Лимфоидная система

Лимфоидная система

РЕФЕРАТ

ЛИМФОИДНАЯ СИСТЕМА

Клетки, участвующие в иммунном ответе, для наиболее эффективного функционирования действуют в составе специализированных тканей и органов, образующих вместе лимфоидную систему.

Лимфоидные ткани входят в состав первичных и вторичных лимфоидных органов и образований.

Функциональные клетки лимфоидной системы представлены лимфоцитами, вспомогательными клетками и в некоторых тканях эпителиальными клетками. Все эти клетки функционируют в составе либо обособленных, окруженных капсулой лимфоидных органов, либо диффузных образований. Основные лимфоидные органы и ткани подразделяют на первичные и вторичные.

Первичные лимфоидные органы

Первичные лимфоидные органы служат основным местом развития лимфоцитов. Здесь лимфоциты дифференцируются из стволовых лимфоидных клеток, размножаются и созревают в функциональные клетки. У млекопитающих Т-клетки созревают в тимусе, а В-лимфоциты -- в печени плода и в костном мозге. Птицы имеют особое место образования В-клеток -фабриииеву сумку. Именно в первичных лимфоидных органах формируется репертуар специфичностей лимфоцитарных антигенсвязываюших рецепторов и лимфоциты приобретают, таким образом, способность распознавать любые антигены, с которыми организм может столкнуться в течение жизни. Далее эти клетки подвергаются отбору на толерантность к аутоантигенам, после чего уже в периферических лимфоидных органах или образованиях распознают только чужеродные антигены. В тимусе, кроме того, Т-клетки «учатся» узнавать собственные молекулы МНС. Вместе с тем известно, что некоторые типы лимфоцитов развиваются вне первичных лимфоидных органов.

Вторичные лимфоидные органы

Вторичные лимфоидные органы и образования представлены селезенкой, лимфатическими узлами и лимфоидной тканью слизистых оболочек, включая миндалины глоточного кольца и пейеровы бляшки подвздошной кишки. Вторичная лимфоидная ткань -- это то микроокружение, в котором лимфоциты могут взаимодействовать с антигенами, между собой и со вспомогательными клетками. Для возникающего здесь иммунного ответа необходимы фагоцитирующие макрофаги, антигенпрезентирующие клетки, а также зрелые Т- и В-лимфоциты.

ПЕРВИЧНЫЕ ЛИМФОИДНЫЕ ОРГАНЫ

Тимус - место размножения и созревания Т-клеток

У млекопитающих тимус состоит из двух долей и расположен в грудной полости, над сердцем и крупными кровеносными сосудами. Каждая его доля состоит из долек, разделенных между собой соединительнотканными перегородками. Внутри каждой дольки лимфоидные клетки образуют наружную, корковую зону и внутреннюю, мозговую зону. В плотно заполненной корковой зоне преобладают относительно незрелые пролиферируюшие тимоциты; в мозговой зоне находятся их более зрелые формы, в расположении которых виден градиент клеточной дифференцировки от корковой зоны к мозговой. Созревшие тимоциты мозговой зоны экспрессируют маркер CD44, отсутствующий на кортикальных тимоцитах. Этот маркер представляет собой рецептор, связывающий гиалуронат и другие компоненты внеклеточного матрикса соединительной ткани; он выявляется на всех циркулирующих, но не на оседлых лимфоцитах. Основу структуры тимусных долек составляет сеть эпителиальных клеток, которым принадлежит существенная роль в дифференцировке костномозговых предшественников тимоцитов, приводящей к образованию зрелых Т-лимфоцитов.

В тимусных дольках различают три типа эпителиальных клеток.

По взаиморасположению, структуре, функции и фенотипу маркеров можно выделить не менее трех типов эпителия тимусной дольки. Основу корковой зоны образует сеть кортикальных эпителиальных клеток, и, кроме того, в ней присутствуют эпителиальные клетки-няни; в мозговой зоне эпителиальные клетки расположены главным образом в виде плотных скоплений -- кластеров. Помимо этих клеток, в корковой же зоне, преимущественно на переходе ее в мозговую, присутствуют разветвленные клетки, переплетенные отростками -- дендритные интердигитатные клетки, ИДК -- и макрофаги. Поступление клеток в тимус и их выход из него происходит по дольковым венулам с высоким эндотелием. Все эпителиальные клетки, ИДК и макрофаги экспрессируют на поверхности молекулы МНС, важные для развития и отбора Т-клеток.

