Пользовательский поиск

Вилочковая железа - строение и функция

Вилочковая железа или тимус – это специализированный первичный лимфоидный орган иммунной системы. Внутри нее созревают Т-клетки или Т-лимфоциты. Эти клетки имеют решающее значение для адаптивной иммунной системы, когда организм адаптируется специально к захватчикам. Железа состоит из двух одинаковых долек и расположена анатомически в переднем верхнем средостении перед сердцем и за грудиной. Гистологически каждая доля может быть разделена на центральное мозговое вещество и периферическую кору, окруженную внешней капсулой. В развитии Т-клеток кора и мозговое вещество играют разные роли.


Клетки в железе можно разделить на тимусные стромальные клетки и клетки гемопоэтического происхождения (полученные из гемопоэтических стволовых клеток костного мозга живого организма). Развивающиеся Т-клетки называются тимоцитами и имеют гемопоэтическое происхождение. Стромальные клетки включают дендритные клетки и эпителиальные клетки коры вилочковой железы и мозгового вещества.

Вилочковая железа обеспечивает индуктивную среду для развития Т-клеток из гемопоэтических клеток-предшественников. Кроме того, тимусные стромальные клетки позволяют выбирать функциональный и самоустойчивый репертуар Т-клеток. Поэтому одна из важнейших ролей органа – это возбуждение центральной толерантности.

Наиболее крупных размеров и наивысшей активности орган достигает во время неонатального и предродового периодов. К раннему подростковому возрасту железа начинает атрофироваться, а строма заменяется жировой тканью. Тем не менее, остаточный Т-лимфопоэз продолжается во взрослой жизни.

Содержание

  1. Строение
  2. Видео о вилочковой железе
  3. Развитие
  4. Инволюция
  5. Функция
  6. Клиническое значение вилочковой железы
  7. Терапевтические подходы
  8. В обществе и культуре
  9. История
  10. У животных

Строение

Вилочковая железа розовато-серого цвета, мягкая на ощупь и покрыта дольками по всей поверхности. При рождении ее длина около 5 см, толщина – около 6 мм, а ширина – 4 см. Орган расширяется в детстве и атрофируется во время полового созревания. В отличие от печени, сердца и почек, железа наиболее велика у детей. Ко времени полового созревания вес органа достигает своего максимума (20-37 г). У пожилых людей железа почти не отличить от окружающей жировой ткани. Когда человек стареет, она медленно сжимается, в конце концов переходя в крошечные островки жировой ткани. В возрасте 75 лет железа весит около 6 грамм и из розовато-серой становится желтой.

При изучении в момент наиболее активного роста железа состоит из 2 боковых лепестков, расположенных в тесном контакте по средней линии, находится частично в грудной клетке, частично в области шеи и простирается от четвертого реберного хряща вверх, приближаясь к нижней границе щитовидной железы. Она закрыта грудиной, а также истоками грудино-подъязычной и грудинощитовидной мышц. Ниже железа опирается на перикард, отделенный от аортальной арки и больших сосудов слоем фасции. В шее она лежит на передней и боковой сторонах трахеи. По размеру дольки немного отличаются и могут объединяться или разделяться.

Каждая боковая долька состоит из многочисленных долек, удерживаемых вместе тонкой рыхлой соединительной тканью. Железа заключена в покровную капсулу аналогичной, но более плотной структуры. Первичные дольки варьируются по размеру от булавочной головки до небольшой горошины, будучи образованными несколькими небольшими узелками или фолликулами.

Фолликулы имеют неправильную форму и более или менее слиты вместе, особенно по направлению ко внутренней части органа. Диаметр каждого фолликула составляет 1-2 мм, а состоят они из мозговой и кортикальной частей, которые существенно отличаются друг от друга.

