада, П. и др. Интерлеукин-1β смањује ацетилхолин мерено микродијализом у хипокампусу пацова који се слободно крећу. Браин Рес. 550, 287–290 (1991).

Цармелиет, П., Ван Дамме, Ј. &амп Денеф, Ц. Интерлеукин-1 бета инхибира синтезу ацетилхолина у кортикотропној ћелијској линији АтТ20 хипофизе. Браин Рес. 491, 199–203 (1989).

Ли, И. ет ал. Неуронско-глијалне интеракције посредоване интерлеукином-1 појачавају активност неуронске ацетилхолинестеразе и експресију мРНК. Ј. Неуросци. 20, 1–149 (2000).

Фогал, Б. & Хеветт, СЈ Интерлеукин-1β: мост између упале и ексцитотоксичности? Ј. Неуроцхем. 106, 1–23 (2008).

Басхеер, Р., Стрецкер, Р. Е., Тхаккар, М. М. & МцЦарлеи, Р. В. Аденозин и регулација спавања и буђења. Прог. Неуробиол. 73, 379–396 (2004).

Сперлагх, Б., Барании, М., Хаско, Г. &амп Визи, Е.С. Снажан ефекат интерлеукина-1β да изазове ослобађање АТП-а и аденозина из резова хипокампуса пацова. Ј. Неуроиммунол. 151, 33–39 (2004).

Зху, Г. ет ал. Учешће Ца 2+ -индукованог система ослобађања Ца 2+ у ослобађању аденозина повезаног са интерлеукином-1β. ЕУР. Ј. Пхармацол. 532, 246–252 (2006).

Розенбаум, Е. Варум муссен вир сцхлафен? Еине неуе Тхеорие дес Сцхлафес (Август Хиршвалд, Берлин, 1892).

Тигерстедт, Р. & Бергман, П. Ниере унд креислауф. Арцх. Пхисиол. 8, 223–271 (1898).

Баилис, В. &амп Старлинг, Е. Механизам секреције панкреаса. Ј. Пхисиол. 28, 325–353 (1902).

Исхимори, К. Прави узрок сна: хипногена супстанца као што се види у мозгу животиња лишених сна. Токио Игаккаи Зассхи 23, 429–459 (1909).

Легендре, Р. &амп Пиерон, Х. Рецхерцхес сур ле бесоин де соммеил цонсецутиф а уне виелле пролонгее. З. Аллг. Пхисиол. 14, 235–262 (1913).

Корнмуллер, А., Лук, Х., Винкел, К. & Клее, М. Неурохуморал аусгелосте сцхлафзустанде ан тиерен мит гекреузтем креислфау унтер контролле вон ЕЕГ-аблеитунген. Натурвиссенсцхафтен 14, 503–505 (1961).

Сцхоененбергер, Г. А., Маиер, П. Ф., Тоблер, Х. Ј. & Монниер, М. Делта-ЕЕГ који појачава нонапептиде у природи код зечева. Пфлугерс Арцх. 369, 99–109 (1977).

Нагасаки, Х., Ирики, М., Иноуе, С. &амп Уцхизоно, К. Процеедингс: Супстанце које подстичу спавање у можданом стаблу пацова. Ниппон Сеиригаку Зассхи 36, 293 (1974).

Паппенхеимер, Ј. Р., Миллер, Т. Б. & Гоодрицх, Ц. А. Ефекти цереброспиналне течности код коза лишених сна који подстичу спавање. Проц. Натл Ацад. Сци. сад 58, 513–517 (1967).

Фенцл, В., Коски, Г. & Паппенхеимер, Ј. Р. Фактори у цереброспиналној течности код коза који утичу на сан и активност код пацова. Ј. Пхисиол. 216, 565–589 (1971).

Паппенхеимер, Ј.Р., Коски, Г., Фенцл, В., Карновски, М.Л. &амп Круегер, Ј. Екстракција фактора С који подстиче спавање из цереброспиналне течности и из мозга животиња лишених сна. Ј. Неуропхисиол. 38, 1299–1311 (1975).

