Основные нейроиммуноэндокринные сигнальные молекулы тимуса

фото Основные нейроиммуноэндокринные сигнальные молекулы тимуса
Среди нейроиммуноэндокринных сигнальных молекул тимуса различают собственно тимические гормоны, биогенные амины и пептидные гормоны, синтезируемые в APUD-клетках, лимфоцитах и клетках микроокружения; короткоранговые пептидные мессенджеры (цитокины, хемокины, интегрины, молекулы адгезии и другие факторы). Такой широкий спектр гормонально-активных молекул, синтезируемых в тимусе, отражает его центральную роль в нейроиммуноэндокринной регуляции гомеостаза. Нейропептиды продуцируются разнообразными клетками организма. В тимусе их главным источником являются секреторные ТЭК, происходящие из нервного гребня и несущие ганглиозид GQ. У крыс маркерами тимусных клеток — продуцентов нейропептидов — являются молекула адгезии L1, тирозингидроксилаза, продукт гена 9.5, фактор роста нервов, CGRP, кислый белок глиальных фибрилл, виментин, ганглиозиды нервного гребня, а также маркеры нейроэндокринных клеток А2В5, тимозин 4В. Указанные маркеры выявлены в субкапсулярной зоне всех отделов тимуса взрослых особей; они экс-прессированы в удлиненных, сферических и звездчатых А2В5+ клетках. Секреторная активность клеток тимуса, продуцирующих нейро-пептиды, находится под контролем цитокинов (IL-1, ИНФу).

Под влиянием фактора роста нервов, IL-6 и эпидермального фактора роста (ЭФР) удается усилить активность этих клеток и направить дифференцировку ТЭК или иных клеток-предшественников, происходящих из нервного гребня, в направлении клеток-продуцентов нейропептидов, а также нейрональных клеток.


Среди результатов действия ЭФР — усиление экспрессии гена тромбоспондина 1, который в значительной степени опосредует эффекты ЭФР в тимусе, индуцируя пролиферацию нервных клеток, экспрессию молекул адгезии этих клеток N-CAM; он способен взаимодействовать с интегринами a4В1 и a5В1 поверхности тимоцитов. Кроме того, ЭФР усиливает выработку нейротрофинов BDNF и NT4, которые обеспечивают выживаемость этих клеток. Наконец, под влиянием ЭФР усиливается выработка цитокинов группы IL-6, которые действуют на клетки как иммунной, так и нервной системы. Таким образом, под влиянием ЭФР в тимусе включается нейроиммунная сеть, которая вызывает изменения в микроокружении тимуса с увеличением доли нейроэндокринных элементов, способствует выживанию и, возможно, развитию тимоцитов.

По данным разных авторов, ТЭК продуцируют соматостатин, вазопрессин, окситоцин, арг-вазопрессин, мет-энкефалин, В-эндорфин, VIP. Тимоциты секретируют мет-энкефалин, p-эндорфин, VIP (но не соматостатин, вазопрессин и окситоцин), а макрофаги тимуса — соматостатин. На клетках тимуса имеются и рецепторы нейропептидов, что обусловливает их разнообразные эффекты в этом органе. Так, на ТЭК обнаружены рецепторы соматостатина двух типов — sstl и sst2A, на Мф — одного — sst2A, на тимоцитах — трех — sst2A, sst2B, sst3. Рецептор sst2A преобладает на незрелых (CD2+CD3-), sst3 — на промежуточных и зрелых (CD3+) тимоцитах. Действуя на ТЭК, соматостатин стимулирует выработку СТГ и тем самым усиливает пролиферацию ТЭК.


Соматостатин обусловливает повышение клеточности тимуса в органной культуре. При связывании с рецепторами тимоцитов соматостатин подавляет их пролиферацию, а через рецепторы sst3 могут передаваться сигналы к апоптозу. Соматостатин способствует также созреванию тимоцитов и их миграции, а также выработке ими цитокинов. Экспрессия на ТЭК рецепторов соматостатина sstl и sst2A (особенно последнего) снижается с возрастом; полагают, что это имеет прямое отношение к возрастной инволюции тимуса.