Кора

Кортикальная часть в основном состоит из лимфоцитов, поддерживаемых сетью тонкоразветвленных эпителиальных ретикулярных клеток, которая продолжается подобной сетью в мозговом веществе. Сеть образует адвентицию кровеносных сосудов. В окре происходят ранние события развития тимоцитов, перегруппировка и позитивный отбор генов рецепторов Т-клеток.

Мозговое вещество

В мозговом веществе сеть ретикулярных клеток более грубая, чем в коре, лимфоидные клетки относительно меньше по количеству, и присутствуют концентрические гнездоподобные тела, называемые тельцами Гассаля. Эти тельца состоят из центральной массы, образованными гранулированными клетками и капсулой из эпителиальных клеток. Это остатки эпителиальных труб, которые вырастают из 3-го жаберного мешка эмбриона, образуя вилочковую железу. Каждый фолликул окружает сосудистое сплетение, из которого сосуды проходят внутрь и излучаются от периферии к центру, образуя вторую зону только на краю мозгового вещества. В центре этой части сосудов очень мало и они отличаются небольшим размером.

В мозговом веществе происходят последние события в развитии тимоцитов. Тимоциты, которые достигают мозгового вещества, уже успешно подверглись перегруппировке и позитивному отбору гена рецептора Т-клеток, а также в ограниченной степени негативному отбору. Мозговое вещество позволяет тимоцитам проходить дополнительные раунды негативного отбора для удаления аутореактивных Т-клеток из зрелого репертуара. Транскрипционные регуляторы AIRE и FEZ2 экспрессируются тимусным мозговым эпителием и приводят к транскрипции органоспецифических генов, таких как инсулин, чтобы позволить созревающим тимоцитам подвергаться более сложному набору самоантигенов, чем те, которые присутствуют в коре.

Кровоснабжение

Артерии, питающие тимус, выходят из внутренней грудной артерии, ветвей верхней и нижней щитовидных артерий. Вены заканчиваются в левой брахиоцефальной вене (безымянная вена) и в щитовидных венах.

Нервы чрезвычайно маленькие. Они происходят от блуждающего нерва и симпатической нервной системы. Ветви от нисходящих подъязычных и грудобрюшных нервов, достигая покровной капсулы, но не проникают в субстанцию органа.

Видео о вилочковой железе

Развитие

Два основных компонента, лимфоидные тимоциты и тимусные эпителиальные клетки, имеют отчетливое возрастное происхождение. Первым развивается эпителий в виде двух эндокринных дивертикулов колбообразной формы, которые вырастают на каждой стороне от третьего глоточного мешка и простираются поперечно и назад в окружающую мезодерму и выходящую из нейрального гребня мезенхиму перед вентральной аортой. В этом участке тимоциты и эпителий встречаются и соединяются соединительной тканью.

Глоточное отверстие каждого дивертикула вскоре исчезает, но шея колбы сохраняется какое-то время в виде клеточного шнура. При дальнейшей пролиферации клеток, выстилающих колбу, образуются почки клеток, которые окружает и изолирует вторгающаяся мезодерма. Иногда из 4-го жаберного мешка развиваются дополнительные части ткани вилочковой железы.

На поздних стадиях развития тимусного эпителия гематопоэтические предшественники костного мозга перемещаются в вилочковую железу. После этого нормальное развитие органа зависит от взаимодействия между тимусным эпителием и гематопоэтическими тимоцитами.

Инволюция

Вилочковая железа продолжает свой рост между рождением и половым созреванием, а затем начинает атрофироваться. Эта инволюция управляется высокими уровнями циркулирующих гормонов. Пропорционально размеру, активность органа (выход Т-клеток) наиболее высока до полового созревания. При атрофии размеры и активность резко снижаются, и орган в основном заменяется жиром (инволюция органа). Атрофия обусловлена повышенным уровнем циркуляции половых гормонов, а в случае химической или физической кастрации взрослого мужчины размер и активность тимуса увеличиваются. Установлено, что у пациентов с аутоиммунным заболеванием миастенией (70%) наблюдается гиперплазия или злокачественность тимуса. Причину или порядок этих обстоятельств еще предстоит определить.

