Вилочковая железа |
|
|---|---|
Тимус создает среду, необходимую для развития полностью функционального репертуара Т клеток, который является МНС-ограниченным и толерантным к самому себе. Эти индуктивные микроусловия создаются стромальными клетками, в основном эпителием тимуса взаимнопроникащими клетками (interdigitating cells (IDC)) и макрофагами, а также другими компонентами, такими ка нервы, эндотелий, фибробласты и соединительная ткань. Известно 6 типов эпителиальных клеток в тимусе: клетки типа 1 формируют капсулу и перегородки и окружают периваскулярные пространства кортикальных капиляров; клетки типа 2, 3 и 4 формируют градированные серии кортекса, от от электрон-прозрачных метаболически активных до элетрон-плотных форм; клетки типа 5 редки: это неспециализированные медуллярные эпителиальные клетки: тогда как клетки типа 6 формируют основную медулляную популяцию и вносят свой вклад в образование корпускул Хассаля (Hassall's corpuscles). |
В тимусе человека CTES III антитела MR6 метят кортикальный эпителий, который выглядит как сеть. В наружном кортексе выявляется округлые эпителиальные комплексы клеток, предположительно лимфо-эпителиальные комплексы клеток или питающие клетки тимуса (thymic nurse cells (TNC)), сильно меченные отростки этих эпителиальных клеток почти полностью окружены слабо позитивными лимфоцитами и находятся в тесном контакте с лимфоидными клетками. Эпителиальные клетки, окружающие узкие периваскуляные пространства кортикаьных капиляров также хорошо метятся MR6. В мозговом веществе тимуса эти антитела дают слабое окрашивание макрофагов и IDC.
CTES II антитела MR10,MR19 и Mab4Β реагируют субпопуляциями эпителиалных клеток тимуса, отличающихся от тех, что реагируют с MR6. Они реагируют с медуллярными типа 6 клетками и в субкапсулярно/периваскулярной области с клетками типа 1. В отличие от MR6 эти антитела распознают внутриклеточные молекулы. Показано, что эпителиальные клетки периваскулярного кортекса тимуса метятся антителами обоих типов (MR6 и MR19).
Mab4Β , полученные против синтетического тимулина, распознают тимусные гормоны в эпителиалных клетках. Они дают сильное окрашивание субкапсулярно/периваскулярных эпителиальных клеток типа 1, но метятся не все клетки этого типа. Позитивные клетки имеют большие эухроматиновые ядра и электрон-прозрачную цитоплазму, богатую митохондриями и гранулярными включениями. В некоторых случаях позитивны цитоплазматические выросты в наружный кортекс, эти отростки окружают негативные кортикальные тимоциты. В целом же внутренний кортекс нереактивен за исключением участков, ассоциированых с кортикальными капилярами.
В медулле метятся отдельные или группы клеток типа 6 (stellate). Они подобно субкапсуляным клеткам имеют большие, иногда дольчатые, эухроматиновые ядра и электрон-прозрачную цитоплазму с гранулярными и везикулярныи включениями и с многочисленными митохондриями. Широко распространены тонофиламенты и очень редки маленькие десмосомы.
Mab 8.18 (CTES V) антитела окрашивают строго корпускулы Хассалля и сосение медуллярные эпителиальные клетки.
Не выявлено отличий в зависимости от пола или возраста в пределах 1-8,5 лет.
Все эпителиальные клетки тимуса содержат цитокератины распределенные как тонофиламенты.
МНС молекулы класса II экспрессируются почти во всех кортикальных и в большинстве субпопуляций медуллярных клеток помимо IDC, макрофагов и тимоцитов. Эти молекулы обнаруживаются на поверхности некоторых клеток типа 1, в особенности на их апикальной поверхности и на поверхности. цитоплазматических выростов в кортекс. Таким образом, протимоциты могут экспозировать молекулы класса II на ранних стадиях их их внутритимусного развития.