Мозговая зона тимусных долек содержит тельца Гассаля. Функция их остается неизвестной; как установлено, они состоят из деградирующих эпителиальных клеток, богатых высокомолекулярными кератинами.

Тимус млекопитающих претерпевает по мере созревания и старения организма обратное развитие. У человека оно начинается в период полового созревания и продолжается до конца жизни. Возрастная инволюция прежде всего захватывает корковую зону долек вплоть до полного ее исчезновения, при сохранности мозговой зоны. Атрофия корковой зоны обусловлена чувствительностью кортикальных тимопитов к кортикостероидным гормонам надпочечников. Например, атрофию тимуса вызывают все состояния, сопряженные с повышенной секрецией стероидов, в частности беременность и стресс. Однако генерация Т-клеток в тимусе может происходить и у взрослого индивида, хотя с низкой частотой.

Участки размножения и созревания В-клеток

Развитие В-клеток происходит в печени плода, а после рождения - в костном мозге.

В-клетки образуются из стволовых клеток в островках гемопоэтической ткани печени и костного мозга плода, а также постнатального костного мозга. Кроме развивающихся В-клеток, в постнатальном костном мозге присутствуют зрелые плазматические и Т-клетки. Следовательно, у человека костный мозг функционирует и как важный вторичный лимфоидный орган.

У птиц дифференцировка В-клеток происходит в фабрициевой сумке, складки которой содержат лимфоидные фолликулы, имеющие корковую и мозговую зоны.

ВТОРИЧНЫЕ ЛИМФОИДНЫЕ ОРГАНЫ И ОБРАЗОВАНИЯ

Из первичных лимфоидных органов образовавшиеся здесь лимфоциты перемещаются во вторичные, периферические лимфоидные ткани плотно структурированные, инкапсулированные органы и бескапсульные скопления. Не окруженные капсулой островки лимфоидной ткани, расположенные большей частью в слизистых оболочках, названы лимфоидной тканью слизистых оболочек.

Функции лимфоидной ткани слизистых оболочек отличаются от функций других органов лимфоидной системы в иммунном ответе.

Селезенка отвечает на антигены, находящиеся в крови. Лимфатические узлы защищают организм от антигенов, проникающих через кожу или слизистые оболочки и затем транспортируемых с лимфой по лимфатическим сосудам. Иммунный ответ на проникшие такими путями антигены складывается из секреции антител в кровоток и из местных клеточных реакций. В отличие от этого лимфоидная ткань слизистых оболочек защищает именно слизистые. В ЛТС происходит примирование, т. е. первый контакт иммунных клеток с антигеном, поступающим с поверхности эпителия. Лимфоидная ткань присутствует в слизистой оболочке кишечника, дыхательных путей и мочеполовых путей. Основной эффекторный механизм местного иммунного ответа на уровне слизистой оболочки -- это секреция и транспорт секреторных антител класса IgA непосредственно на поверхность ее эпителия. Не удивительно, что большая часть лимфоидной ткани организма находится в слизистых оболочках и особенно обильно представлена в кишечнике, поскольку через слизистые оболочки и проникают в основном антигены извне. По той же причине антитела IgA представлены в организме в наибольшем количестве относительно других изотопов антител.

Инкапсулированные вторичные лимфоидные органы

Селезенка. Селезенка расположена в левом верхнем квадранте брюшной полости, позади желудка и вплотную к диафрагме. У взрослого человека она имеет размеры примерно 13 ч 8 см и массу 180--250 г. Снаружи селезенка покрыта соединительнотканной капсулой из пучков коллагеновых волокон, которые проникают в паренхиму органа, образуя короткие перекладины. Вместе с ретикулярной стромой они создают структурный каркас для массы заполняющих селезенку разнообразных клеток. В селезенке различают два основных типа ткани: красную пульпу и белую пульпу.

