Гистофизиология тимуса: клетки и сигнальные молекулы

фото Гистофизиология тимуса: клетки и сигнальные молекулы
Анализ гистофизиологии тимуса принято проводить, основываясь на клеточных популяциях, образующих паренхиму тимуса, указывая при этом, в каких зонах расположены те или иные структуры. Однако обширный материал, полученный различными исследователями, позволяет в настоящее время излагать известные факты, последовательно описывая зоны долек тимуса: субкапсулярную, кортикальную, медуллярную и внутридольковые периваскулярные пространства (ВПП). Субкапсулярная зона представлена сетью эпителиальных клеток, занимает не более четверти ширины коры непосредственно под базальной мембраной долек. В ячейках эпителиальной сети расположены лимфоидные клетки, представленные в основном пре-Т-лимфоцитами (ранними тимоцитами), лимфобластами, и немногочисленные макрофаги.

Сосудистая сеть состоит из капилляров с толстой базальной мембраной и узким перикапиллярным пространством с единичными зрелыми Т-лимфоцитами, В-лимфоцитами, макрофагами, мастоцитами и другими клетками. Эпителиальные клетки светооптически крупные, с округлыми светлыми ядрами, светлой узкой цитоплазмой с множеством тонких отростков.


Лежащие на базальной мембране эпителиальные клетки имеют кубическую, треугольную или уплощенную форму. Недавно с помощью моноклональных антител были идентифицированы, клонированы и детально охарактеризованы стволовые эпителиальные клетки мышиного тимуса, которые несут маркеры медуллярных и кортикальных ТЭК и являются производными эктодермы.

При электронно-микроскопическом исследовании выделяют два типа эпителиальных клеток субкапсулярного слоя.
1. Клетки вытянутой или треугольной формы, формирующие непрерывный слой на базальной мембране, с овальными ядрами размерами 10x5 мкм с инвагинациями, умеренной маргинацией хроматина и крупным ядрышком; в цитоплазме хорошо развита шероховатая эндоплазматическая сеть, встречаются пучки тонофиламентов, пиноцитозные пузырьки, электронно-плотные гранулы диаметром 15-20 им.
2. Клетки звездчатой формы с округлыми ядрами диаметром до 12 мкм с 1-2 ядрышками, малоконденсированным хроматином; в цитоплазме с тонкими отростками немногочисленные тонофиламенты, мультивезикулярные тельца, вакуоли, короткие профили шероховатой эндоплазматической сети, хорошо развитый пластинчатый комплекс, электронно-плотные гранулы диаметром до 100 нм.


Такие клетки могут быть дву- или многоядерными.

Эпителиальные клетки второго типа нередко содержат в своей цитоплазме лимфоциты (феномен эмпериополезиса), а отростки цитоплазмы тесно прилегают к другим лимфоцитам. Полагают, что такие клетки являются клетками-«няньками», которые формируют комплексы с тимоцитами: клетка нянька «окутывает» тимоциты, как полагают, создавая оптимальное микроокружение для их развития. Каждый такой комплекс может содержать до нескольких сотен тимоцитов. Эти клетки отличаются крупными размерами, после выделения из ткани тимуса содержат в своей цитоплазме до 100 и более лимфоцитов, из которых 30-50% находятся в фазе митоза. Наружные субкапсулярные эпителиальные клетки экспрессируют цитокератины 8/18,5/14,4/13,10/11,17,19, ганглиозид А2В5, антиген Thy-1. Они слабо HLA-DR-положительны, экспрессируют молекулы адгезии ICAM-1 (CD54), LFA-3 (CD58), а также рецепторы для цитокинов и ростовых факторов, содержат разные тимические гормоны (в частности, al-, ВЗ-, В4- тимозины, тимопоэтин, гимический сывороточный фактор). Маркером секреторных клеток служит ганглиозидGQ (А2В5).


Так же как медуллярные эпителиальные клетки, ТЭК субкапсулярной зоны экспрессируют мембранную молекулу ТЕ4. Возможно, что они продуцируют полипептид массой 1000 Д — хемоатрактант для пре-Т-лимфоцитов. Гистохимически они характеризуются положительной реакцией на 5'-нуклеотидазу, отрицательной — на щелочную фосфатазу, В-глюкуронидазу и неспецифическую эстеразу. Клетки-«няньки» иммунофенотипически характеризуются антигенами цитокератинов, Thy-1, HLA-DR, но неизвестно, содержат ли они гормоны тимуса.