Показано, что тимулин первоначально секретируется эпителиальными клетками типа 6 и 1. Показано присутствие тимулина, по-видимому, связанного со своим рецептором, на поверхности больших лимфоидных клеток в субкапсулрной и кортико-медуллярной областях грызунов- вблизи тимулин-продуцирующих эпителиальных клеток. Тимулин индуцирует фенотипическое созревание в протимоциты.
Моноклональные антиела MR6 выявляют 200 кДа гликопротеин в эпителиальных и лимфоидных клетках. Это ,по-видимому, рецептор интерлейкина-4 человека. Следовательно, эти антитела блокируют IL-4-индуцированую пролиферацию Т клеток и зависящий от IL-4 переход на продукцию IgE в аллерген-стимулированных В клетках и проявляют свое действие через ингибирующий эффект на субнабор Th2- подобных хелперных Т клеток. Следовательно, этот рецептор может участовать в передаче сигналов для некоторых IL-4-индуцированных функций. Для тимоцитов IL-4 скорее всего выступает как фактор роста, обусловливабщий пролиферацию протимоцитов. Для эпителия тимуса он выступает скорее всего как фактор созревания, влияющий на поверхность и форму клеток , в частности на разрастание клеточных отростков, создающих кортикалную эпителиальную сеть.
Феномен наличия общих антигенов в эпителии и тимоцитах (pp200-MR6, IL-4R и 8.18) и аномалиии при иммунодефиците указывают на то, что полное развитие тимуса зависит от взаимодействия между эпителиальными микроусловиями и развивающимися тимоцитами.
Ранее предполагалось, что эпителий тимуса возникает частично из энтодермы и частично из эктодрмы. Однако последние исследования не подтвержадют этой гипотезы. Филогенетические, онтогенетические и in vitro данные уазывают на то, что дубль-позитивные эпителиальные стволовые клетки дали начало всем популяциям эпителиалных клеток тимуса.
Незрелые клетки типа 5, по-видимому, являются резервными для медуллярных эпителиальных клеток, которые могут выживать в отсуствие зрелых медуллярных Т лимфоцитов и могут регенерировать медуллярный эпителий. Следовательно, клетки типа 5 могут быть предшественниками внутритимусного эпителия, детерминированного к медуллярному клону, но нуждающихся в сигналах Т клеток для экспансии и созревания.
(von Gaudecker B, Kendall M.D, Ritter M.A. Immuno-electron microscopy of the thymicepithelial microenviroment. Microsc. Res. & Techn. V.38. N 3. 237-249)
Полное созревание иммунокомпетентных, само-толерантных Т клеток происходит в результате перестройки гена рецептора Т-клеток (TcR) , а также позитивной и негативной селекции. Ступень, ведущая от трипло-негативных (СD3-4-8-) предшественников Т клеток, поступающих в тимус, без или только с перестройкой Β гена TcR, к одиночно позитивным (СD4+8- ; CD4-8+), ΑΒ-TcR перестроенным Т клеткам, мигрирующим из тимуса, осуществляется в результате взаимодействия между стромальными клетками тимуса и тимоцитами.
Очевидно, что ступень селекции Т клеток обеспечивается МНС класса I или II и TcR + CD8 или 4 и что для этого необходим контакт с эпителиальными клетками тимуса (ЭКТ) с помощью молекул адгезии, таких как LFA-3, B7/BB1, Thy-1, ICAM-1.
Когда ранние и поздние тимоциты связываются с ЭКТ, то первые активно пролиферируют. Показано, что ICAM-1-LFA-1 и LFA-3-CD2 взаимодействия более важны, чем Class I/II-TcR + CD8/4 взаимодействия для активации CD4-8- тимоцитов. Показано, что различные рецепторы участвуют во взаимодействиях между ЭКТ и тимоцитами. Присуствие больших количеств CD28 на тимоцитах и обнаружение экспрессии B7/BB1 в тимусе (ЭКТ) указывает на важность их взаимодействия для селекции тимоцитов.
Thy-1 экспрессируется обильно на кортикальных тимоцитах и в меньшей степени на медуллярных. Он важен для взаимодействия между ЭКТ и тимоцитами, он участвует в созревании кортикальных тимоцитов. Он обнаруживается и на ЭКТ.
