Fyziologie buněčných systémů
(Zpětné vazby)
A. Kozubík
Biofyzikální ústav AVČR, v.v.i., (Oddělení cytokinetiky)
Ústav experimentální biologie, PřF MU
(Oddělení fyziologie a imunologie živočichů)
Brno
Zpětné vazby
Zpětné vazby
Pozitivní zp. vazba
Pozitivní zpětná vazba
Polyklonální charakter kostních buněk Přirovnání
kmenové buňky ke stromu:
a – kmenová buňka v embryonální podobě
b – kmenová buňka v dospělosti
a
b
b
Zpětné vazby
Negativní zp. Vazba
na systémové úrovni
(tkáně a organismus)
Fosfolipidový metabolismus
a působení ioniz. radiace
(škodlivých faktorů
životního prostředí)
dose (6.5Gy)
ESCNo.
6 6.5 7 7.5 8
100
80
60
40
1
2
4
8
6
10
20
cystamine
control
indomethacin
Indomethacin + cystamine
Kozubík A., Pospíšil M., Netíková J.:
Folia biologica (Prague) 36, 291, 1990
control
cystamine
indomethacin
Indomethan +
cystamine
3,5
4
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0 5 10 15 20 25 30
4,5
5
days after irradiation 6.5 Gy
Kozubík A., Pospíšil M., Netíková J.:
Folia biologica (Prague) 36, 291, 1990
dose (6.5 Gy)
control
cystamine
indomethacin
Indomethacin +
cystamine
120
130
110
90
80
60
50
30
20
0 5 10 15 20 25 30
140
150
40
70
100
days after irradiation 6.5 Gy
Kozubík A., Pospíšil M., Netíková J.:
Folia biologica (Prague) 36, 291, 1990
12
Dosažení dynamické rovnováhy v systému po
podnětech rozdílné intenzity
kontroly
cystamin
indomethacin
indomethan
+ cystamin
3,5
4
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0 5 10 15 20 25 30
4,5
5
leukocyty/lx103
Dny po ozáření 6,5 Gy
kontroly
cystamin
indomethacin
indomethan
+ cystamin
3,5
4
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
0 5 10 15 20 25 30
4,5
5
leukocyty/lx103
Dny po ozáření 6,5 Gy
dose (Gy)
ESCNo.
6 6.5 7 7.5 8
100
80
60
40
1
2
4
8
6
10
20
cystamin
kontroly
indomethacin
indomethacin +
cystamin
Kozubík A., Pospíšil M., Netíková J.: Folia biologica (Prague) 36, 291, 1990
Dny po ozáření 6,5 Gy
dose (Gy)
ESCNo.
6 6.5 7 7.5 86 6.5 7 7.5 8
100
80
60
40
1
2
4
8
6
10
20
100
80
60
40
1
2
4
8
6
10
20
cystamin
kontroly
indomethacin
indomethacin +
cystamin
Kozubík A., Pospíšil M., Netíková J.: Folia biologica (Prague) 36, 291, 1990
Dny po ozáření 6,5 Gy
kontroly
cystamin
indomethacin
indomethacin
+ cystamin
Hmotnostslezity(mg)
120
130
110
90
80
60
50
30
20
0 5 10 15 20 25 30
140
150
40
70
100
Dny po ozáření 6,5 Gy
kontroly
cystamin
indomethacin
indomethacin
+ cystamin
Hmotnostslezity(mg)
120
130
110
90
80
60
50
30
20
0 5 10 15 20 25 30
140
150
40
70
100
Dny po ozáření 6,5 Gy
Kontrola
Cystamin
Indomethacin
Cystamin +
Indomethacin
Silně
poškozený
systém
Zátěž
nižší
intenzityVlastní výsledky
Posílení inhibitorů COX
Kombinovaná léčba
některá
OBECNÁ VÝCHODISKA,
DŮLEŽITÁ PRO POSTIŽENÍ CHOVÁNÍ A SMĚROVÁNÍ BUNĚČNÝCH
POPULACÍ, Z NICHŽ LZE VYCHÁZET, MOHOU BÝT TATO:
- Zachování rovnováhy v nejširším slova smyslu mezi produkcí buněk (intenzitou
proliferace) a jejich úbytkem (např. smrtí apoptózou) je podmínkou pro zachování
homeostázy na tkáňové úrovni.
- Proto změny v intenzitě proliferace, diferenciace a apoptózy po působení jakýchkoli
podnětů, jež mohou tyto procesy ovlivnit, lze chápat jako integrální ukazatele
porušení této homeostázy.
- Vhodný způsob detekce těch změn, které vedou k trvalejšímu porušení rovnováhy
mezi produkcí a úbytkem buněk může celkově odrážet nejen poruchy, které jsou
základem tzv. proliferativních chorob (nádorových onemocnění), ale být i ukazatelem
procesů vedoucích k obnově porušené rovnováhy.
