Evolutionary and ecological immunology - MB170P84
Anglický název: Evolutionary and ecological immunology
Český název: Evoluční a ekologická imunologie
Zajišťuje: Katedra zoologie (31-170)
Fakulta: Přírodovědecká fakulta
Platnost: od 2023
Semestr: zimní
E-Kredity: 4
Způsob provedení zkoušky: zimní s.:kombinovaná
Rozsah, examinace: zimní s.:3/0, Z+Zk [HT]
Počet míst: neomezen
Minimální obsazenost: 5
4EU+: ne
Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
Stav předmětu: vyučován
Jazyk výuky: angličtina
Úroveň: specializační
Poznámka: povolen pro zápis po webu
Garant: doc. RNDr. Michal Vinkler, Ph.D.
Vyučující: doc. RNDr. Michal Vinkler, Ph.D.
Výsledky anket   Termíny zkoušek   Rozvrh ZS    Elearningový kurz
Anotace -
Poslední úprava: doc. RNDr. Michal Vinkler, Ph.D. (20.09.2023)
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.
Literatura -
Poslední úprava: doc. RNDr. Michal Vinkler, Ph.D. (20.09.2023)

Hlavní témata - Monografie

EVOLUTIONARY IMMUNOLOGY

  • Schmid-Hempel P (2021) Evolutionary Parasitology: The Integrated Study of Infections, Immunology, Ecology, and Genetics. Oxford University Press, ISBN: 9780198832140

  • Stearns SC, Koella JC (2008) Evolution in Health and Disease. Oxford University Press, ISBN: 978-0199207466

  • Gluckman P (2009) Principles of evolutionary medicine. Oxford University Press, ISBN: 978-0199236398

  • Perlman RL (2013) Evolution and medicine. Oxford University Press, ISBN: 978-0199661725

  • Thomas F, Guégan JF, Renaud F (2009) Ecology and Evolution of Parasitism: Hosts to Ecosystems. Oxford University Press, ISBN: 978-0199535330

  • Clayton DH, Moore J (1997) Host-Parasite Evolution: General Principles and Avian Models. Oxford University Press, ISBN: 978-0198548928

     

    MOLECULAR EVOLUTION

  • Patthy L (2008) Protein Evolution. Bleckwell, ISBN: 978-1405151665

  • Lesk AM (2008) Introduction to Bioinformatics. Oxford University Press, ISBN: 978-0199208043    

  • Yang Z (2014) Molecular Evolution: a Statistical Approach. Oxford University Press, ISBN: 978-0199602612

     

    ECOLOGICAL IMMUNOLOGY

  • Malagoli D, Ottaviani E (2014) Eco-immunology: Evolutive Aspects and Future Perspectives. Springer, ISBN: 978-9401787116

  • Demas G, Nelson R (2011) Ecoimmunology. Oxford University Press, ISBN: 978-0199737345

  • Collinge SK, Ray C (2006) Disease Ecology: Community Structure and Pathogen Dynamics. Oxford University Press, ISBN: 978-0198567080

  • Morand S, Krasnov BR (2010) Biogeography of Host-Parasite Interactions. Oxford University Press, ISBN: 978-0199561346

     

    Základní discipliny - Učebnice

    IMMUNOLOGY

  • Murphy K (2011) Janeway’s Immunobiology. Garland Science, ISBN: 978-0815342434

  • Abbas AK (2014) Basic immunology: functions and disorders of the immune system. Elsevier, ISBN: 9781455707072

  • Callahan GN, Yates RM (2014) Basic Veterinary Immunology. University Press of Colorado, ISBN: 978-1607322184

  • Male D, Brostoff J, Roth D, Roitt I (2006) Immunology. Mosby, ISBN: 978-0323033992

  • Hořejší V, Bartůňková J (2011) Základy imunologe. Triton, ISBN: 978-80-7387-280-9 (in Czech)

     

    EVOLUTIONARY BIOLOGY

  • Barton NH, Briggs DEG, Eisen JA, Goldstein DB, Patel NH (2007) Evolution. Cold Spring Harbor Laboratory Press, ISBN: 978-0879696849

  • Ridley M (2003) Evolution. Bleckwell, ISBN: 978-1405103459

  • Flegr J (2009) Evoluční biologie. Academia, ISBN: 978-80-200-1767-3 (in Czech)

     

    Základní discipliny - Relaxační čtení

    EVOLUTIONARY BIOLOGY

  • Zimmer C (2001) Parasite Rex: Inside the Bizarre World of Nature's Most Dangerous Creatures. Atria Books, ISBN: 978-0743200110

  • Dawkins R (2006) The Selfish Gene. Oxford University Press, ISBN: 978-0199291151

  • Dawkins R (1999) The Extended Phenotype. Oxford Paperbacks, ISBN: 978-0192880512

  • Dawkins R (2010) The Greatest Show on Earth: The Evidence for Evolution. Free Press, ISBN: 978-1416594796

  • Ridley M (2003) The Red Queen. Harper Perennial, ISBN: 978-0060556570

  • Flegr J (2008) Frozen Evolution: Or, that's not the way it is, Mr. Darwin - Farewell to selfish gene. Univerzita Karlova, ISBN: 978-8086561738

  • Mihulka, Storch & Zrzavý (2004) Jak se dělá evoluce. Paseka, ISBN: 80-7185-578-2 (only in Czech)
Požadavky ke zkoušce -
Poslední úprava: doc. RNDr. Michal Vinkler, Ph.D. (06.09.2022)

Předmět je ukončen zkouškou, která má písemnou a ústní část. Jelikož se nejedná o základní přednášku, u které by bylo důležité zapamatování všech podrobností, ale smyslem je spíše docílit pochopení obecných principů a jejich využití pro vlastní práci studenta, písemná část zkoušky bude probíhat ve formě eseje na vybrané téma (tak, aby pokud možno zapadalo do tématu vlastní práce studenta; délka 1-2 strany s řádkováním 1,5, celkem cca. 700 slov). Ústní část zkoušky následuje po písemné části a proběhne formou pohovoru na téma eseje a její začlenění do širšího kontextu. Pohovor je veden formou společné diskuse; student si na úvod připraví krátkou prezentaci (1 slide, 2-3 minuty) shrnující obsah eseje. V případě nařízené či doporučené distanční formy výuky může být v souladu s aktuálními doporučeními zkouška realizována prostřednictvím videokonference. V těchto případech poskytne studentům instrukce k průběhu zkoušky garant předmětu prostřednictvím SIS (zpráva všem zapsaným studentům), a to nejméně s týdenním předstihem.
Sylabus -
Poslední úprava: RNDr. Jana Rubešová, Ph.D. (05.09.2019)

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.