Круегер, Ј.М., Паппенхеимер, Ј.Р. &амп Карновски, М.Л. Фактор Слееп-промотинг Фацтор С: пречишћавање и својства. Проц. Натл Ацад. Сци. сад 75, 5235–5238 (1978).

Круегер, Ј. М., Паппенхеимер, Ј. Р. &амп Карновски, М. Л. Састав фактора који подстиче спавање изолован из људског урина. Ј. Биол. Цхем. 257, 1664–1669 (1982).

Круегер, Ј.М., Паппенхеимер, Ј.Р. &амп Карновски, М.Л. Ефекти мурамил пептида који подстичу спавање. Проц. Натл Ацад. Сци. сад 79, 6102–6106 (1982).

Фонтана, А., Кристенсен, Ф., Дубс, Р., Гемса, Д. & Вебер, Е. Производња простагландина Е и фактора сличног интерлеукину-1 од стране култивисаних астроцита и ћелија Ц6 глиома. Ј. Иммунол. 129, 2413–2419 (1982).

Круегер, Ј.М., Динарелло, Ц.А. &амп Цхедид, Л. Промоција спороталасног сна (СВС) пречишћеним препаратом интерлеукина-1 (ИЛ-1). Фед. Проц. 42, 356 (1983).

Круегер, Ј.М., Валтер, Ј., Динарелло, Ц.А., Волфф, С.М. & Цхедид, Л. Ефекти ендогеног пирогена (интерлеукина-1) који подстичу спавање. Сам. Ј. Пхисиол. 246, Р994–Р999 (1984). Ово и референца 134 били су први истраживачки чланци који су демонстрирали ефекте ИЛ-1 на сан и електроенцефалограм.

Тоблер, И., Борбели, А.А., Сцхвизер, М. & Фонтана, А. Интерлеукин-1 добијен из астроцита повећава активност спорог таласа у ЕЕГ-у пацова у сну. ЕУР. Ј. Пхармацол. 104, 191–192 (1984).

Схохам, С., Давенне, Д., Цади, А. Б., Динарелло, Ц. А. &амп Круегер, Ј. М. Рекомбинантни фактор некрозе тумора и интерлеукин 1 побољшавају спавање спорог таласа. Сам. Ј. Пхисиол. 253, Р142–Р149 (1987).


Постоји циркадијална варијација у имунолошкој функцији

Имуни систем има примарну функцију да штити од потенцијално штетних страних тела и болести. Урођену компоненту имуног система чине кожу, све мукозне мембране, фагоцитне ћелије (моноцити, неутрофили, еозинофили, макрофаги и базофили) и природне Т-ћелије убице (НК). Сматра се првом линијом одбране од страних тела и такође има кључну улогу у активирању и регулацији адаптивног имунитета (Ивасаки и Медзхитов 2015). Ова компонента је полуспецифична, неприлагодљива, непластична и нема „меморију“. Насупрот томе, адаптивна компонента имунитета која се састоји од Б и Т лимфоцита је прилагодљива, пластична и има „памћење“. Immune cells of both innate and adaptive immunity become activated and are recruited to sites of infection or injury in the process of inflammation (Riera Romo et al. 2016 Bennett et al. 2017 Ward and Rosenthal 2014). Although beneficial, this inflammatory response can become over expressed leading to diseases and autoimmune disorders (Barnes 2008 Lien et al. 2012 Rose 2016).

Many cells and tissues of the immune system have been shown to have clocks that regulate many of their functions. In mammals, circadian clock genes oscillate in the spleen, lymph nodes, thymus, jejunum, macrophages, NK cells and CD4+ T cells (Keller et al. 2009 Bollinger et al. 2011 Alvarez and Sehgal 2005 Froy and Chapnik 2007 Arjona and Sarkar 2005 Arjona and Sarkar 2006). In fact, about 8% of the expressed genes in mice peritoneal macrophages show circadian variation, including genes involved in the regulation of pathogen recognition and cytokine secretion (Keller et al. 2009). A recent microarray study on the human blood transcriptome from sampled around the clock shows that the number of oscillating transcripts decreases and other genes are either up-, or down-regulated when subjects are sleep deprived, and genes associated with immune system amongst the most affected genes (Möller-Levet et al. 2013b). Whilst this suggests variations throughout the day in immune function, acute responses to infection or response to allergen exposure, future work is still needed to confirm a causal link between underlying rhythms in immunity and the clock mechanism and functional outcomes.