CD40 активирует В клетки, он обнаруживается как на кортикальных, так и медуллярных ЭКТ и способствует продукции ими цитокинов.
Внеклеточный матрикс тимуса также играет важную роль в созревании Т клеток. Ламинин, по-видимому, участвует в связи тимоцитов с ЭКТ или ЭКТ с ЭКТ. Показано, что стромальные клетки тимуса экспрессируют фибронектин на своей поверхности и что незрелые (в основном DN) тимоциты, экспрессирующие большие количества VLA-4, слипаются со стромальными клетками, тогда как более зрелые тимоциты, экспрессирующие низкие уровни VLA-4, менее слипчивы. Такая слипчивость, по-видимому, является обязательной для дифференцировки предшественников Т-клеток.
ЭКТ экспресируют также адгезивные молекулы H-CAM (CD44), которые участвуют в привлечении лимфоцитов и распознавании гиалуроновой кислоты и коллагена.
Продукция цитокинов
Цитокины продуцируются как субпопуляцией тимоцитов: так и стромальными клетками, такими как макрофаги, дендритные клетки и эпителиальные клетки. Предполагается наличие взаимодействия между поврехностными молекулами и цитокинами, при этом может регулироваться репертуар цитокинов и их продукция обоими типами клеток.
Было установлено, на плодах мыши, что мезенхимные клетки необходимы для ступени инициального созревания тимоцитов в тимусе, тгда как одни только ЭКТ способны поддерживать дифференцировку CD4+8+ в одиночо позитивные CD4+ и CD8+ клетки.
Макрофаги на кортико-медуллярной границе рассматриваются как корзины для отходов для неселектированных и негативно селектированных апоптических тимоцитов. ЭКТ также, хотяи не так активно, принимают участие в этом процессе,образуя агрегаты, напоминающие питающие клетки, и элиминируя CD4+8+ и CD3- и в меньшей степени CD4-8- тимоциты.
(Ropke C. Thymic epithelial cell culture. Microsc. Res.& Techn. V.38. N 3. P. 276-286. 1997)
Система микрососудов тимуса
Вр время развития тимуса кровеносные сосуды проникают в глубокие слои паренхимы, сопровождаемые соединительной тканью, возникающей из капсулы и формирующих периваскулярные соединительнотканныепространства (внепаренхимный компартмент) вокруг сосудов. Эти кровеносные сосуды состоят в большей или меньшей степени из двойных стенок. Это нехарактерно для других лимфоидных органов. Было предположено, чтомежэндотелиальные межклеточные соединения капиляров и слой эпителиальных ретикуляных клеток и составляют барьер между кровью и тимусом. Постулируемый барьер ингибирует поступление антигенов из крови в околосусудистые пространства тимуса, однако такие барьеры ограничены кортексом.
Лимфатические сосуды обнаружены в капсуле и междольковой соединительной ткани тимуса. Они выглядят как нерегулярной толщины пространства, сопровождаемые кровеносными сосудами, они выстланы эндотелиальными клетками. В инволюирующем тимусе они выявляются и в медулле некоторых животных.
Посткапилярные венулы располагаются на кортико-медуллярной границе и в соседней медулле тимуса мышей. Посткапилярные вены с широкими периваскулярными пространствани выявляются в виде двухстеноыных сосудов у животных и человека. У крыс в этих венулах выявляется коллаген типа IV, входящий в состав базальных мембран, а у мышей в фибриллярных компонентах эпителиальных ретикуляных клеток. Эндотелий посткапилярных венул тонкий. Некоторыми исследователями описаны высокие эндотелиальные венулы у мышей и человека.