Возраст

Масса

Рождение

около 15 г

Подростковый 

около 35 г

25 лет

25 г

60 лет

менее 15 г

70 лет

5 г

Функция

В двух долях тимуса в Т-клетках созревают гематопоэтические предшественники из костного мозга, называемые тимоцитами. После созревания Т-клетки мигрируют из тимуса и составляют периферический репертуар Т-клеток, ответственный за управление многими аспектами адаптивной иммунной системы. Опосредованная генетической мутацией потеря в раннем возрасте (как при вело-кардио-фациальном синдроме) приводит к тяжелому иммунодефициту и последующей повышенной восприимчивости к инфекции.

Каждая Т-клетка атакует специфическое постороннее вещество, которое оно идентифицирует с его рецептором. У Т-клеток есть рецепторы, которые генерируются случайной перетасовкой сегментов генов. Каждая Т-клетка атакует другой антиген. Атакующие собственные белки организма Т-клетки удаляются в тимусе. Эпителиальные клетки орагана экспрессируют основные белки из других частей тела.

Во-первых, Т-клетки подвергаются «позитивному отбору», посредством чего клетка контактирует со своими молекулами MHC, экспрессируемыми эпителиальными клетками вилочковой железы. Клетки без взаимодействия уничтожаются. Во-вторых, Т-клетка подвергается «негативному отбору», взаимодействуя с дендритными клетками железы, в результате чего Т-клетки с высоким аффинным взаимодействием удаляются посредством апоптоза (чтобы избежать аутоиммунитета), а клетки с промежуточной аффинностью выживают.

Запасы Т-лимфоцитов накапливаются в раннем возрасте, поэтому функция тимуса снижается у взрослых. Он в значительной степени дегенерируется у пожилых людей, почти незаметен и состоит в основном из жировой ткани. У пожилых людей инволюция вилочковой железы связана с потерей иммунной функции, восприимчивостью к инфекции и раком.

Способность Т-клеток распознавать чужеродные антигены опосредуется рецептором Т-клеток. Он подвергается генетической перегруппировке в ходе созревания тимоцитов, в результате чего каждая Т-клетка имеет уникальный рецептор, специфичный для ограниченного набора пептидных комбинаций МНС. Случайный характер генетической перегруппировки приводит к потребности центральных механизмов толерантности в удалении или инактивации тех Т-клеток, у которых есть рецептор Т-клеток со способностью распознавать самопептиды.

Редкая популяция гемопоэтических клеток-предшественников поступает в вилочковую железу из крови и расширяется посредством клеточного деления, чтобы генерировать большую популяцию незрелых тимоцитов.

Каждый незрелый тимоцит образует различные рецепторы Т-клеток посредством процесса перегруппировки генов. В этом процессе бывают ошибки, и некоторые тимоциты не могут создавать функциональные Т-клеточные рецепторы, тогда как другими тимоцитами производятся аутореактивные рецепторы Т-клеток.

Незрелые тимоциты проходят процесс отбора, основанный на специфичности их рецепторов Т-клеток. Это включает в себя выбор функциональных Т-клеток (позитивный отбор), и удаление аутореактивных Т-клеток (негативный отбор). Созревание Т-клеток происходит в мозговом веществе.

тип:                      

функциональный (позитивный отбор)

аутореактивный (негативный отбор)

расположение:                              

кора

мозговое вещество

                .

               

Чтобы пройти позитивный отбор, тимоциты должны взаимодействовать с несколькими молекулами клеточной поверхности, MHC/HLA, чтобы обеспечить реактивность и специфичность

Позитивный отбор устраняет (посредством апоптоза) слабосвязывающие клетки и принимает только клетки с сильным или средним связыванием. Связывание относится к способности Т-клеточных рецепторов связываться с молекулами МНС класса I/II или пептидом.