It has been known since the 1960s-70s that the mortality rate of mice exposed to the bacterial endotoxin lipopolysaccharide (LPS) greatly varies depending on time of exposure (Halberg et al. 1960 Shackelford and Feigin 1973 Feigin et al. 1969 Feigin et al. 1972). In mice, a LPS challenge given at the end of the rest time results in a mortality rate of 80%. When the challenge is given in the middle of the active time the mortality rate is only 20%(Halberg et al. 1960). Similarly, bacterial infection has been shown to lead to higher mortality when initiated during the rest period (Shackelford and Feigin 1973). More recently, these results were confirmed and extended showing that exposing mice to LPS at the end of their rest period or beginning of the active period resulted in a stronger cytokine response and NF-κB activation compared with LPS exposure starting during the active period or beginning of the rest period (Marpegan et al. 2009 Gibbs et al. 2012 Nguyen et al. 2013 Spengler et al. 2012). Similar results have been obtained in humans using the LPS challenge both in vivo injecting LPS to healthy volunteers (Alamili et al. 2014) and in vitro exposing blood samples obtained at different times of the day from volunteers to LPS (Petrovsky et al. 1998 Rahman et al. 2015). The greatest response of the immune system in terms of cytokine release occurs during the rest and early active periods. However, this also implies that the risk of immune-related illnesses, such as, sepsis, allergies and uncontrolled immune reactions are more likely to occur during the late rest period and early active period.

Allergic reactions are initiated with antigen specific IgE production and fixation of IgE to FcεRI receptors on mast cells and basophils (Stone et al. 2010). Importantly mast cells, eosinophils and basophils display circadian oscillations of clock gene expression as well as circadian gene expression and release of their mediators following IgE-mediated activation (Baumann et al. 2013 Wang et al. 2011 Ando et al. 2015 Baumann et al. 2015). Several recent studies have shown that the circadian clock regulated the daily rhythms in IgE/mast cell-mediated allergic reactions. На пример, Per2 mutant mice have a decreased sensitivity to the corticosteroid dexamethasone inhibition of the IgE-mediated degranulation in bone marrow-derived mast cells (Nakamura et al. 2011). Furthermore, anaphylactic reactions to an allergen challenge display a time of day dependent variation in wild-type mice which disappears in Per2 mutant mice exhibiting a strong reaction at all times throughout the cycle (Nakamura et al. 2011). This could be due to the disrupted circadian clock that specifically results from the Per2 mutation (Spoelstra et al. 2014 Albrecht et al. 2001 Chong et al. 2012 Xu et al. 2007) compromising the mice’s response to dexamethasone as well as to an allergen challenge and its consequent anaphylactic reaction. Another possibility is that PER2 protein has a clock-independent role in allergic reactions as most clock proteins have in different processes and pathways (Yu and Weaver 2011). The authors hypothesized that Per2 could be regulating the rhythmic secretion of glucocorticoids or gating the glucocorticoid responses of mast cells to specific times of the day. It could also be a combination of clock-dependent and, −independent roles. Loss of clock function due to other factors also leads to disrupted responses to allergic reactions. На пример, Сат gene mutation in mast cells leads to disruption of temporal variations in IgE mediated degranulation in mast cells associated with loss of temporal regulation of FcεRI expression and signalling (Nakamura et al. 2014). Collectively, these studies suggest that not only proper functioning of the immune system is regulated by circadian clocks but also allergies have a strong circadian component.

