Class Notes (834,408)
Canada (508,508)

16 March 25 -The immune system and brain dysfunction - Sakic.docx

13 Pages
Unlock Document

Life Sciences
Margaret Fahnestock

LECTURE 16 LIFE SCI 3B03 The Immune System and Brain Dysfunction March 25, 2014 Boris Sakic, PhD – Guest Lecturer  From forest to trees  − From big picture to details Topics for discussion 1. Principles of life and its maintenance 2. PsychoNeurImmunology 3. Evidence for autoimmune­brain interactions 4. Immuno Psychiatry Definition of Life − What is life? − Uniquely organized inorganic matter − The mater cannot be destroyed, it merely changes form − Compared to dead matter, living matter expands on our planet  − Proliferation Three Mandates of Life 1. Adaptation – to adapt in constantly changing external environment 2. Fight – to survive competition for resources (vs. other forms of life) – often with other bacteria and viruses 3. Procreate – expand the species  PsychoNeuroImmunology – Homeostatic Metasystems − Nervous, Endocrine, Immune systems interact  − Measure the behaviour  − If a system wants to be in homeostasis; 3 systems have to be regulated o NS ­­NT­­> Endocrine o Endocrine ­­hormones­­>  NS − Some stressors from internal (body) or external environments  − Autoimmune Disease – MS, lupus − Diseases have consequences on NS − Organs receive signals from stressors  ▯immune response –cytokines ▯ NS − Adapting to changing environment  1 LECTURE 16 LIFE SCI 3B03 Hans Selye (1907­1982) − Discovered stress − Connection between brain, endocrine system and immune system Which type of cells enabled vertebrates to survive in constantly changing environment? − Peripheral cells – immediate stimulation from environment  ▯send to neurons − Antibodies from immune cells  − Neurons − Immune Cells – eliminate other cells; only cell that kills other cells  o If immune cells sense neurons as foreign – affects the nervous system  Natural Born Killers − Have unique capacity to inactivate, destroy and eliminate pathogens and other cells which threaten survival of an organism − Macrophages − NK Cells − Cytoxic T Cells − B Cells  ▯Abs − Microglia  ▯ROS “Immune Privilege” Of the Brain 1. The absence of conventional lymphatics 2. The presence of brain barriers – protect brain from cells in circulation in body  3. Allografts survive better in the brain than in more conventional sites – body rejects implants, but brain accepts implants (eg/ skin grafts with  dissimilar MHC); brain doesn’t have immune system to respond? − “Immune privilege” was considered a passive state of non­reactivity o Eye chambers o Male testicles o Brain o Such important organs for survival – if these are inflamed due to immune system, would have very bad result − Brain is an active immunological site, under strict control of regulation Barriers and Membranes − First Line o Skull protects brain tissues  o CSF – allows for cushion from impact  − Membranes surround the brain  o Dura mater o Arachnoid mater o Pia Mater − Chemical barriers 2 LECTURE 16 LIFE SCI 3B03 Morphology of the BBB − Outer endothelial  − Cells have immune origin  − Microglia were monocytes that entered the brain – not brain cell; its immune cell residing the brain − BBB does not allow cells in circulation to enter the brain under normal conditions 3 LECTURE 16 LIFE SCI 3B03 The Immune Cells of the CNS − Macrophages o Microglia  o Perivascular cells (PVC), pericytes o Stromal macrophages (inside Choroid Plexus) o Epiplexus cells (Kohlmer Cells) − Astrocytes − Endothelial Cells Choroid Plexus: morphology and function − Choroid Plexus – “weak spot” − Lots of blood vessels – filter out blood − Produce CSF  − Ventricles full of CSF − Macrophages clean CSF − CSF ependymal barrier – lining of cells that protect the brain from the inside of the ventricles  − Anything in CSF can affect neighboring cells in the brain  − 3 levels at biochemical level (?) Neuroinflammation − Extravasion of leukocytes through the walls of blood vessels − Lyse tight junctions − Cells from immune system enter tissues in the brain  − These cells enter choroid plexus 4 LECTURE 16 LIFE SCI 3B03 Neurodegneration − Immune cells enter brain and release cells that affect neurons and glial cells − T cells – destroy myelin sheath; slows down muscles (MS) Biological Theories of Mental Disorders − Infection can lead a trace in DNA that induce CNS disorders − Response to pathogen may lead to autoimmunity and induce activation of immune system that will affect the brain − Periphery may induce stress − Pried to immune cells; over reactive to external stressors CNS Disorders − Autoimmune Disease – breakdown of mechanisms responsible for self tolerance and induction of an immune response against components of the  own body − Multiple Sclerosis − Neuropsychiatric Lupus − Schizophrenia − Autism − AD − Epilepsy − Major Depression − Activation of immune cells in the brain Viral and Immune Theories of Mental Disorders − Diseases of PNS o Multiple Sclerosis – myelin basic proteins 5 LECTURE 16 LIFE SCI 3B03 o Myasthenia Gravis – ACh receptor o Stiff­man syndrome – glutamic acid decarboxylase o Paraneoplastic syndrome – neurons, cytoskeleton o Lambert­Eaton Syndrome – calcium channels o Gullain­Bare syndrome – membrane gangliosides o Narcolepsy – hypocretin­containing neurons o OCD – basal ganglia  − If you have exposure to viral antigen or pathogens at young age, you might be susceptible to the effects of these pathogens before birth; between  growth n utero and early development, have a huge hormonal imbalance, where the system becomes susceptible  o Puberty – endocrine system is out of balance; susceptible to pathogens o Menopause – system is imbalanced again (endocrine) – susceptible to pathogens o May result in cross reactivity o Some of these conditions (schizophrenia, autism, depression) is triggered by immune system  − Permissive Factors  o Genetic Susceptibility o Environmental Exposure o Endocrine Imbalance − Psychiatric Determinants o Timing o Epitope specificity o Brain area affected    Different parts of brain affected results in different disorders Autoimmunity­Aberrant Behaviour: Lines of Evidence 1. Increased levels of autoantibodies in patients suffering from classical mental disorders 2. High incidence of neuropsychiatric manifestations in patients suffering from chronic autoimmune/inflammatory disease  3. Behavioural dysfunction and neurodegeneration in animals with chronically up­regulated immune response 4. Neuroactive effects of cytokines and antibodies  Autoimmune manifestations in schizophrenia spectrum disorder 1. Increased serum levels of antinuclear antibodies 2. Decreased production of IL­2 3. Increased serum concentrations of IL­2 receptor 6 LECTURE 16 LIFE SCI 3B03 4. Increased serum concentrations of IL­6 Immune manifestations in AD 1. In the AD brain – presence of antigen­presenting cells, components of complement, inflammatory cytokines and acute phase reactants 2. Brain reactive antibodies in the serum and CSF Immune manifestations in Major Depression 1. Increased T cell activation, B cell proliferation 2. Increased plasma levels of acute phase proteins 3. High antinuclear and antiphospholipid antibody titers 4. Increased prostaglandin secretion 5. Increased production of IL­1 beta and IL­6 Autism 1. Abnormal cell­mediated immunity eg/ increased percentage of activated T­lymphocytes 2. Increased urinary levels of neopterin and biopterin 3. Increased serum levels of antibodies reactive with myelin basic protein 4. Decreased plasma concentrations of complement C4 protein − Abnormal activity in the brain by T­lymphocytes; able to destroy cells in the brain Autoimmunity­Aber
More Less

Related notes for LIFESCI 3B03

Log In


Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.