Другим нейропептидом, способствующим повышению клеточное -ти в органной культуре тимуса, является субстанция Р. Ген предшественника субстанции Р препротахикинина 1 экспрессируется в зрелых CD4-CD8+ и CD4+CD8- клетках мозгового слоя тимуса, особенно в клетках, несущих молекулу CD5: до 40% таких клеток не только экспрессируют ген, но и секретируют субстанцию Р, особенно при стимуляции через Т-клеточный рецептор. Тимоциты экспрессируют рецепторы вазопрессина, окситоцина, В-эндорфина. Судя по стимулирующему действию антител к окситоцину, этот нейропептид ингибирует выработку IL-6 и ЛИФ клетками тимуса. В то же время он стимулирует пролиферацию тимоцитов. Окситоцин рассматривается как групповой доминантный пептид, ответственный за индукцию толерантности к группе родственных пептидов. Нейропептид Y и кальцитонин оказывают в органной культуре тимуса действие, противоположное эффекту окситоцина и субстанции Р, снижая численность клеток культивируемого тимуса. Эти же факторы ослабляют щелевые контакты между ТЭК, тогда как VIP усиливает их.


Два типа рецепторов VIP — конститутивный и индуцированный — присутствуют на тимоцитах, преимущественно юных (CD4-CD8-). VIP подавляет спонтанную и индуцированную пролиферацию тимоцитов, их апоптоз, вызванный ГК, и миграцию, а также усиливает дифференцировку CD4+CD8- клеток. Экспрессия VIP в тимоцитах усиливается при стимуляции клеток митогеном. Многие эффекты VIР опосредованы через повышение уровня внутриклеточного цАМФ. На тимоцитах обнаружены рецепторы других пептидов семейства VIP, в частности СGRP.

Гемокинин 1, представитель семейства тахикининов, усиливает пролиферацию предшественников Т-клеток, повышает число тимоцитов в органной культуре эмбрионального тимуса. Антагонисты тахикинина ослабляют заселение такой культуры. Особенно сильно снижается содержание юных CD44+CD25+, а также зрелых медуллярных тимоцитов. Нейрокинин, рецепторы которого (NK-1R) экспрессируются на медуллярных CD5+ тимоцитах, защищает тимоциты от спонтанного и индуцированного его антагонистом (SR140333) апоптоза, усиливает КонА-индуцированную пролиферацию, экспрессию CD25 и выработку IL-2. Таким образом, при всей неполноте картины участия нейротрансмиттеров, в частности нейропептидов, в регуляции внутритимусных процессов, очевидно, что эти факторы встроены в комплексную регуляцию тимуса, осуществляемую гуморальными факторами, как продуцируемыми в тимусе, так и доставляемыми в него с кровью.

Тимические гормоны. Под истинными гормонами тимуса понимают пептидные субстанции, отвечающие следующим критериям: они вырабатываются преимущественно или исключительно в тимусе, имеют отношение к функции тимуса (участвуют в развитии Т-лимфоцитов) и присутствуют в кровотоке.


В 70-е гг. XX в. была установлена первичная структура и осуществлен химический синтез большинства гормонов тимуса, известных к настоящему времени. Описано много биологических эффектов тимусных гормонов, однако до сих пор точно не выяснены их молекулярные мишени. Не до конца решен вопрос о степени их специфичности для тимуса и о соотношении их функций, реализуемых вне тимуса и внутри него. Наконец, остаются нерешенными многие вопросы, касающиеся биосинтеза и процессинга гормонов тимуса. Достоверно показано, что гормоны тимуса не только не могут заменить отсутствующий тимус, но и реализовать его ключевые функции, связанные с развитием Т-лимфоцитов. В связи с этим высказывается мысль о существовании некоего «уникального гормона тимуса», участвующего в реализации функций тимуса, однако существование такого гормона представляется сомнительным. Показано, что тимические гормоны локализованы именно в различных вакуолях, а не в электронно-плотных гранулах, как это считалось ранее. При ингибировании секреции тимических гормонов по принципу обратной связи вакуоли расширяются, в них накапливается электронно-плотный материал и миелиноподобные тельца, а иммуногистохимически гормоны перестают выявляться. Наоборот, при падении уровня тимических гормонов в крови через определенное время увеличивается число содержащих их эпителиальных клеток и уровень тимических гормонов в крови нормализуется.