Посткапилярные венулы непохожи на лимфатические сосуды, так как они не выстилаются эндотелиальными клетками. Скорее они выглядят в результате разделения и растяжения слоев периваскулярной эпителиаьной оболочки так, как будто базальная ламина образует внутреннюю поверхность поскапилярных венул. По существу периваскулярные пространства ограничиваются базальной ламиной, с одной стороны, ламиной аблюминальной поверхности сосудистых эндотелиальных клеток,а с другой, ламиной эпителиальных ретикулярных клеток. Имеющийся коллагеновый матрикс и небольшой ободок цтоплазмы перицитов меду двумя слоями базальных ламин периваскулярнго пространства редуциован по толщине. Ретикулярная стенка периваскулярного пространства не более чем оболочка, состоящая из цитоплазматических отростков эпителиальных ретикулярных клеток. Ретикулярная оболочка не является непрерывной, в ней обнаруживаются щели у животных и человека.
На периферии кортекса и вокруг кровеносных сосудов эпителиальные клетки дают отростки, которые формируют непрерывную отграничивающую оболочку: которая отделяет паренхиму тимуса от соединиельнотканных территорий капсулы, перегородок и кровеносных сосудов. Предполагается, что наружный слой периваскулярного пространства венул является продолжением такой общей ретикулярной сети.
Лимфатические сосуды
В медулле лимфатические сосуды вблизи кровеносных сосудов лучше видны в инволюирующем тимусе. Стенки лимфатических сосудов состоят из токого слоя эндотелия, сопровождаемого ретикулярной соединительной тканью. Просвет их часто забит большим количеством лимфоцитов., тогда как кровеносные сосуды лишены свободных клеток. Люминальная поверхность лимфатических эндотелиальных клеток в основном гладкая, в некоторых случаях обнаруживаются небольшие глобулярные эвагинации и клеточный перикарий слегка выпячен в просвет. Края соседних клеток несколько перерывают друг друга, иногда встречаются характерные для эндотеиальной выстилки карманы. Обнаружены отверстия перваскулярных пространств венул в лимфатические сосуды. Ретикулярная сеть лимфатических сосудов при этом кажется непрерывной с ретикулярной оболочкой периваскулярных пространств. Внутридольковые лимфатические сосуды ымедулле продолжаются в лимфатические сосуды в междольковой соединительной ткани.
Эндотелиальные клетки лимфатических сосудов имеют 3 морфологических типа межклеточных контактов: конец в конец, перекрывание и сцепление пальцев. Базальная ламина лимфатического эндотелия или прерывиста или отсуствует. Анкерные филаменты интимно ассоциируют с albuminal поверхностью лимфатического эндотелия в отличиео от кровеносных сосудов, где имеется непрерывная базальная ламина.
Миграция лимфоцитов
Известно, что тимусные лимфоциты покидают тимус не только через кровеносные сосуды, но и через лимфатические. Обнаружение лимфоцитов в сосудистом эндотелии и периваскулярных пространствах отражате движение этих клеток из тимуса. Во время эмбриональнго развития, однако, клетки гематопоэтических предшественников обнаруживаются мигрирующими из кровеносных и лимфатических сосудов в паренхиму тимуса во время колонизации ими тимуса. Предполагается,что афферентные пути миграции сохраняются. Как проходят лимфоциты между или через эндотелиальные клетки. Показано, что в высоких посткапилярных венулах крыс лимфоциты проходят обоимим способами. Они, по-видимому, мигрируют через дырки и щели наружного эпителиального слоя периваскулярного пространства.
Показано: что лимфоциты, мигрирующие из тимуса челез лимфатические сосуды и венулы, экспрессируют разные антигены основного комплекса гистосовместимости (МНС)
Kato S. Thymic microvascular system (1997) Microscopy Res. & Techn. V.38. N 3. P. 287-299
Секреция молекул,сходных, если не идентичных, гормонам: АСТН. эндорфины, энкефалины, тиротропин, человеческий гонадотропин, эпителиальными клетками делает тимус эндокринным и нейроэндокринным органом. Специфичность эндокринных нейро-имунных сигналов обеспечивается рецепторами с высоким и низким сродством. Тимус (и периферические лимфоидные органы) богато иннервированы ортосимпатическими, парасимпатическими и чувствительными нервными волокнами, которые участвуют в иммунной функции: норэпинефриновое содержимое тимуса и селезенки значительно снижается во время иммунной реакции.
