Evoluční a ekologická imunologie

Sylabus

1. Úvod do evolučního myšlení v imunologii a biomedicíně Nástin přednášky Evoluce infekčních onemocnění a její význam pro biomedicínský výzkum Definice základních pojmů v evoluční biologii, imunologii, epidemiologii a parasitologii Rekapitulace základních evolučních principů Evoluční tlaky na parazita Interakce parazita s hostitelskou populací Základy epidemiologie a ekologie nemocí

2. Imunitní systém jako komplexní systém protektivních vrstev Struktura imunitního systému Behaviourální antiparazitární mechanismy (vyhýbání se parasitům, prostorové, časové) Imunitní systém sensu stricto (principy a mechanismy) Stručný přehled fylogeneze imunologických mechanismů Strategie imunologické obrany (optimální obrana, specifická vs. obecná imunita, konstitutivní vs. indukovaná obrana, optimální paměť, vliv délky života hostitele) Specificita a adaptivita

3. Imunologicky relevantní variabilita v živočišných genomech Zdroje a typy genetické variability Co lze zjistit z jednotlivých molekulárních markerů Lidská genetická variabilita Mezidruhová a vnitrodruhová genetická variabilita Variabilita mezi inbredními kmeny Somatická genetická variabilita Variabilita v adaptivní imunitě Rakovina jako mikroevoluční proces

4. Koevoluce hostitel-parazit: drift a selekce Heritabilita imunity Genetický drift Parazity zprostředkovaný přírodní výběr Model Červené královny Závody ve zbrojení Podmínky koevoluce hostitele a parazita Testování selekce Selekce na ztrátu znaku Koevoluce uvnitř proteinů a na dálku Evoluční omezení

5. Koevoluce hostitel-parazit: udržování variability v imunitních genech Polymorfismus v imunitních genech Parazity zprostředkovaný přírodní výběr Balancující selekce a její typy Gene-for-gene model, Matching alleles model a kontinuum mezi nimi Koncept kvalitativní a kvantitativní rezistence Trans-species polymorfismus

6. Rovnováha mezi imunitou a imunopatologií Parazity vyvolaná patogeneze - typy Zánět Vyčerpání odpovědi Parazity indukovaná imunopatologie Evoluční důsledky imunopatologie Vztah mezi genotypem a imunopatologiemi Evoluční příčiny imunopatologie a autoimunitních chorob Princip trade-off a imunopatologie Autoimunita a molekulární mimikry Hygienická hypotéza vzniku alergií

7. Speciace, hybridizace a evoluce imunity Typy speciace Tlak parazitů na rozrůznění adaptací populací Mezidruhová variabilita v imunologické obraně Vztah hostitel-parazit ve fylogenezi Efekt hybridizace Konvergence v imunitě

8. Ekologická imunologie Ekologické faktory ovlivňující imunitní funkci Negenetická variabilita v imunitních funkcích (prostředí, maternální efekty) Nákladnost imunologické obrany Obligátní a fakultativní náklady Rezistence vs. tolerance Imunologické trade-offs Imunokompetence

9. Fyziologické faktory ovlivňující imunitní funkce Neuro-imunologické vztahy Přímé a nepřímé efekty imunity na chování Horečka Hormony a imunita Melatonin a biorytmy Stres a pokles imunitní odpovídavosti Testosteron Imunologické rozdíly mezi pohlavími

10. Pohlavní výběr a evoluce anti-parazitární rezistence Koncept pohlavního výběru Modely parazity zprostředkovaného pohlavního výběru Indikátorová hypotéza - ornamenty a zdraví Hypotézy "Dobrých genů" vs. "Komplementárních genů" Výběr partnera na základě MHC Hypotézy evoluce MHC variability

11. Vztah vnějších fenotypových znaků, zdraví a imunogenetiky Čestnost signalizace zdraví Ornamenty založené na karotenoidech jako modelový systém Hypotézy o významu ornamentace v evoluci rezistence proti chorobám Fyziologické dráhy spojující ornamenty se zdravím (Foraging ability hypothesis, Carotenoid trade-off hypothesis, Immunocompetence handicap hypothesis, Antioxidant role hypothesis, Oxidation handicap hypothesis, ‘Red herring‘ hypothesis, Carotenoid maintenance handicap hypothesis)

12. Evoluční kontext stárnutí a degenerativních chorob Ontogeneze imunity Fyziologické příčiny stárnutí Stárnutí a imunosenescence Možné evoluční příčiny stárnutí Význam stárnutí a imunosenescence pro reprodukci Terminal investment hypothesis

13. Závěrečný seminář krátké prezentace studentských esejí a diskuse o nich Předmět je vyučován za podpory projektu Zvýšení kvality vzdělávání na UK a jeho relevance pro potřeby trhu práce, reg.č. CZ.02.2.69/0.0/0.0/16_015/0002362.

Anotace

Evoluční ekologie živočichů v sobě propojuje nejrůznější aspekty dříve oddělených biologických disciplín, včetně evoluční biologie, imunologie a parazitologie. Evoluční myšlení, které do imunologie v posledních letech nově proniká, dalo vzniknout novému oboru, tzv. evoluční a ekologické imunologii.

Tato změna v pohledu na imunitu s sebou nese velký potenciál, a to jak pro základní imunologický výzkum, tak i pro rozvoj praktických aplikací v biomedicíně, jelikož umožňuje vysvětlit příčiny odlišností a rozmanitosti imunity mezi jedinci. Pochopení okolností vzniku a vývoje imunitního systému je také důležité z hlediska zoologického výzkumu evoluce živočichů a ekologického studia vztahů mezi organismy.

Tato přednáška věnovaná evoluční a ekologické imunologii propojuje informace o fungování imunitního systému (rozmanitosti a redundanci mechanismů, molekulární variabilitě, omezeních a selháních funkčnosti) s poznatky o principech a mechanismech evoluce interakce hostitele s parazity, resp. patogeny. Tam, kde je to možné a účelné, má přednáška přesah do biomedicíny a uplatnění evolučně-ekologických poznatků v klasické imunologii.

Koncept přednášky umožňuje studentům získat základy evoluční biologie i bez předchozí zkušenosti s tímto oborem. Přednáška je vyučována v angličtině, a to pouze pokud je zapsáno alespoň pět studentů.

V případě nařízené či doporučené distanční výuky probíhá výuka formou online prezentace, která je následně se studenty sdílena prostřednictvím Moodle a/nebo nástrojů Google Apps. Kurz začíná v týdnu od 2.10. 2023.