В настоящее время к истинным гормонам тимуса относят: тимулин, al-тимозин, являющийся продуктом процессинга протимозина а, тимопоэтины I и II, а также их активный пентопептидный фрагмент — тимопентин, ТР-5.


Все перечисленные факторы в настоящее время получают синтетически. В той или иной степени все они апробированы как средства иммунотерапии. Тимулин — нанопетид, для которого не установлена молекула-предшественник и, соответственно, структурный ген. Тимулин проявляет активность только при условии комплексирования с ионами Zn2+. Поставщиком Zn2+ для тимулина служит металлотионеин, продуцируемый ТЭК. Тимулин устойчив к протеолизу, его структура консервативна: последовательность аминокислотных остатков тимулина у разных млекопитающих идентична. Первым из тимусных гормонов в сыворотке крови был обнаружен именно тимулин: его первое название — тимусный гуморальный фактор. В крови тимулин связан с белком-носителем, имеющим молекулярную массу 40-50 кД, в сыворотке крови может также присутствовать белок — ингибитор тимулина. В ходе многочисленных экспериментов было показано, что тимус является единственным источником тимулина, а при проведении тимэктомии тимулин полностью исчезает из кровотока.

al-тимозин выделен из тимозина V — первого активного препарата на основе частично очищенного экстракта тимуса. В настоящее время установлено, что al-тимозин представляет собой N-концевой фрагмент внутриклеточного белка протимозина а. В состав молекулы протимозина а входит 113 остатков, его N-концевая половина более консервативна, чем С-концевая. Именно из N-конца с участием протеаз выщепляются молекулы al-тимозина (28 остатков) и all-тимозина (35 остатков). Выявлена гомология протимозина а и его N-концевых производных с рядом белков, включая а2-интерферон и белок р17 ВИЧ-1. Протимозин а является широко распространенным белком, имеющим отношение к ремоделированию хроматина и регуляции митоза. Процессинг этой молекулы, обусловленный активностью лизосомальной аспарагинIL эндонуклеазы и приводящий к образованию al-тимозина, по-видимому, в тимусе реализуется в большей степени, чем вне его. Тем не менее образование al-тимозина обнаружено в нервной системе — в сводчатом теле и срединной выпуклости. Сам протимозин а индуцирует образование al-тимозина моноцитами.

Тимопоэтины выделены из экстракта тимуса и первоначально охарактеризованы по их влиянию на нервно-мышчную проводимость (свойственна в большей степени тимопоэтину I) и дифференцировку Т-клеток (сильнее проявляется у тимопоэтина II). Эти молекулы отличаются тремя остатками (1, 2,43). Еще в 70-е гг. XX в. была установлена структура активного пентапептида 32-36, воспроизводящего влияние целых молекул на Т-лимфоциты). Этот пептид был назван тимопенти-ном, или ТР-5. Вскоре его обнаружили в экстрактах тимуса. В настоящее время в клиниках и научно-исследовательских лабораториях используется ТР-5, а не целые молекулы тимопоэтинов. Возможно, к гормонам тимуса может быть отнесен тимусный гуморальный фактор (ТГФ), представляющий собой комплекс пептидов тимуса, широко известеный как препарат, используемый при лечении опухолей и гепатита В, хотя достоверные сведения о присутствии ТГФ в кровотоке отсутствуют. Активная фракция этого препарата — ТГФу2 — выделена, охарактеризована и синтезирована и представляет собой пептид состава Ac-Leu-Glu-Asp-Gly-Pro-Lys-Phe-Leu-CH2Cl.