Клетки-предшественники, поступающие в тимус, лишены маркеров Т-лимфоцитов. Они детерминированы в направлении лимфоидной линии развития, но сохраняют способность дифференцироваться не только в Т-, но и в В-, ТК- и ДК. Однако в процессе дальнейшего развития клетки утрачивают все дифференцировочные потенции, кроме способности созревать в Т-лимфоциты. Тимоциты, населяющие эпителиальное пространство, представляют собой почти исключительно Т-клетки, которые находятся на разных стадиях развития. По экспрессии молекулы CD3, связанной с Т-клеточным рецептором (TCR), и корецепторов CD4 и CD8 различают три основные стадии развития тимоцитов: клетки-предшественники CD3-CD4-CD8-, незрелые тимоциты CD31oCD4+CD8+ и две субпопуляции зрелых тимоцитов CD3hiCD4+CD8- и CD3hiCD4-CD8+. Содержание этих основных разновидностей тимоцитов составляет соответственно 3-5%, 80-85%, 8-10% и 5-7%. Юные формы тимоцитов подразделяют на стадии CD44+CD25-, CD44+CD25+, CD44-CD25+, CD44- CD25- (расположены по степени зрелости).

На стадии CD44+CD25+ под влиянием факторов микроокружения (главным образом, контактных взаимодействий с ТЭК) начинается процесс перестройки генов Т-клеточного рецептора (TCR), свидетельством чего является экспрессия генов RAG. В эмбриональном периоде основным типом клеток, образующихся в тимусе являются Т-лим-фоциты, несущие TCR уб-тииа, тогда как после рождения в тимусе развиваются почти исключительно клетки, несущие TCR аВ-типа. На стадии CD44-CD25+ клеток завершается перестройка гена В-цепи TCR, на поверхности клеток появляется пре-TCR, и они пролиферируют. На стадии CD44-CD25- заканчивается перестройка гена а-цепи TCR, и рецептор вместе с полипетидным комплексом CD3 появляется (в матом количестве) на поверхности клетки вместе с корецепторами CD4 и CD8. Эти начальные этапы развития тимоцитов осуществляются в субкапсулярной зоне тимуса. Помимо эпителиальных и лимфоидных клеток в субкапсулярной зоне встречаются макрофаги, нередко PAS-положительные и содержащие липидные включения, способные выделять IL-1, простагландины и осуществлять фагоцитоз.

Функциональное значение субкапсулярной зоны состоит в создании микроокружения иммигрировавших в тимус костномозговых предшественников Т-лимфоцитов для их пролиферации и начальных этапов созревания. Некоторые авторы, однако, полагают, что пре-Т-лимфоциты поступают в тимус в области кортико-медуллярной границы и лишь затем мигрируют в субкапсулярную зону. Основными факторами микроокружения в этой зоне являются тимические гормоны, IL, факторы роста, выделяемые самими лимфоцитами. Большое значение имеет прямой мембранный контакт, осуществляемый в клетках-«няньках». Роль макрофагов сводится к фагоцитозу погибающих лимфоцитов и, возможно, к активации их пролиферации, так как выделяемые ими цитокины, например IL-1, влияют на созревание и дифференцировку Т-лимфоцитов только на более поздних стадиях. Кортикальная зона (иначе, корковое вещество или кора) состоит из широкопетлистой сети эпителиальных клеток, отростки которой соединены десмосомальными контактами. Различают участки с относительно густой сетью эпителия и участки, где эпителиальные клетки отсутствуют. Эпителий светооптически представлен как светлыми, так и, особенно ближе к медуллярной зоне, темными клетками. С помощью электронно-микроскопического метода выделяют светлые эпителиальные клетки, близкие к субкапсулярным (первого типа) но своей структуре, хотя клегок-«нянек» в этой зоне нет, а также темные клетки — веретенообразные, с длинными отростками, с овальным ядром (с различной плотностью хроматина) и богатой тонофиламентами, митохондриями цитоплазмой. Описаны также темные клетки с ядром треугольной формы, вакуолизированной цитоплазмой, нередко с ли-пидными включениями. Иммуногистохимически эпителиальные клетки этой зоны характеризуются экспрессией антигенов I (А, В, С) и II (DR) классов системы HLA, слабой реакцией с антителами к цитокератинам, чаще не содержат тимических гормонов. Маркером кортикальных ТЭК служит мембранная молекула ТЕЗ.

Во внутренней кортикальной зоне, ближе к кортико-медуллярной границе, находится много макрофагов, их характеристика соответствует описанной выше для субкапсулярных макрофагов. Это крупные, содержащие липиды, PAS-положительные клетки, богатые лизосомами и фаголизосомами. Функциональное значение внутренней кортикальной зоны состоит в дальнейшей дифференцировке поступающих из субкапсулярной зоны ранних тимоцитов. При этом происходит отбор клеток, способных распознавать молекулы главного комплекса гистосовместимости со встроенными в них пептидами, и элиминация потенциально аутоагрессивных Т-лимфоцитов, и созревшие лимфоциты либо эмигрируют из тимуса в области кортико-медуллярной границы, либо переходят в медуллярную зону.