Белая пульпа. Белая пульпа состоит из лимфоидной ткани, образующей вокруг центральных артериол периартериолярные лимфоидные «муфты». В ПАЛМ имеются Т- и В-клеточные области: Т-клетки непосредственно окружают центральную артериолу, тогда как В-клетки могут образовывать первичные, «нестимулированные» фолликулы или вторичные, «стимулированные» фолликулы, содержащие центры размножения с клетками иммунологической памяти. В центрах размножения присутствуют также фолликулярные дендритные клетки и фагоцитирующие макрофаги. В краевой зоне, расположенной над мантией, локализованы специализированные макрофаги и субпопуляции В-клеток, отвечающих на тимус-независимые антигены II типа, например на полисахариды. Макрофаги и фолликулярные дендритные клетки в селезенке презентируют антигены В-клеткам. По входящим в краевую зону капиллярным ответвлениям центральной артериолы В-клетки и другие лимфоциты могут свободно поступать в ПАЛМ и покидать ее. Отдельные субпопуляции лимфоцитов, в частности, созревающие плазмобласты, могут проходить через краевую зону в красную пульпу по сосудистым перемычкам.

Красная пульпа. Эта ткань образована венозными синусоидами и клеточными тяжами, пространство между которыми заполняют оседлые макрофаги, эритроциты, тромбоциты, гранулоциты, лимфоциты и многочисленные плазматические клетки. Отметим, что помимо своих иммунологических функций селезенка выполняет функцию депонирования тромбоцитов, эритроцитов и гранулоцитов. В ней также разрушаются отжившие тромбоциты и эритроциты. Этот процесс, называемый гемокатерезом, протекает в красной пульпе. Осуществление депонирования и гемокатереза обеспечено особым строением кровеносной системы в селезенке. Окруженные ПАЛМ центральные артериолы оканчиваются капиллярами, которые свободно открываются в тяжах красной пульпы. Вследствие этого циркулирующие клетки, достигнув тяжей, задерживаются в них. Здесь макрофаги распознают и фагоцитируют отжившие тромбоциты и эритроциты. Не поглощенные и не разрушенные клетки крови возвращаются в кровоток, протискиваясь сквозь несплошную эндотелиальную выстилку венозных синусоидов через щели между клетками, свободно пропускающие поток плазмы.

Лимфоузлы и лимфатическая система

Лимфатические узлы составляют часть системы, которая «вылавливает» антигены из тканевой жидкости и лимфы во время ее протекания от периферии к грудному протоку через главные лимфатические коллекторы. Лимфоузлы обычно расположены в местах разветвления лимфатических сосудов. В стратегических пунктах системы -- шейной, подмышечной и паховой областях, средостении и брюшной полости -- они образуют скопления, собирающие лимфу из соответствующих поверхностных и глубоких областей тела. Лимфоузлы, расположенные поверхностно и называемые подкожными, защищают кожу. Висцеральные лимфоузлы осуществляют защиту слизистых оболочек дыхательных путей, пищеварительного тракта и мочеполовых путей.

Лимфатические узлы человека -- это образования округлой или бобовидной формы, диаметром 2--8 мм, с углублением для входа и выхода кровеносных сосудов, называемым воротами. Лимфа поступает в узел по нескольким приносящим лимфатическим сосудам и выходит из него по единственному выносящему лимфатическому сосуду через ворота. Снаружи лимфоузел покрыт капсулой из коллагеновых волокон. Радиально расположенные перегородки -- трабекулы -- вместе с тяжами ретикулярного остова поддерживают заполняющие узел разнообразные клетки. В лимфоузле различают В-клеточную корковую область, или кортекс, Т-клеточную область и центральную область. Последняя образована клеточными тяжами, содержащими Т- и В-лимфоциты, плазматические клетки и макрофаги.

