Иммунофизика

Иммунофизика — это новая междисциплинарная область исследований, использующая иммунологические, биологические, физические и химические подходы для выяснения и изменения иммуноопосредованных механизмов, а также для расширения наших знаний о патомеханизмах хронических иммуноопосредованных заболеваний, таких как артрит , воспалительные заболевания кишечника , астма и хронические инфекции .

Фон

Иммунные реакции жестко регулируются и обычно самоограничиваются. ^[1]^[2] Дисрегуляция может привести к хроническим воспалительным заболеваниям (иммунохронность). Помимо биохимических молекулярных механизмов, на иммунную систему влияют физические факторы . К таким компонентам относятся:

Факторы микросреды, такие как тоничность, pH, давление кислорода и окислительно-восстановительный статус иммунных клеток ^[3]^[4]^[5]^[6]^[7]^[8]^[9]
Механические факторы, такие как давление тканей, жесткость клеток и подвижность клеток ^[10]^[11]
Физика клеточной мембраны, такая как состав мембраны и частицы ^[12]

Область исследований иммунофизики направлена на изучение влияния этих физико-химических параметров на функцию иммунной системы в норме и при заболеваниях.

Методы

Иммунофизические методы включают ядерную магнитно-резонансную спектроскопию , магнитно-резонансную томографию (МРТ), двухэнергетическую компьютерную томографию, ^[13] микроскопию с визуализацией по времени жизни флуоресценции , мультиспектральную оптоакустическую томографию (MSOT), высокопроизводительную микрофлюидную цитометрию, ^[14] интерферометрическую рассеивающую микроскопию (iSCAT) и криогенную оптическую локализацию в 3D (COLD).

Приложения

Считается, что иммунофизические исследования открывают новые перспективы для изучения патомеханизмов иммуноопосредованных воспалительных заболеваний, способствуют разработке новых методов обнаружения и диагностических инструментов при этих заболеваниях, а также расширяют возможности лечения таких заболеваний.