 Негативный отбор не завершается на 100%. Некоторые аутореактивные Т-клетки избегают цензуры тимуса и высвобождаются в кровообращение.

 На периферии действуют дополнительные механизмы толерантности, заглушающие эти клетки, такие как анергия, делеция и регуляторные Т-клетки. Если эти механизмы периферической толерантности также дают сбой, может возникнуть аутоиммунитет.

Клетки, которые проходят оба уровня отбора, высвобождаются в кровоток для выполнения жизненно важных иммунных функций.

Клиническое значение вилочковой железы

Иммунная система многокомпонентна и интерактивна. Ее основная функция – эффективная защита хозяина от инфекций. Если иммунная система функционирует неправильно, возможен дискомфорт, болезнь или даже смерть. Тип неправильного функционирования относится к одной или нескольким группам: гиперчувствительность или аллергия, аутоиммунная болезнь или иммунодефицит.

Повышенная чувствительность

Аллергия возникает из-за неуместного и чрезмерного иммунного ответа на распространенные антигены. Аллергены – это вещества, которые вызывают реакцию повышенной чувствительности. В аллергии преимущественно участвуют IgE, антитела и гистамин. Гистамин выделяется тучными клетками. Иногда аллерген запускает внезапную и тяжелую, возможно, фатальную реакцию у чувствительного человека. Это называется анафилаксией.

Иммунодефицит

Поскольку вилочковая железа – это место развития Т-клеток, врожденный дефект в развитии органа или тимоцитов может привести к глубокому дефициту Т-клеток при первичной иммунодефицитной болезни. Дефекты, которые влияют как на линии Т-клеток, так и на В-лимфоциты, приводят к тяжёлой комбинированной иммунной недостаточности (SCID). Приобретенный дефицит Т-клеток также может влиять на развитие тимоцитов в тимусе.

Вело-кардио-фациальный синдром

Вело-кардио-фациальный синдром представляет собой генетическое заболевание, вызванное удалением небольшого участка хромосомы 22. Результатом этого становится врожденный дефект средней линии, включая тиматическую аплазию или врожденную недостаточность тимуса. Из-за отсутствия Т-клеток развивается тяжелый иммунодефицит. Линии других иммунных клеток не зависят от врожденного отсутствия вилочковой железы. Это наиболее распространенная врожденная причина аплазии тимуса у людей. У голых мышей от рождения нет вилочковой железы. Эти мыши служат моделью первичного дефицита Т-клеток.

SCID

Тяжёлая комбинированная иммунная недостаточность (SCID) представляет собой группу редких врожденных генетических заболеваний, которые приводят к комбинированному дефициту Т-лимфоцитов и В-лимфоцитов. Эти синдромы вызваны дефектными кроветворными клетками-предшественниками как B-, так и Т-клеток. В результате серьезно сокращается развитие тимоцитов в тимусе и, следовательно, происходит его атрофия. Ряд генетических дефектов может привести к SCID, в том числе дефицит рецептора IL-7, дефицит общей гамма-цепи и дефицит гена, активирующего рекомбинацию. Ген, который кодирует фермент под названием ADA (адениндезаминаза), находится на хромосомах 20.

ВИЧ/СПИД

Вирус ВИЧ вызывает синдром приобретенного Т-клеточного иммунодефицита (СПИД), убивая Т-клетки CD4+. Действуя в основном на зрелые периферические Т-клетки, ВИЧ также может инфицировать развивающиеся тимоциты в тимусе, которые в большинстве своем экспрессируют CD4.

Аутоиммунное заболевание

Аутоиммунные заболевания обусловлены гиперактивностью иммунной системы, которая не атакует чужеродные патогены, а реагирует на организм хозяина, вызывая болезнь. Одна из основных функций вилочковой железы состоит в том, чтобы предотвратить аутоиммунитет через процесс центральной толерантности, иммунологическую толерантность к собственным антигенам.