Паракортикальная область содержит много переплетенных отростками клеток, экспрессирующих в большом количестве поверхностные антигены МНС класса II. Эти клетки собираются здесь, мигрируя из кожи или из слизистых оболочек и транспортируя при этом в лимфоузлы пропессированные антигены из наружных покровов тела и слизистых оболочек. Основная масса лимфоидной ткани лимфатического узла сосредоточена в корковой и паракортикальной областях. Мозговая область образована тяжами, которые разграничивают лимфатические синусы, собирающие лимфу в краевой синус и далее в выносящий лимфатический сосуд. Вдоль синусов, большей частью в мозговой области, расположены клетки, фагоцитирующие детрит. В процессе протекания лимфы через лимфоузел из приносящих лимфатических сосудов в выносящий, эти фагоцитарные клетки вылавливают из нее корпускулярные антигены и транспортируют их в собственно лимфоидную ткань лимфатического узла.

В корковой области содержатся скопления В-клеток, образующих первичные и вторичные фолликулы, тогда как в паракортикальной области находятся главным образом Т-клетки. Вследствие этого после инъекции любого Т-зависимого антигена в кожу или слизистую оболочку в паракортикальной области лимфоузла, дренирующего место введения, наблюдается активная пролиферация Т-клеток. Еще одно доказательство именно такой локализации Т-клеток демонстрируют больные с наследственной аплазией тимуса, у которых паракортикальные области лимфоузлов содержат меньше клеток, чем в норме. Подобные явления наблюдаются у неонатально тимэктомированных или наследственно бестимусных мышей и крыс.

Центры размножения можно обнаружить во вторичных фолликулах лимфоузлов, стимулированных антигеном. Они сходны с центрами размножения в В-клеточных областях селезеночных ПАЛМ и ЛТС. Большие и малые клетки фолликулярных центров размножения названы центробластами и центроцитами. У пролиферирующих В-клеток в центрах размножения ядро имеет характерную расщепленную форму, что служит ценным признаком для дифференциальной диагностики некоторых злокачественных лимфо-пролиферативных заболеваний, таких как центробластно-центроцитарные лимфомы, возникающие из этих клеток.

Центры размножения окружены мантией из лимфоцитов. На В-клетках в зоне мантии сопряженно экспрессируются поверхностные IgM и IgD. Мантия большинства вторичных фолликулов имеет утолщение со стороны капсулы лимфоузла. Кроме В-клеток, во вторичных фолликулах содержатся фолликулярные дендритные клетки, некоторое количество макрофагов и небольшое число Т-клеток CD4+, которые взаимодействуют с дендритными клетками центров размножения. Все перечисленные клетки вместе со специализированными макрофагами краевого синуса способствуют, по-видимому, возникновению В-клеточного иммунного ответа, в частности развитию иммунологической В-клеточной памяти -- одной из главных функций центров размножения.

Лимфоидная система слизистых оболочек

Лимфоидная ткань слизистых оболочек

Скопления бескапсульной лимфоидной ткани можно обнаружить в собственной пластинке слизистых оболочек и в подслизистой ткани желудочно-кишечного тракта, дыхательных и мочеполовых путей. Лимфоидные клетки образуют в них одиночные или агрегированные скопления с центрами размножения. Так, в миндалинах человека, где содержание лимфоидной ткани значительное, часто присутствуют крупные вторичные фолликулы; они перемежаются Т-клеточными зонами, через которые проходят венулы с высоким эндотелием. Миндалины, названные в соответствии с их расположением нёбными, глоточными и язычными, образуют кольцо Вальдейера. Аналогичные лимфоидные образования прилежат к слизистой оболочке, выстилаюшей бронхи и мочеполовые пути. Сами слизистые оболочки пищеварительной, дыхательной и мочеполовой систем содержат дендритные клетки, необходимые для поглощения, процессинга и транспорта антигенов в регионарные лимфоузлы. Скопления лимфоидной ткани, расположенные в собственной пластинке слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта, часто распространяются в подслизистый слой. Они имеют форму одиночных фолликулов или сгруппированных узелков, как, например, в червеобразном отростке слепой кишки. Пейеровы бляшки обычно встречаются в нижней части подвздошной кишки. Покрывающий их эпителий кишечника способен транспортировать антигены и микробы в лимфоидную ткань. Эту специализированную функцию выполняют особые эпителиальные клетки, рассеянные среди энтероцитов; они названы М-клетками, поскольку их обращенная в просвет кишечника поверхность образует многочисленные микроскладки. В базолатеральной области М-клеток имеются глубокие инвагинации плазматической мембраны -- карманы, в которых располагаются В- и Т-лимфоциты, дендритные клетки и макрофаги. Антигены и микробы подвергаются трансцитозу в эти карманы и далее в организованную субэпителиальную лимфоидную ткань слизистой оболочки. М-клетки встречаются не только в участках пейеровых бляшек, но и в других лимфоидных образованиях слизистых оболочек.