Смотрите также

Воспаление

Ссылки

^ Мерфи и Уивер, Кеннет и Кейси (2016). Учебник по иммунобиологии Джейнвэя . Taylor & Francis Ltd. ISBN 978-0-8153-4551-0.
^ Натан, Карл (2002). «Точки контроля при воспалении». Nature . 420 (6917): 846– 852. Bibcode :2002Natur.420..846N. doi :10.1038/nature01320. PMID 12490957. S2CID 4426546.
^ Келлум, Джон А.; Сонг, Минчен; Ли, Цзинью (2004-01-01). «Обзор науки: Внеклеточный ацидоз и иммунный ответ: клинические и физиологические последствия». Critical Care . 8 (5): 331– 6. doi : 10.1186/cc2900 . ISSN 1364-8535. PMC 1065014. PMID 15469594 .
^ Богдан, Кристиан (2015-03-01). «Синтаза оксида азота во врожденном и адаптивном иммунитете: обновление». Тенденции в иммунологии . 36 (3): 161– 178. doi :10.1016/j.it.2015.01.003. ISSN 1471-4906. PMID 25687683.
^ Натан, Карл; Каннингем-Бассел, Эми (2013). «За пределами окислительного стресса: руководство иммунолога по активным формам кислорода». Nature Reviews Immunology . 13 (5): 349–361 . doi :10.1038/nri3423. PMC 4250048. PMID 23618831 .
^ Махник, Агнес; Нойхофер, Вольфганг; Янч, Джонатан; Дальманн, Анке; Таммела, Туомас; Мачура, Катарина; Парк, Джун-Кын; Бек, Франц-Ксавер; Мюллер, Доминик Н (2009). «Макрофаги регулируют зависящий от соли объем и кровяное давление с помощью механизма буферизации, зависящего от фактора роста эндотелия сосудов-С». Nature Medicine . 15 (5): 545– 552. doi :10.1038/nm.1960. PMID 19412173. S2CID 10526891.
^ Янч, Джонатан; Шац, Валентин; Фридрих, Диана; Шредер, Агнес; Копп, Кристоф; Зигерт, Изабель; Маронна, Андреас; Вендельборн, Дэвид; Линц, Питер (3 марта 2015 г.). «Накопление Na+ в коже усиливает антимикробную барьерную функцию кожи и усиливает защиту хозяина, управляемую макрофагами». Клеточный метаболизм . 21 (3): 493–501 . doi :10.1016/j.cmet.2015.02.003. ISSN 1550-4131. ПМК 4350016 . ПМИД 25738463.
^ Kleinewietfeld, Markus; Manzel, Arndt; Titze, Jens; Kvakan, Heda; Yosef, Nir; Linker, Ralf A.; Muller, Dominik N.; Hafler, David A. (2013). «Хлорид натрия вызывает аутоиммунные заболевания путем индукции патогенных клеток TH17». Nature . 496 (7446): 518– 522. Bibcode :2013Natur.496..518K. doi :10.1038/nature11868. PMC 3746493 . PMID 23467095.
^ Шапиро Л. и Динарелло КА (1995). «Осмотическая регуляция синтеза цитокинов in vitro». Proc Natl Acad Sci USA . 92 (26): 12230– 4. Bibcode : 1995PNAS...9212230S. doi : 10.1073/pnas.92.26.12230 . PMC 40330. PMID 8618875 .
^ Фэй, Мередит Э.; Майерс, Дэвид Р.; Кумар, Амит; Турбифилд, Кори Т.; Байлер, Ребекка; Кроуфорд, Кейси; Маннино, Роберт Г.; Лаохапант, Элвин; Тайбурски, Эрика А. (2016-02-23). «Клеточное размягчение опосредует демаргинацию и перемещение лейкоцитов, тем самым увеличивая клинические показатели крови». Труды Национальной академии наук . 113 (8): 1987–1992 . Bibcode : 2016PNAS..113.1987F. doi : 10.1073/pnas.1508920113 . ISSN 0027-8424. PMC 4776450. PMID 26858400 .
^ Риснер, Катарина; Ши, Ю; Якоби, Анджела; Кретер, Мартин; Калупа, Мартина; Макгири, Александрия; Мертлиц, Сара; Кордес, Штеффен; Шрезенмайер, Йенс-Флориан (2017-04-06). «Инициация острой реакции «трансплантат против хозяина» путем ангиогенеза». Кровь . 129 (14): 2021–2032 . doi : 10.1182/blood-2016-08-736314 . ISSN 0006-4971. PMID 28096092.
^ Muñoz, Luis E.; Bilyy, Rostyslav; Biermann, Mona HC; Kienhöfer, Deborah; Maueröder, Christian; Hahn, Jonas; Brauner, Jan M.; Weidner, Daniela; Chen, Jin (2016-10-04). «Наночастицы в зависимости от размера инициируют самоограничивающееся воспаление, вызванное НЕТозом». Труды Национальной академии наук . 113 (40): E5856 – E5865 . Bibcode : 2016PNAS..113E5856M. doi : 10.1073/pnas.1602230113 . ISSN 0027-8424. PMC 5056044. PMID 27647892 .
^ МакКоллоу, Синтия Х.; Ленг, Шуай; Ю, Лифенг; Флетчер, Джоэл Г. (2015-08-24). «Двух- и многоэнергетическая КТ: принципы, технические подходы и клиническое применение». Радиология . 276 (3): 637– 653. doi :10.1148/radiol.2015142631. ISSN 0033-8419. PMC 4557396. PMID 26302388 .
^ Влодкович, Дональд; Дарзинкевич, Збигнев (2011-01-01). "Расцвет микромашин: микрофлюидика и будущее цитометрии". В Збигнева Дарзинкевича; Елены Холден; Альберто Орфао; Уильяма Телфорда; Дональда Влодковича (ред.). Последние достижения в цитометрии, часть A - Инструментарий, Методы . Методы в клеточной биологии. Том 102. Academic Press. стр. 105–125 . doi :10.1016/b978-0-12-374912-3.00005-5. ISBN 9780123749123. PMC 3241275 . PMID 21704837.

Внешние ссылки

Медицинский факультет 3, Universitätsklinikum Erlangen, FAU Erlangen-Nürnberg
Медицинский факультет 1, Университетская клиника Эрлангена, ФАУ Эрланген-Нюрнберг
Институт клинической микробиологии, иммунологии и гигиены, Университетская клиника Эрлангена, ФАУ Эрланген-Нюрнберг
Кафедра инфекционной биологии, Университетская клиника Эрлангена, ФАУ Эрланген-Нюрнберг
Кафедра химии и фармации, Universitätsklinikum Erlangen, FAU Erlangen-Nürnberg. Архивировано 25 сентября 2020 г. в Wayback Machine.
Институт науки о свете Общества Макса Планка. Архивировано 04.06.2017 на Wayback Machine
Лаборатория биомолекулярного моделирования и дизайна Архивировано 19.05.2018 на Wayback Machine

[1] Мерфи и Уивер, Кеннет и Кейси (2016). Учебник по иммунобиологии Джейнвэя . Taylor & Francis Ltd. ISBN 978-0-8153-4551-0.

[2] Натан, Карл (2002). «Точки контроля при воспалении». Nature . 420 (6917): 846– 852. Bibcode :2002Natur.420..846N. doi :10.1038/nature01320. PMID 12490957. S2CID 4426546.

[3] Келлум, Джон А.; Сонг, Минчен; Ли, Цзинью (2004-01-01). «Обзор науки: Внеклеточный ацидоз и иммунный ответ: клинические и физиологические последствия». Critical Care . 8 (5): 331– 6. doi : 10.1186/cc2900 . ISSN 1364-8535. PMC 1065014. PMID 15469594 .

[4] Богдан, Кристиан (2015-03-01). «Синтаза оксида азота во врожденном и адаптивном иммунитете: обновление». Тенденции в иммунологии . 36 (3): 161– 178. doi :10.1016/j.it.2015.01.003. ISSN 1471-4906. PMID 25687683.