При старении происходит прогрессивная инволюция тимуса, сопровождаемая затуханием функции и постепенной потерей само-толерантности.Инволюция тимуса длительный процесс, который начинается в раннем детстве: очевидно запускается адреналовыми и половыми стероидными гормонами и поддерживается субклиническими аутоиммунными процессами на поздних этапах жизни. У человека наиболее значительные изменения происходят между 30-50 годами, когда кора тимуса почти целиком замещается жиром. Инволюция является скорее всего следствием связанного с возрастом нарушений взаимодействий нейроэндокринной системы с тимусом. Инволюция тимуса обратима и м.б. восстановлена функция Т-клеток при нейроэндокринном замещении гормона роста, тиротропина, Т3.Т4, бета-эндорфина и LH-RH-аналогов. Адреналэктомия или кастрация даже старых крыс ведет к драматическому восстановлению массы и функции тимуса.
Значительная часть эпителиальных клеток тимуса происходит из нервного гребня и характеризуется сложным ганглиозидным содержимым: выявляемым с помощью моноклональных антител А2В5 (CQ ганглиозиды) и tetanus toxin (GD и GT ганглиозиды). Эти маркеры экспрессируются клетками субкортикального слоя и медуллы. Эти же клетки экспресируют нейрон/нейроэндокринный белок PGP9.5
Нейросекреторные пептиды, присутствующие в эпителиальных клетках тимуса
Эпителиальные клетки тимуса помимо нейроэндокринных пептидов секретируют спектр несвязанных уникальных полипептидов, называемых тимусными гормонами (тимопоэтин, тимулин, тимозины и др.), которые управляют некоторыми ступенями интра- и экстратимусной дифференцировки Т-клеток.
Помимо гормональных путей ЦЕС может осуществлять контроль над тимусом и с помощью нервных путей (веточки vagus). На 16-20 неделе развития в тимусе плода человека обнаруживается богатое нервное сплетение.Симпатическая норадренэргическая инервация выявляется по маркерным энзимам. Норадренэргические волокна вступают в железу в сплетения вокруг крупных кровеносных сосудов, формируя субкапсулярное варикозное сплетение и заканчиваясь в кортико-медуллярном соединении. Отсюда они дают свободные веточки в медулла, а немногие индивидуальные варикозные волокна проникают в кортекс. Помимо модулирующей функции на иммунные клетки, адренэргическая иннервция может выполнять и сосудосуживающую функцию. Развивающиеся тимоциты обладают Β2-адренэргическими рецепторами, которые ингибируют пролиферацию тимоцитов и стимулируют их дифференцировку.
Большое , ассоциированное с кровеносными сосудами сплетение содержит ацетилхолинэстеразу и VIP. Это пептидэргические (парасимпатические) нервные волокна . Предполагается, что эпителиальные клетки непосредственно контактируют с нервными окончаниями и вбирают высвобождаемые нейропептиды скорее, чем синтезируют их сами.
Обнаруживаются в тимусе и VIP-экспресирующие лимфоидные клетки (лимфобласты), расположенные вдоль соединительнотканных трабекул вглубине кортекса.
Moll U.M. Functional histology of the neuroendocrine thymus. (1997). Microsc. Res. & Techn. V.38. N 3. P. 300-310
Кодируемый trkA прото-онкогеном (TrkA) белок является важным составляющим рецептора, передающего NGF сигнал высокого сродства. Идентифицирована 2 trkA транскрипта. TrkA может выступать рецептором и для других нейротрофиов, особенно для NT-3.
TrkA полной длины (примено 140 кДа) выявлен в тимусе крыс и человека исключительно в эпителиальных клетках тимуса. TrkA иммунореактивность в основном обнаруживается в клетках субкапсулярных/периваскулярных и медуллярных и лишь единичные клетки в кортексе тимуса человека. Эти клетки обладают многими нейрон-подобными характеристиками (производные нервного гребня). Не выявлено экспрессии TrkA Т-лимфоцитами.
|