При местном гуморальном иммунном ответе на уровне слизистой оболочки происходит образование антител в основном изотипа JgA. Секреторные IgA -- это антитела, способные проникать через мембраны эпителиальных клеток для обеспечения защиты от патогенных микробов.

Лимфоциты слизистых оболочек

Дополнительно к организованной лимфоидной ткани, образующей единую систему ЛТС, в слизистой оболочке желудка, кишечника, верхних и нижних дыхательных путей и некоторых других органов присутствует множество рассеянных лимфоцитов и плазматических клеток. Лимфоциты обнаруживаются в соединительной ткани собственной пластинки и в эпителиальной выстилке.

Среди лимфоцитов собственной пластинки преобладают активированные Т-клетки, но в значительном количестве присутствуют также активированные В-клетки и плазмоииты. Эти плазматические клетки секретируют антитела преимущественно изотипа IgA, транспортируемые через клетки эпителия и высвобождаемые в просвет органа.

Внутриэпителиальные лимфоциты представлены в основном Т-клетками, отличными по фенотипу от ЛСП.

Большинство ЛСП и ВЭЛ относятся к клеткам иммунологической памяти, несущим маркер CD45RO. Они слабо отвечают на стимуляцию антителами к CD3, но чувствительны к другим механизмам активации, например опосредованным CD2 или CD28.

Покоящиеся Т-клетки периферической крови не экспрессируют интегриновую б-цепь HML-1, но стимуляция фитогемагглютинином индуцирует ее синтез. Антитела к этой цепи митогенны для тех же клеток и вызывают у них экспрессию б-цепи низкоаффинных рецепторов ИЛ-2. Полипептид HML-1 -- это б-цепь из семейства интегринов, образующая при взаимодействии с Р7-цепью гетеродимер бЗМЯ-1-в7 -- интегрин, который синтезируют ВЭЛ и другие активированные лимфоциты.

Внутриэпителиальные лимфоциты выделяют ряд цитокинов, в том числе МЦг и ИЛ-5. Одна из функций ВЭЛ состоит, предположительно, в иммунологическом надзоре, направленном на устранение мутантных или инфицированных вирусами клеток.

ЦИРКУЛЯЦИЯ ЛИМФОЦИТОВ

Миграция лимфоцитов из первичных во вторичные лимфоидные ткани уже описана выше. Оказавшись во вторичных лимфоидных органах и образованиях, многие лимфоциты не остаются в них, а перемещаются из одного лимфоидного органа в другой по кровеносным и лимфатическим сосудам.

Фенотипические различия между ЛСП и ВЭЛ человека

Лимфоциты выходят из кровотока в лимфоидную ткань через стенки венул с высоким эндотелием.

Некоторые лимфоциты переходят из кровотока в лимфоидную ткань через обычные посткапиллярные венулы, однако у большинства млекопитающих этот переход осуществляется преимущественно через специализированные участки венозного русла -- венулы с высоким эндотелием, или высокоэндотелиальные венулы. В лимфоузлах эти сосуды находятся главным образом в паракортикальной области и иногда в корковой, но не в мозговой. Вместе с тем часть лимфоцитов, в первую очередь Т-клетки, поступают в регионарный лимфоузел из дренируемой им области по приносящим лимфатическим сосудам, а не по ВЭВ. Тем же путем в лимфоузлы поступает большинство антигенов. Венулы с высоким эндотелием обнаружены не только в лимфоузлах, но и в ЛТС, а также в тимусе.

Венулы с высоким эндотелием управляют циркуляцией лимфоцитов.