[5] Натан, Карл; Каннингем-Бассел, Эми (2013). «За пределами окислительного стресса: руководство иммунолога по активным формам кислорода». Nature Reviews Immunology . 13 (5): 349–361 . doi :10.1038/nri3423. PMC 4250048. PMID 23618831 .

[6] Махник, Агнес; Нойхофер, Вольфганг; Янч, Джонатан; Дальманн, Анке; Таммела, Туомас; Мачура, Катарина; Парк, Джун-Кын; Бек, Франц-Ксавер; Мюллер, Доминик Н (2009). «Макрофаги регулируют зависящий от соли объем и кровяное давление с помощью механизма буферизации, зависящего от фактора роста эндотелия сосудов-С». Nature Medicine . 15 (5): 545– 552. doi :10.1038/nm.1960. PMID 19412173. S2CID 10526891.

[7] Янч, Джонатан; Шац, Валентин; Фридрих, Диана; Шредер, Агнес; Копп, Кристоф; Зигерт, Изабель; Маронна, Андреас; Вендельборн, Дэвид; Линц, Питер (3 марта 2015 г.). «Накопление Na+ в коже усиливает антимикробную барьерную функцию кожи и усиливает защиту хозяина, управляемую макрофагами». Клеточный метаболизм . 21 (3): 493–501 . doi :10.1016/j.cmet.2015.02.003. ISSN 1550-4131. ПМК 4350016 . ПМИД 25738463.

[8] Kleinewietfeld, Markus; Manzel, Arndt; Titze, Jens; Kvakan, Heda; Yosef, Nir; Linker, Ralf A.; Muller, Dominik N.; Hafler, David A. (2013). «Хлорид натрия вызывает аутоиммунные заболевания путем индукции патогенных клеток TH17». Nature . 496 (7446): 518– 522. Bibcode :2013Natur.496..518K. doi :10.1038/nature11868. PMC 3746493 . PMID 23467095.

[9] Шапиро Л. и Динарелло КА (1995). «Осмотическая регуляция синтеза цитокинов in vitro». Proc Natl Acad Sci USA . 92 (26): 12230– 4. Bibcode : 1995PNAS...9212230S. doi : 10.1073/pnas.92.26.12230 . PMC 40330. PMID 8618875 .

[10] Фэй, Мередит Э.; Майерс, Дэвид Р.; Кумар, Амит; Турбифилд, Кори Т.; Байлер, Ребекка; Кроуфорд, Кейси; Маннино, Роберт Г.; Лаохапант, Элвин; Тайбурски, Эрика А. (2016-02-23). «Клеточное размягчение опосредует демаргинацию и перемещение лейкоцитов, тем самым увеличивая клинические показатели крови». Труды Национальной академии наук . 113 (8): 1987–1992 . Bibcode : 2016PNAS..113.1987F. doi : 10.1073/pnas.1508920113 . ISSN 0027-8424. PMC 4776450. PMID 26858400 .

[11] Риснер, Катарина; Ши, Ю; Якоби, Анджела; Кретер, Мартин; Калупа, Мартина; Макгири, Александрия; Мертлиц, Сара; Кордес, Штеффен; Шрезенмайер, Йенс-Флориан (2017-04-06). «Инициация острой реакции «трансплантат против хозяина» путем ангиогенеза». Кровь . 129 (14): 2021–2032 . doi : 10.1182/blood-2016-08-736314 . ISSN 0006-4971. PMID 28096092.

[12] Muñoz, Luis E.; Bilyy, Rostyslav; Biermann, Mona HC; Kienhöfer, Deborah; Maueröder, Christian; Hahn, Jonas; Brauner, Jan M.; Weidner, Daniela; Chen, Jin (2016-10-04). «Наночастицы в зависимости от размера инициируют самоограничивающееся воспаление, вызванное НЕТозом». Труды Национальной академии наук . 113 (40): E5856 – E5865 . Bibcode : 2016PNAS..113E5856M. doi : 10.1073/pnas.1602230113 . ISSN 0027-8424. PMC 5056044. PMID 27647892 .

[13] МакКоллоу, Синтия Х.; Ленг, Шуай; Ю, Лифенг; Флетчер, Джоэл Г. (2015-08-24). «Двух- и многоэнергетическая КТ: принципы, технические подходы и клиническое применение». Радиология . 276 (3): 637– 653. doi :10.1148/radiol.2015142631. ISSN 0033-8419. PMC 4557396. PMID 26302388 .

[14] Влодкович, Дональд; Дарзинкевич, Збигнев (2011-01-01). "Расцвет микромашин: микрофлюидика и будущее цитометрии". В Збигнева Дарзинкевича; Елены Холден; Альберто Орфао; Уильяма Телфорда; Дональда Влодковича (ред.). Последние достижения в цитометрии, часть A - Инструментарий, Методы . Методы в клеточной биологии. Том 102. Academic Press. стр. 105–125 . doi :10.1016/b978-0-12-374912-3.00005-5. ISBN 9780123749123. PMC 3241275 . PMID 21704837.