In turn, inflammation can also affect the circadian clock and the pathways it regulates such as metabolism and sleep-wake cycle (Bellet et al. 2013 Jewett and Krueger 2012 Lundkvist et al. 2002 Lundkvist et al. 2010). The circadian firing rhythms of the SCN neurons as well clock gene expression in the SCN is differentially affected by various cytokines, i.e. IFN-γ, TNF-α, IFN-α as well as the LPS challenge (Lundkvist et al. 2002 Kwak et al. 2008 Nygård et al. 2009 Okada et al. 2008). Furthermore, the effect of cytokines or LPS on clock gene expression in the SCN and peripheral clocks of rodents such as liver, heart or spleen, temperature or locomotor activity will vary depending on the time of day at which cytokines are administered (Duhart et al. 2013 Ohdo et al. 2001 Koyanagi and Ohdo 2002 Yamamura et al. 2010 Westfall et al. 2013 Marpegán et al. 2005 Leone et al. 2012 Boggio et al. 2003). Similarly in humans, LPS injection causes a suppression of clock genes e.g. Clock, Cry1,2, Per1,2,3, Csnk1ε, Ror-α и Rev.-erb-α in peripheral blood lymphocytes, neutrophils and monocytes (Haimovich et al. 2010).

Marpegan and colleagues suggested that immune responses may be acting as a synchronizing signal for the clock in a similar way to light that advances and delays circadian rhythms depending on time of day at which they administered (Marpegán et al. 2005). Immune responses could be acting as disrupting circadian clock signals instead. Chronic inflammation achieved by weekly injecting LPS to mice for 2 months leads to a decreased response of the SCN to light 7 days after the last LPS injection however, the SCN response to light was restored 30 days after the last LPS injection (Palomba and Bentivoglio 2008).

As for potential mechanisms by which the immune system interacts with the molecular clock there are a few of studies so far. Cavadini and colleagues showed that TNF-α inhibits CLOCK-BMAL1 function by interfering with E-box mediated transcription leading to downregulation of expression of clock-controlled genes with E-boxes in their promotor (Cavadini et al. 2007). Petrzilka and colleagues extended this work and showed that TNF-α requires p38 mitogen-activated protein kinases (MAPK) and/or calcium signalling to upregulate expression of several core clock genes but it can downregulate Dbp (clock controlled gene) expression independently from p38 but requires calcium signalling (Petrzilka et al. 2009). And Bellet and co-workers showed that the RelB subunit of NF-kB interacts with BMAL1 protein and represses the circadian expression of Dbp (Bellet et al. 2012 ). Overall, these studies provide clues to understand the cross-talk between the circadian and immune systems in inflammatory diseases. Further research should be directed at understanding the potential mechanisms by which the immune system gives time cues to the circadian system, both in health and in acute and in chronic inflammation.


Садржај

Classical immunology ties in with the fields of epidemiology and medicine. It studies the relationship between the body systems, pathogens, and immunity. The earliest written mention of immunity can be traced back to the plague of Athens in 430 BCE. Thucydides noted that people who had recovered from a previous bout of the disease could nurse the sick without contracting the illness a second time. [14] Many other ancient societies have references to this phenomenon, but it was not until the 19th and 20th centuries before the concept developed into scientific theory.

The study of the molecular and cellular components that comprise the immune system, including their function and interaction, is the central science of immunology. The immune system has been divided into a more primitive innate immune system and, in vertebrates, an acquired or adaptive immune system. The latter is further divided into humoral (or antibody) and cell-mediated components.

The immune system has the capability of self and non-self-recognition. [15] An antigen is a substance that ignites the immune response. The cells involved in recognizing the antigen are Lymphocytes. Once they recognize, they secrete antibodies. Antibodies are proteins that neutralize the disease-causing microorganisms. Antibodies do not directly kill pathogens, but instead, identify antigens as targets for destruction by other immune cells such as phagocytes or NK cells.

The humoral (antibody) response is defined as the interaction between antibodies and antigens. [16] Antibodies are specific proteins released from a certain class of immune cells known as B lymphocytes, while antigens are defined as anything that elicits the generation of antibodies (antiтело generators). Immunology rests on an understanding of the properties of these two biological entities and the cellular response to both.

It is now getting clear that the immune responses contribute to the development of many common disorders not traditionally viewed as immunologic, [17] including metabolic, cardiovascular, cancer, and neurodegenerative conditions like Alzheimer’s disease. Besides, there are direct implications of the immune system in the infectious diseases (tuberculosis, malaria, hepatitis, pneumonia, dysentery, and helminth infestations) as well. Hence, research in the field of immunology is of prime importance for the advancements in the fields of modern medicine, biomedical research, and biotechnology.