По мере перемещения в глубокие слои коры CD31oCD4+CD8+ тимоциты подвергаются селекции. Поскольку процесс перестройки генов TCR осуществляется в каждой клетке независимо, каждая из них приобретает TCR, уникальный по своей специфичности. В соответствии со своей функцией Т-клетки должны распознавать пептидные фрагменты чужеродных молекул в составе аутологичных молекул МНС. Большая часть рецепторов, формирующихся в результате случайного процесса перестройки генов, не способна распознавать молекулы МНС, а другая часть распознает аутологичные антигены, т. е. аутологичные пептиды в составе аутологичных же молекул МНС. Назначение процесса селекции и состоит в выбраковке клонов тимоцитов, несущих ненужные (не распознающие молекулы МНС) и опасные (аутоспецифические) рецепторы. Первое достигается в результате положительной селекции — поддержки выживания и размножения МНС-специфичных клеток, второе — в результате отрицательной селекции — индукции апоптоза аутоспецифических клонов. Селекция осуществляется при контактных взаимодействиях тимоцитов с ТЭК или — в случае отрицательной селекции — с ДК.

Параллельно с селекцией осуществляется разделение тимоцитов на субпопуляции CD4+CD8- (будущих Т-хелперов) и CD4-CD8+ клеток (будущих цитотоксических Т-лимфоцитов). Ко-рецептор CD4 сохраняется на тимоцитах, распознающих пептид в составе молекул МНС II класса, а ко-рецептор CD8 — на клетках, распознающих пептиды в составе молекул МНС I класса. Такое распределение соответствует сродству молекул CD4 и МНС II класса, а также молекул CD8 и МНС I класса. Таким образом, под влиянием прямого контакта с ТЭК, возможно, с макрофагами, а также гуморальных факторов, вырабатываемых клетками микроокружения тимуса, во внутренней кортикальной зоне происходит окончательная антиген-независимая дифференцировка и становление аутотолерантности Т-лимфоцитов. Медуллярная зона (иначе, мозговое вещество или медулла) представлена более густой (чем кортикальная зона) сетью крупных эпителиальных клеток, отростки которых соединяются с помощью десмосомальных контактов, но меньшим, по сравнению с корой, количеством Т-лимфоцитов, а также большим числом клеток мезенхимального происхождения — интердигитирующих клеток и макрофагов. Медуллярные ТЭК несут мембранную молекулу ТЕ4, маркером секреторных ТЭК служит ганглиозид GQ (А2В5).

Медуллярная зона характеризуется также наличием тимических телец (или телец Гассаля). Скорее всего, в медулле отсутствует гематотимический барьер, так как в ней найдены фенестрированные капилляры, а эпителиальные клетки не образуют сплошного слоя по ходу базальных мембран вокруг ВПП. При светооптическом исследовании в медуллярной зоне выявляются два типа эпителиальных клеток — «темные», образующие сеть, и более крупные — «светлые», иногда окружающие ВПП и формирующие тимические тельца. Проведенные электронно-микроскопические исследования показали, что преобладают эпителиальные клетки «темного» типа с ядрами овальной или неправильной формы диаметром 5-7 мкм, с умеренно конденсированным хроматином, эксцентрично расположенным ядрышком, обильной цитоплазмой, богатой органеллами, пучками тонофиламентов, различными вакуолями, полирибосомами, хорошо развитым гладким и шероховатым эндоплазматическим ретикулумом, единичными лизосомами.

Вакуоли в этих клетках содержат умеренно электронно-плотный материал, лизосомы — мембраноподобные тельца. Встречаются «темные» эпителиальные клетки, сходные с теми, которые описаны в кортикальной зоне. Рядом с тимическими тельцами встречаются три типа клеток, которые по своим характеристикам ближе к «светлым», чем к «темным», клеткам. Первый тип отличается полигональной формой, ядрами диаметром до 15 мкм, с маргинально конденсированным хроматином, большим количеством тонофиламентов; второй тип содержит крупные интраплаз-матические вакуоли, часто с умеренно электронно-плотным содержимым; для третьего типа характерны ядра с инвагинациями и наличием микроворсин на поверхности клеток.


Оцените статью: (12 голосов)
4 5 12

Cтатьи из раздела Геронтология:


Методология исследования тимуса человека и животных при старении
Нейроиммуноэндокринная регуляция пролиферативной активности тимоцитов человека
Нейроэндокринная регуляция функционирования тимуса
Основные нейроиммуноэндокринные сигнальные молекулы тимуса
Пептидергическая геропротекция тимуса при преждевременном старении
Пептидергическая регуляция функций периферических Т-лимфоцитов
Пептидергическая регуляция функций тимоцитов
2007-2017 © Copyright ООО «МЕДКАРТА». Все права на материалы, находящиеся на сайте medkarta.com,
охраняются в соответствии с законодательством РФ, в том числе, об авторском праве и смежных правах.