Хронический кандидоз на фоне аутоиммунной полиэндокринопатии (APECED) – чрезвычайно редкий генетический аутоиммунный синдром. Этот недуг подчеркивает важность железы для профилактики аутоиммунных заболеваний. Он вызван мутациями в гене аутоиммунного регулятора (AIRE). AIRE позволяет эктопическую экспрессию тканеспецифических белков в мозговом веществе тимуса, например, белков, которые обычно экспрессируются только в глазах или поджелудочной железе.

Эта экспрессия в тимусе позволяет исключить аутореактивные тимоциты, подвергая их самоантигенам во время их развития (механизм центральной толерантности). У пациентов с APECED развивается аутоиммунное заболевание, которое поражает несколько эндокринных тканей.

Тяжелая псевдопаралитическая миастения

Тяжелая псевдопаралитическая миастения – аутоиммунное заболевание, вызванное антителами, которые блокируют ацетилхолиновые рецепторы. Часто ассоциируется с гипертрофией тимуса. Для лечения болезни может потребоваться тимэктомия.

Рак

В тимусе возникают две первичные формы опухолей. Одна из них – тимомы, возникающие из тимусных эпителиальных клеток. Они встречаются приблизительно у 10-15% больных миастенией. Симптомы иногда смешиваются с бронхитом или сильным кашлем, потому что опухоль давит рецидивирующий гортанный нерв. Все тимомы потенциально раковые, но они могут сильно различаться. Некоторые отличаются очень медленным ростом. Другие растут быстро и распространяются на окружающие ткани. Лечение тимомы часто требует хирургического вмешательства для удаления всего тимуса.

Опухоли, возникающие из тимоцитов, называются тимусными лимфомами. Лимфомы или лейкозы из тимоцитов классифицируются как острый лимфобластный лейкоз/лимфома прекурсора T (T-ALL).

Люди с увеличенным тимусом, особенно дети, были подвергнуты интенсивному излучению в 1950 году. У пациентов, прошедших лечение, повышен риск развития рака щитовидной железы и лейкемии.

Шейная тимусная киста

Шейная тимусная киста – редкое явление. Тимусная ткань, содержащая кисты, редко описывается в литературе. Эктопическая железистая ткань в стенке кистозного образования может вызывать ряд проблем.

Тимусные кисты встречаются нечасто, всего обнаружено около 150 случаев. Хотя тимусная киста и эктопический шейный тимус наиболее часто идентифицируются в детском возрасте, тимома в среднем диагностируется в 45 лет. Тем не менее, исследования показали, что распространенность бессимптомной прижизненной некротической тимусной ткани в области шеи достигает почти 30%. Эти наблюдения могут указывать на отсутствие клинических наблюдений.

Тимэктомия

Под этой операцией понимается хирургическое удаление тимуса. Обычное показание для тимэктомии – получение доступа к сердцу для операции по коррекции врожденных пороков сердца у новорожденных. У младенцев, но не детей старшего возраста или взрослых, хирургическому доступу к сердцу препятствует размер вилочковой железы. Удаление тимуса в младенческом возрасте приводит к иммунодефициту, хотя Т-клетки развивают компенсаторную функцию, и остается неизвестным, является ли заболеваемость в более поздней жизни значительно более высокой.

Это связано с тем, что достаточное количество Т-клеток образуется во время жизни плода до рождения. Эти Т-клетки долгоживущие и могут размножаться путем гомеостатической пролиферации на протяжении всей жизни пациента. Но уже получены доказательства преждевременного иммунного старения у пациентов, подвергшихся тимэктомии в раннем детстве.

В числе других показаний для тимэктомии – удаление тимомы и лечение миастении. Тимэктомия не показана для лечения первичных лимфом органа. Однако для проведения патологического диагноза может потребоваться биопсия.