Immunological research continues to become more specialized, pursuing non-classical models of immunity and functions of cells, organs and systems not previously associated with the immune system (Yemeserach 2010).

Clinical immunology is the study of diseases caused by disorders of the immune system (failure, aberrant action, and malignant growth of the cellular elements of the system). It also involves diseases of other systems, where immune reactions play a part in the pathology and clinical features.

The diseases caused by disorders of the immune system fall into two broad categories:

    , in which parts of the immune system fail to provide an adequate response (examples include chronic granulomatous disease and primary immune diseases) , in which the immune system attacks its own host's body (examples include systemic lupus erythematosus, rheumatoid arthritis, Hashimoto's disease and myasthenia gravis).

Other immune system disorders include various hypersensitivities (such as in asthma and other allergies) that respond inappropriately to otherwise harmless compounds.

The most well-known disease that affects the immune system itself is AIDS, an immunodeficiency characterized by the suppression of CD4+ ("helper") T cells, dendritic cells and macrophages by the Human Immunodeficiency Virus (HIV).

Clinical immunologists also study ways to prevent the immune system's attempts to destroy allografts (transplant rejection). [18]

The body’s capability to react to antigens depends on a person's age, antigen type, maternal factors and the area where the antigen is presented. [19] Neonates are said to be in a state of physiological immunodeficiency, because both their innate and adaptive immunological responses are greatly suppressed. Once born, a child’s immune system responds favorably to protein antigens while not as well to glycoproteins and polysaccharides. In fact, many of the infections acquired by neonates are caused by low virulence organisms like Staphylococcus и Pseudomonas. In neonates, opsonic activity and the ability to activate the complement cascade is very limited. For example, the mean level of C3 in a newborn is approximately 65% of that found in the adult. Phagocytic activity is also greatly impaired in newborns. This is due to lower opsonic activity, as well as diminished up-regulation of integrin and selectin receptors, which limit the ability of neutrophils to interact with adhesion molecules in the endothelium. Their monocytes are slow and have a reduced ATP production, which also limits the newborn's phagocytic activity. Although, the number of total lymphocytes is significantly higher than in adults, the cellular and humoral immunity is also impaired. Antigen-presenting cells in newborns have a reduced capability to activate T cells. Also, T cells of a newborn proliferate poorly and produce very small amounts of cytokines like IL-2, IL-4, IL-5, IL-12, and IFN-g which limits their capacity to activate the humoral response as well as the phagocitic activity of macrophage. B cells develop early during gestation but are not fully active. [20]

Maternal factors also play a role in the body’s immune response. At birth, most of the immunoglobulin present is maternal IgG. These antibodies are transferred from the placenta to the fetus using the FcRn (neonatal Fc receptor). [21] Because IgM, IgD, IgE and IgA do not cross the placenta, they are almost undetectable at birth. Some IgA is provided by breast milk. These passively-acquired antibodies can protect the newborn for up to 18 months, but their response is usually short-lived and of low affinity. [20] These antibodies can also produce a negative response. If a child is exposed to the antibody for a particular antigen before being exposed to the antigen itself then the child will produce a dampened response. Passively acquired maternal antibodies can suppress the antibody response to active immunization. Similarly, the response of T-cells to vaccination differs in children compared to adults, and vaccines that induce Th1 responses in adults do not readily elicit these same responses in neonates. [20] Between six and nine months after birth, a child’s immune system begins to respond more strongly to glycoproteins, but there is usually no marked improvement in their response to polysaccharides until they are at least one year old. This can be the reason for distinct time frames found in vaccination schedules. [22] [23]

During adolescence, the human body undergoes various physical, physiological and immunological changes triggered and mediated by hormones, of which the most significant in females is 17-β-estradiol (an estrogen) and, in males, is testosterone. Estradiol usually begins to act around the age of 10 and testosterone some months later. [24] There is evidence that these steroids not only act directly on the primary and secondary sexual characteristics but also have an effect on the development and regulation of the immune system, [25] including an increased risk in developing pubescent and post-pubescent autoimmunity. [26] There is also some evidence that cell surface receptors on B cells and macrophages may detect sex hormones in the system. [27]

The female sex hormone 17-β-estradiol has been shown to regulate the level of immunological response, [28] while some male androgens such as testosterone seem to suppress the stress response to infection. Other androgens, however, such as DHEA, increase immune response. [29] As in females, the male sex hormones seem to have more control of the immune system during puberty and post-puberty than during the rest of a male's adult life.