Изучение биологических эффектов гормонов тимуса затруднено из-за отсутствия четких данных относительно их рецепторов. В разное время были описаны поверхностные структуры клеток, специфически связывающие основные гормоны тимуса. В частности, было установлено, что al-тимозин/протимозин а могут использовать общие рецепторы с а-интерферонами. Однако рецепторы гормонов тимуса так и не были четко охарактеризованы; моноклональные антитела к ним не были получены. Судя по наличию эффектов in vitro, гормоны тимуса действуют на тимоциты и ТЭК, выступая, вероятно, в качестве ко-факторов при индукции многих внутритимусных процессов. Вероятно, они регулируют выработку цитокинов, других гормонов и нейроэндокринных факторов внутри тимуса. В последнее время проявляется тенденция к сближению гормонов тимуса с нейропептидами.

Считается, что основные клетки-мишени этих гормонов находятся вне тимуса. Это — Т-лимфоциты, недавно мигрировавшие из тимуса и не получившие полный набор функциональных качеств, свойственных периферическим наивным Т-лимфоцитам, в частности способности интенсивно продуцировать IL-2 при активации. Действительно, тимулин и другие гормоны тимуса усиливают выработку IL-2 активированными Т-клетками, а также экспрессию рецепторов для IL-2. Спектр эффектов этих гормонов достаточно широк, но недостаточно хорошо изучен, однако он, помимо действия на Т-лимфоциты и опосредуемые ими процессы, еще и усиливает активность естественных киллеров, а также стимулирует эффекты, опосредуемые макрофагами и В-клетками (как правило, при участии Т-лимфоцитов). В общем виде, действие гормонов тимуса можно охарактеризовать как способность корригировать индуцированные иммунодефицитные состояния (в частности, возрастные иммунодефицита) и регулировать иммунные процессы, особенно при иммунопатологии.

Иммунофлуоресцентным методом было показано, что гормоны тимуса вырабатываются и секретируются субкапсулярными и медуллярными ТЭК, причем тимулин, al-тимозин и тимопоэтин вырабатываются одними и теми же клетками. Это — те же секреторные клетки тимусного эпителия, экспрессирующие ганглиозид GQ, которые вырабатывают нейропептиды и цитокины (IL-1). В длительных клеточных культурах ТЭК тимулин, al-тимозин и тимопоэтин вначале (на 6-е сутки) выявляется менее чем в 10% ТЭК (в цитоплазматических гранулах), а к 12-м суткам доля клеток, содержащих гормоны (с гомогенным окрашиванием цитоплазмы), достигает 70-80%; в более поздние сроки доля клеток, содержащих гормоны, падает. Основным путем секреции тимулина является Са-зависимый экзоцитоз, стимулируемый ионами цинка.

Поскольку тимэктомия не приводит к исчезновению из циркуляции ни одного из тимусных гормонов, кроме тимулина, считается, что только тимулин является гормоном, специфичным для тимуса. Содержание гормонов тимуса в циркуляции изменяется с возрастом. Максимальный уровень выработки гормонов тимуса наблюдается в раннем возрасте — до начала полового созревания. С возрастом секреторная активность ТЭК и концентрация гормонов тимуса в сыворотке крови снижаются. Снижение секреторной активности играет ключевую роль в возрастном влиянии тимуса на иммунную систему. Было показано, что введение гуморальных факторов тимуса ослабляет возрастные нарушения в иммунной системе. В отношении al-тимозина существуют некоторые противоречия: по одним данным, его содержание в сыворотке крови с возрастом не изменяется, по другим — закономерно снижается, причем у человека снижение его уровня (как и уровня другого гормона тимуса, тимопоэтина) в циркуляции регистрируется уже в 10-летнем возрасте. Большой объем исследований, посвященных возрастной динамике тимулина, позваляет четко установить, что уровень тимулина в крови человека достигает максимума к 5-10 лет, затем снижается до 36 лет, после чего стабилизируется на очень низком уровне до 80 лет. ТЭК от старых животных секретирует in vitro примерно столько же тимулина, сколько выделяют его ТЭК молодых животных, но он функционально неполноценен, поскольку не содержит ионов Zn2+. С помощью азатиопринового теста гормоны тимуса выявлены в моче.


Оцените статью: (9 голосов)
4.44 5 9
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.