Эти венулы выстланы кубическими эндотелиальными клетками, которые в отличие от покоящихся плоских клеток эндотелиальной выстилки обычных венул экспрессируют при активации разнообразные молекулы межклеточной адгезии. Один из механизмов активации клеток эндотелия опосредован локально синтезируемыми цитокинами, такими как ИФу, ИЛ-1 и ФНО.

Эндотелий обычных венул может превращаться в кубический в участках хронического воспаления, например в коже или в синовиальных оболочках, где ВЭВ в норме отсутствуют. Появившиеся ВЭВ направляют в очаг воспаления специализированные субпопуляции Т-лимфоцитов. Активированные кубические эндотели-оциты экспрессируют ряд молекул межклеточной адгезии из суперсемейства иммуноглобулинов или из семейства селектинов, в том числе Е-селектин и Р-селектин. Р-селектин хранится в тельцах Вейбеля--Палада эндотелиальных клеток кровеносных капилляров и при активации быстро доставляется на поверхность эндотелиоцита. Ведущая роль в прилипании лимфоцитов к эндотелию принадлежит CD44 -- белку с мол. массой 90 кДа, который экспрессируют все лейкоциты. Предположительно, между лимфоцитами и эндотелием возникают специфические лиганд-рецепторные взаимодействия, в результате которых лимфоциты направляются в определенные ткани-мишени. Это происходит за счет экспрессии эндотелием специфичных для данного органа «адрессинов», например MAdCAM-1 на эндотелиоиитах в кишечнике и VCAM-1 на эндотелиальных клетках в других органах. Для избирательного органоспецифического распределения лимфоцитов важны также особые молекулы «хоминга». Например, решающее значение для возвращения лимфоцитов в лимфоидную ткань кишечника имеют их интегрины б4в7, которые связываются с адрессинами MAdCAM-Й на эндотелиальных клетках ВЭВ в пейеровых бляшках. У мышей, дефектных по гену в7, образование лимфоидной ткани кишечника существенно нарушено.

Благодаря рециркуляции любой антиген экспонируется множеству лимфоцитов.

Из лимфоузлов лимфоциты возвращаются в кровоток по выносящим лимфатическим сосудам, через грудной проток и подключичную вену. Ежечасно в рециркуляцию вовлекается 1--2% лимфоцитов. В итоге этот процесс позволяет множеству антигенспецифичных лимфоцитов встретиться с соответствующими антигенами, проникшими в их микроокружение в периферических лимфоидных органах. Особая важность рециркуляции становится очевидной, если вспомнить, что лимфоидные клетки моноспецифичны, и лишь ограниченное число лимфоцитов способно распознавать каждый конкретный антиген.

В норме рециркуляция лимфоцитов через лимфоузлы происходит постоянно, но если в лимфоидную ткань ранее сенсибилизированного к тому или иному антигену животного повторно попадает данный антиген, рециркуляция прекращается приблизительно на 24 ч. Временная остановка рециркуляции обусловлена в этом случае избирательной задержкой антигенспецифичных лимфоцитов в лимфоузлах, дренирующих место проникновения антигена. Например, образовавшиеся в результате контакта с антигеном лимфобласты уже не рециркулируют, оставаясь, по-видимому, в участке встречи с антигеном.

Лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистыми оболочками, отличается как система от других лимфоидных органов в том числе и тем, что лимфоциты ЛТС возвращаются в процессе рециркуляции главным образом в эту ткань. Так, лимфоциты, стимулированные в пейеровых бляшках, проходят через регионарные лимфоузлы в кровоток, а затем возвращаются «домой», в собственную пластинку слизистой оболочки кишечника. Такая специфическая рециркуляция объясняется тем, что эти лимфоциты эспрессируют молекулы «возврата домой», которые связываются со специфическими молекулами адгезии -- адрессинами -- на поверхности эндотелиоцитов. Адрессины экспрессирует только эндотелий венул лимфоидной ткани слизистых оболочек, но не ВЭВ обычных лимфоузлов, что и обеспечивает избирательную рециркуляцию. По той же причине стимуляция антигеном в области слизистой оболочки вызывает системное образование антител преимущественно в ЛТС.