Physical changes during puberty such as thymic involution also affect immunological response. [30]

Ecoimmunology, or ecological immunology, explores the relationship between the immune system of an organism and its social, biotic and abiotic environment.

More recent ecoimmunological research has focused on host pathogen defences traditionally considered "non-immunological", such as pathogen avoidance, self-medication, symbiont-mediated defenses, and fecundity trade-offs. [31] Behavioural immunity, a phrase coined by Mark Schaller, specifically refers to psychological pathogen avoidance drivers, such as disgust aroused by stimuli encountered around pathogen-infected individuals, such as the smell of vomit. [32] More broadly, "behavioural" ecological immunity has been demonstrated in multiple species. For example, the Monarch butterfly often lays its eggs on certain toxic milkweed species when infected with parasites. These toxins reduce parasite growth in the offspring of the infected Monarch. However, when uninfected Monarch butterflies are forced to feed only on these toxic plants, they suffer a fitness cost as reduced lifespan relative to other uninfected Monarch butterflies. [33] This indicates that laying eggs on toxic plants is a costly behaviour in Monarchs which has probably evolved to reduce the severity of parasite infection. [31]

Symbiont-mediated defenses are also heritable across host generations, despite a non-genetic direct basis for the transmission. Aphids, for example, rely on several different symbionts for defense from key parasites, and can vertically transmit their symbionts from parent to offspring. [34] Therefore, a symbiont that successfully confers protection from a parasite is more likely to be passed to the host offspring, allowing coevolution with parasites attacking the host in a way similar to traditional immunity.

The use of immune system components or antigens to treat a disease or disorder is known as immunotherapy. Immunotherapy is most commonly used to treat allergies, autoimmune disorders such as Crohn’s disease and rheumatoid arthritis, and certain cancers. Immunotherapy is also often used in the immunosuppressed (such as HIV patients) and people suffering from other immune deficiencies. This includes regulating factors such as IL-2, IL-10, GM-CSF B, IFN-α.

The specificity of the bond between antibody and antigen has made the antibody an excellent tool for the detection of substances by a variety of diagnostic techniques. Antibodies specific for a desired antigen can be conjugated with an isotopic (radio) or fluorescent label or with a color-forming enzyme in order to detect it. However, the similarity between some antigens can lead to false positives and other errors in such tests by antibodies cross-reacting with antigens that are not exact matches. [35]

The study of the interaction of the immune system with cancer cells can lead to diagnostic tests and therapies with which to find and fight cancer. The immunology concerned with physiological reaction characteristic of the immune state.

This area of the immunology is devoted to the study of immunological aspects of the reproductive process including fetus acceptance. The term has also been used by fertility clinics to address fertility problems, recurrent miscarriages, premature deliveries and dangerous complications such as pre-eclampsia.

Immunology is strongly experimental in everyday practice but is also characterized by an ongoing theoretical attitude. Many theories have been suggested in immunology from the end of the nineteenth century up to the present time. The end of the 19th century and the beginning of the 20th century saw a battle between "cellular" and "humoral" theories of immunity. According to the cellular theory of immunity, represented in particular by Elie Metchnikoff, it was cells – more precisely, phagocytes – that were responsible for immune responses. In contrast, the humoral theory of immunity, held by Robert Koch [36] and Emil von Behring, [37] among others, stated that the active immune agents were soluble components (molecules) found in the organism's "humors" rather than its cells. [38] [39] [40]

In the mid-1950s, Macfarlane Burnet, inspired by a suggestion made by Niels Jerne, [41] formulated the clonal selection theory (CST) of immunity. [42] On the basis of CST, Burnet developed a theory of how an immune response is triggered according to the self/nonself distinction: "self" constituents (constituents of the body) do not trigger destructive immune responses, while "nonself" entities (e.g., pathogens, an allograft) trigger a destructive immune response. [43] The theory was later modified to reflect new discoveries regarding histocompatibility or the complex "two-signal" activation of T cells. [44] The self/nonself theory of immunity and the self/nonself vocabulary have been criticized, [40] [45] [46] but remain very influential. [47] [48]