- Parametry, jimiž lze postihnout tyto tendence, by proto měly být předmětem zájmu
nejen teoreticky orientovaných pracovníků, ale i laboratoří zabývajících se účinky
škodlivých látek vnějšího prostředí, šlechtitelských a zejména klinicky
orientovaných laboratoří.
Zpětné vazby
Negativní zp. vazba
(obecnější východiska)
receptory
růstové signály
molekuly
signálové
transdukce
molekuly
zesilovací
kaskády
regulátory
transkripce
cykliny
CDKs
p27
p21
p16
p15
16
17
Negativní zpětná vazba
Reakce
na vychýlení
Vácha, J.: Problém normálnosti v biologii a lékařství (Avicenum, 1980)
Výstup
systému
Žádaná
hodnota
Akční
veličina
Regulační
odchylka
-
+
Zpětná vazba negativní:
Působení na vyšších úrovních
organizace systémů
HDP
představuje veškerou finální produkci v peněžních jednotkách
(celkový objem výrobků a služeb) za určité období (zpravidla 1 rok)
národními výrobními faktory dané země ,
bez ohledu na to, ve kterém státě působí.
Je odrazem sumy vnějších a vnitřních faktorů schopných ovlivnit ekonomiku
Nevypovídá nic o “kvalitě života”,
finální produkce - taková produkce, která je vyrobena a prodána,
aby byla spotřebována domáctnostmi, státem,
použita jako investice nebo vyvezena jako export
Nominální mzda SŠ profesora
3990,- Kč
13528,-Kč
(3,4x)
1989 90 91 92 93 94 95 96 97
13528,-
Kč
6764
ROK
60
70
80
90
120
110
100
199719961995
199419931992199119901989
3990,-Kč
13528,-Kč
mzdav%
hrubá mzda
čistá mzda
Vývoj reálných mezd (relace k roku 1989)
0,3
-11,6
-0,5
0,1
2,2
5,9
4,2
-0,7 -1,1
1,2
3,9
2,5
1,9
3,6
4,5
6,3
6,8
6
3,2
-2,3
0,8
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
*2009
*2010
12
29
41
46
0
10
20
30
40
50
2006 2008 2010 2012
41
35
25
15
0
10
20
30
40
50
2006 2008 2010 2012
Výsledky voleb do senátu ČR 2006-2012 (%)
LN 22.10.2012
Vývoj HDP meziročně v % - reálné oscilace
0,3
-11,6
-0,5
0,1
2,2
5,9
4,2
-0,7 -1,1
1,2
3,9
2,5
1,9
3,6
4,5
6,3
6,8
6
3,2
-2,3
0,8
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
*2009
*2010
* predikce dle MFČR
ZměnaHDPv%
Vývoj inflace meziročně v %
17,5
52
12,7
18,2
10,2
7,9 8,6
10
6,8
2,5
4 4,1
0,6 1
2,8 2,2 1,7
5,4
3,6
0
10
20
30
40
50
60
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Inflacev%
Vývoj inflace meziročně v %
Vývoj HDP meziročně v %
Porušení funkcí
negativní zpětné vazby
(důsledky,………….
…obecnější platnost….!!!)
Důsledky převahy
pozitivní zpětné vazby
1,1 1,1 1,1
-1,6
-29,6
-87,7
-109
-97,6
-19,4
-175
-200
-150
-100
-50
0
50
Státnírozpočet(vmld.Kč)
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
rok
Masivní příjmy z privatizací
„povodně“
„KRIZE“
sanace bank cca 400 - 800 mld Kč ???
„Krachy bank“
Deficity
Plýtvání
Fakta - dynamika a některé příčiny zadlužování
??
2010 2011 2012
-156
-135
-105
??
-20
-10
0
10
20
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
nároky
Propad „možností ??“
%
Propad HDP???
Očekávané tendence – 2009/2013
Kritické období
Propad „možností??“
?
Příklad extrémně
„regulačně nevyváženého“
vnitřně rozporného systému
(očekávánému zachování růstu
Neodpovídají prostředky a zdroje)
33
Vyváženost tendencí
35
Tendence k nestabilitě
Vácha, J.: Problém normálnosti v biologii a lékařství (Avic
Hledání „OPTIMA“
Vácha, J.: Problém normálnosti v biologii a lékařství (Av
According to: Pospíšil 1977 ?
100
50
%hynutípoozáření
Na / K poměr v moči
vyvážená regulace (biol.
optimum)
nevyvážená regulace
tendence k retenci Na tendence ke ztrátám Na
1
1´
2
3
3´
1,1´ - „celkové náklady“ potřebné k navození změny stavu
(reakce)
3,3´ - „celkové náklady“ potřebné k utlumení (reakce)
43
Významnou úlohu zde hrají lipidové
složky výživy - VNMK a jejich metabolity
LTs PGs
Růstové
inhibitory
Růstové
stimulátory
Homeostáza jako výsledek mnohačetných
zpětných vazeb a protichůdně působících
regulátorů a tendencí.
„Ideální stav“