Терапевтические подходы

Вилочковая железа может быть пересажена, однако этот подход проблематичен из-за требований донора и соответствия ткани пациенту.

Полностью функциональный тимус, полученный из перепрограммированных эмбриональных фибробластов мыши, выращивали в почечной капсуле у мышей. Недавно сформированный орган напоминал нормальный тимус гистологически и молекулярно, а при трансплантации он смог восстановить иммунную функцию у мышей с ослабленным иммунитетом. Мышечные эмбриональные фибробласты были перепрограммированы в тимусные эпителиальные клетки (TEC), обеспечив экспрессию одного транскрипционного фактора FOXN1.

В обществе и культуре

Тимусная ткань животных используется в качестве пищи и известна как один из видов сладкого мяса.

История

Вилочковая железа была известна древним грекам, а другое название «тимус» происходит от греческого слова thumos, что означает «гнев», «душа, сердце, желание, жизнь», возможно, из-за расположения органа в груди, где субъективно ощущаются эмоции. Другой вариант – название связано с растением тимьяном, возможно, из-за внешнего сходства органа с пучком тимьяна.

Гален первым заметил, что размер органа меняется в течение жизни человека.

В XIX в. ошибочно считалось, что фиктивное состояние, известное как «статус тимиколимфатикус» (увеличенный тимус) является причиной синдрома внезапной младенческой смерти. Это натолкнуло врачей на мысль рекомендовать лучевую терапию для лечения, и такая практика продолжалась в 1950-х.

Учитывая большое количество апоптотических лимфоцитов, вилочковая железа первоначально считалась «кладбищем лимфоцитов», без функционального значения. Важность органа для иммунной системы обнаружена в 1961 году Жаком Миллером путем хирургического удаления у однодневных мышей и наблюдения за последующим дефицитом в популяции лимфоцитов, впоследствии названных Т-клетками в честь органа их происхождения. В последнее время успехи в иммунологии позволили лучше понять функцию тимуса в созревании Т-клеток.

У животных

Вилочковая железа присутствует у всех челюстных позвоночных животных, и с возрастом подвергается такому же сжатию и играет ту же иммунологическую функцию, что и у людей. В последнее время в жабрах личиночных мицелий обнаружена дискретная тимусноподобная лимфоэпителиальная структура, называемая тимоидом. У миксин (простейшие бесчелюстные позвоночные, родственные миногам) есть прототимус, связанный с глоточными веларными мышцами, который отвечает за различные иммунные реакции. Об иммунных механизмах оболочников или Amphioxus известно мало.

Вилочковая железа также присутствует у большинства позвоночных, с аналогичной структурой и функцией, как у людей. У некоторых животных есть несколько вторичных (меньших) желез в области шеи. Это явление было зарегистрировано у мышей, а также у 5 из 6 плодов человека. Как и у людей, у гвинейских свиней орган естественным образом атрофируется, когда животное достигает взросления. Но у безволосых гвинейских свиней (полученных от спонтанной лабораторной мутации) органа нет, а его полость заполнена кистозным пространством.




nazdor.ru
На здоровье!


Пользовательский поиск

Узнайте больше:



Большинство диет для похудения просто крадут ваши деньги


Беременность | Лечение | Энциклопедия | Статьи | Врачи и клиники | Сообщество


О проекте Карта сайта β На здоровье! © 2008—2017 
nazdor.ru, nazdor.com
Контакты Наш устав

Рекомендации и мнения, опубликованные на сайте, являются справочными или популярными и предоставляются широкому кругу читателей для обсуждения. Указанная информация не заменяет квалифицированную медицинскую помощь, основанную на истории болезни и результатах диагностики. Обязательно проконсультируйтесь с врачом.

Размещенные на сайте информационные материалы, включая статьи, могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет согласно Федеральному закону №436-ФЗ от 29.12.2010 года "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".