More recently, several theoretical frameworks have been suggested in immunology, including "autopoietic" views, [49] "cognitive immune" views, [50] the "danger model" (or "danger theory"), [45] and the "discontinuity" theory. [51] [52] The danger model, suggested by Polly Matzinger and colleagues, has been very influential, arousing many comments and discussions. [53] [54] [55] [56]


Nerve cells found to suppress immune response during deadly lung infections

Methicillin-resistant Staphylococcus aureus. Credit: NIH/NIAID

When the body is fighting infection, the immune system kicks into high gear. But emerging evidence hints at the involvement of another, rather surprising, player in this process: the nervous system.

New research from Harvard Medical School, conducted in mice, shows just how the interaction between the nervous and the immune systems occurs in deadly lung infections—a tantalizing clue into a complex interplay between two systems traditionally viewed as disconnected.

The findings, published March 5 in Nature Medicine, reveal that neurons carrying nerve signals to and from the lungs suppress immune response during infection with Staphylococcus aureus, a bacterium that is growing increasingly impervious to antibiotics and has emerged as a top killer of hospitalized patients, who are often immunocompromised and weakened overall.

The results, the researchers said, suggest that targeting the nervous system could be one way to boost immunity and can set the stage for the development of nonantibiotic approaches to treat recalcitrant bacterial infections.

"With the rapid emergence of drug-resistant organisms, such as methicillin-resistant Staph aureus, nonantibiotic approaches to treating bacterial infections are sorely needed," said senior study investigator Isaac Chiu, assistant professor in the Department of Microbiology and Immunobiology at Harvard Medical School.

"Targeting the nervous system to modulate immunity and treat or prevent these infections could be one such strategy."

Sensory neurons play a protective role by sensing adverse stimuli and alerting the body that something is awry. In the lungs, the neurons' projections detect mechanical pressure, inflammation, temperature changes and the presence of chemical irritants, then send an alert to the brain—a notification that can come in the form of pain, airway constriction or a cough that expels harmful agents or particles from the airways.

But the new study reveals that when mouse lungs are invaded by staph bacteria, these guardian neurons interfere with the organ's ability to cope with infection. Specifically, they reduce the lungs' ability to summon several types of disease-fighting cells in response to infection. A series of experiments conducted in mice revealed that disabling these neurons promoted immune cell recruitment, increased the lungs' ability to clear bacteria and boosted survival in staph-infected mice.

The results, the researchers said, suggest that different classes of sensory neurons may be involved in restraining or promoting immune response. Another possibility is that certain pathogens may have evolved to hijack and exploit an immunosuppressive pathway to their benefit—a survival mechanism for some classes of infectious bacteria, said study co-author Stephen Liberles, professor of cell biology at Harvard Medical School.

The team's interest in the crosstalk between the immune and nervous systems stems from recent work conducted by Chiu and colleagues. Chiu's earlier research showed that when nerve cells detect bacterial invaders, they produce pain during infection. Other research has revealed nervous system involvement in animal models of allergic asthma.

The team suspected that nerve cells would play a protective role in bacterial infections by boosting immune response to shield the lungs, but the experiments revealed the exact opposite. Much to their surprise, the scientists found that neurons dampened lung immunity and worsened outcomes in mice with bacterial pneumonia.

To determine how nerve cells affect immunity, the scientists genetically or chemically disabled lung neurons and then compared the activity of several types of immune cells involved in infection protection. They also monitored animal survival and took physiological measures such as body temperature and number of bacteria in the lungs.

In an initial set of experiments, researchers injected mice—half with intact neurons and half with chemically disabled neurons—with drug-resistant staph bacteria. Compared with mice with intact nerve receptors, mice with disabled neurons controlled their body temperatures better, harbored 10 times fewer bacteria in their lungs 12 hours after the infection and were markedly more capable of overcoming and surviving the infection. Sixteen of 20 mice with intact neurons succumbed to the infection. By contrast, 17 of 18 mice with disabled neurons survived.

The lungs of mice with genetically or chemically disabled neurons were also better at recruiting neutrophils—the body's pathogen-fighting troops that provide first responses during infections by devouring disease-causing bacteria. These mice summoned nearly twice as many infection-curbing neutrophils as did mice with intact neurons. But neutrophils in these animals were not simply more numerous. They were also more agile and more efficient in their performance. As a measure of agility, researchers compared how well neutrophils in both groups managed to patrol lung blood capillaries—a key ability that allows these cells to scan for the presence of disease-causing pathogens. Neutrophils in animals with chemically disabled neurons crawled farther, covering greater distances. They were also stickier and thus more capable of adhering to the walls of blood vessels, the site of their pathogen-gobbling action.

"We observed a striking difference in neutrophil presence and behavior between the two groups," said Pankaj Baral, a research fellow in microbiology and immunobiology at Harvard Medical School and first author on the study. "Neutrophils in mice with disabled neurons were simply better at doing their job."

Additionally, mice with disabled neurons marshaled more efficiently several types of cytokines, signaling proteins that regulate inflammation, infection and bacterial clearance. In animals with disabled neurons, the levels of these inflammatory cells ramped up and subsided much faster, indicating that these mice were capable of mounting a more rapid immune response in the early stages of infection.

Conversely, mice with intact neurons showed suppressed function in a class of protective immune cells known as gamma delta T cells, a type of protective white blood cell found mostly in barrier tissues that line a variety of organs, including the lungs.

A final set of experiments revealed just how neurons suppressed immunity. The researchers observed that an immune signaling molecule released locally by neurons—a neuropeptide known as CGRP—was markedly increased in mice with intact neuron receptors during infection but absent in mice with disabled neurons. Researchers observed that the release of this molecule interfered with the lungs' ability to summon immunoprotective neutrophils, cytokines and gamma delta T cells. Experiments in lab dishes revealed that CGRP disrupted immune cells' ability to kill bacteria. When researchers blocked the production of CGRP in live animals infected with staph, these mice showed an enhanced ability to fight infection.

Taken together, these findings show that lung neurons enable the release of CGRP during lung infections and that blocking the activity of CGRP improves survival in bacterial pneumonia.

"The traditional delineation between nervous and immune systems is getting blurry and our findings underscore the idea that these two systems cross-talk to regulate each other's function," Chiu said. "As we move forward, immunologists should think more about the role of the nervous system, and neuroscientists should think more about the immune system."


How much sugar does it take to weaken your immune response

This nutrition study shows that it takes about 75 grams of sugar to weaken the immune system. And once the white blood cells are affected, it's thought that the immune system is lowered for about 5 hours after. This means that even someone who slept 8 hours, takes supplements and exercises can seriously damage their immune system function by drinking a few sodas or having candy or sugary desserts throughout the day.

That study above was published in the 1970s, but another study from 2011 expanded on the previous research and found that sugar, especially fructose (like the sugar in high-fructose corn syrup) negatively affected the immune response to viruses and bacteria.

Just to give you context of how 75 grams of sugar can add up:

  • One can of soda has about 40 grams of sugar
  • A low-fat, sweetened yogurt can have 47 grams of sugar
  • A cupcake has about 46 grams of sugar
  • Sports drinks can contain about 35 grams of sugar

Health authorities say to limit sugar to no more than 6 teaspoons a day.


Are There Certain Conditions That Make You More Susceptible?

From the available data, individuals over 70 and those with any chance of lung disease are at a higher risk, explains Ballow. “We have a lot more patients on biologics for IBD, psoriasis, and autoimmune hemo anemia (this destroys blood cells), which suppress the immune system,” he notes.

The more severe or potentially life- or organ-threatening rheumatic diseases, such as lupus, systemic vasculitis, and severe forms of rheumatoid arthritis, may require stronger or higher doses of medication, Roberts explains.

“These medications suppress the immune system to a greater degree, exposing the individual to greater risks due to infections,” he says. “Sometimes these conditions and medications may make it difficult to detect infections, since patients may not exhibit the normal symptoms of infections, such as high fevers or high white blood cell counts.” Roberts explains that any unusual or unfamiliar symptom in these patients should be viewed with suspicion.