БИОЛОГИЯ МОРЯ, 2014, том 40, № 5, с. 331-341
Обзор
УДК 597.5:591.4:611.428 СРАВНИТЕЛЬНАЯ МОРФОЛОГИЯ
НЕЛИМФОИДНЫЕ КЛЕТКИ ТИМУСА РЫБ И ПРОБЛЕМА ГЕМАТОТИМИЧЕСКОГО БАРЬЕРА1
© 2014 г. К. А. Васильев3, А. В. Полевщиков1'2'3
1Институт биологии моря им.А.В.ЖирмунскогоДВО РАН, Владивосток 690041;
Дальневосточный федеральныйуниверситет, Владивосток 690950;
3Санкт-Петербургский государственныйуниверситет, Санкт-Петербург 199034 e-mail: ALEXPOL512@yandex.ru
Статья принята к печати 19.09.2013 г.
Обзор посвящен сравнительно-гистологическому анализу популяций нелимфоидных клеток тимуса рыб и млекопитающих. Обсуждаются структура и функции этих клеток, а также их роль в формировании гематотими-ческого барьера. Приведены данные, указывающие на вовлеченность тимуса в процесс иммунного ответа у рыб.
Ключевые слова: тимус, клеточные популяции, корковое вещество, мозговое вещество, гематотимический барьер, иммунный ответ.
Fish thymic non-lymphoid cells and the problem of the blood-thymus barrier. K.A. Vassiliev3,A. VPolevshchikov1-2-3 ('A.V. Zhirmunsky Institute of Marine Biology, Far East Branch, Russian Academy of Sciences, Vladivostok 690041; 2Far Eastern Federal University, Vladivostok 690950; 3Saint Petersburg State University, Saint Petersburg 199034)
This review is devoted to a comparative histological analysis of non-lymphoid thymic cell populations in fish and mammals. The structure and functions of these cells, as well as their role in the formation of the blood-thymus barrier are discussed. Data pointing to the involvement of the thymus in the immune response offish are given. (Biologiya Morya, 2014, vol. 40, no. 5, pp. 331-341).
Keywords: thymus, cell populations, thymic cortex, thymic medulla, blood-thymus barrier, immune response.
Возникновение тимуса - центрального органа иммунной системы позвоночных - относят к одной из ключевых проблем сравнительной иммунологии. Уже у рыб тимус имеет типичный план строения, включающий две доли, разделенные на мелкие дольки, однако не совсем понятно, на основе каких структур произошло его формирование. Предполагают, что тимус сформировался из лимфоидной ткани, ассоциированной со слизистыми оболочками в области жабр у примитивных челюстных рыб. Данная ткань является эволюционно наиболее древней структурой, обеспечивающей локальные защитные реакции в ответ на проникновение патогенов через слизистые оболочки гастроинтестинального тракта (Matsunaga, Rahman, 1998, 2001; Rombout et al., 2005). Зачаток тимуса формируется в передней части кишечной трубки в глоточных карманах, а затем у млекопитающих мигрирует в область грудины. У рыб тимус и во взрослом состоянии ассоциирован с жаберным эпителием (Matsunaga, Rahman, 2001). Рыбы, у которых оформленный тимус появился впервые, составляют очень важную группу животных при анализе процесса становления этого органа, ранних этапов эволюции его структуры, клеточного состава и функций. Изучение клеточного состава и процессов, протекающих в тимусе рыб, может позволить иначе взглянуть на физиологию тимуса мле-
копитающих и человека, внести важные изменения в современную теорию иммунитета, предложить принципиально новые подходы к проблеме управления иммунным ответом. В связи с этим в данной работе проведен сравнительно-гистологический анализ клеточного состава тимуса и рассмотрен вопрос о становлении гемато-тимического барьера, препятствующего по современной теории проникновению антигенов в орган и лежащего в основе существующей теории созревания и дифферен-цировки Т-лимфоцитов.
Микроанатомия и онтогенез тимусарыб
Морфологически обособленный тимус в качестве самостоятельного органа появляется в надклассе рыб, формируя как у костных, так и у хрящевых рыб типичную структуру, связанную с разделением долей тимуса на дольки, в пределах которых четко обособляется корковое и мозговое вещество. Лишь у панцирной щуки ЕерЫоМет о$$ет оформленный тимус отсутствует, что является редким исключением, причем неясно, тимус отсутствует первично или, принимая во внимание срок жизни щуки, претерпевает быструю возрастную инволюцию. Даже у наиболее примитивных хрящевых рыб (химеры) уже имеется сформированный тимус,
1 Работа частично поддержана проектом № 1326 Дальневосточного федерального университета, грантами ДВО РАН № 12-1-П7-05 и Санкт-
Петербургского государственного университета № 1.38.80.2012.
разделенный на кортикальную и медуллярную зоны. Несмотря на небольшое количество данных по хрящевым рыбам, на примере акул и скатов установлен факт возрастной инволюции тимуса, что указывает на единый план строения и функционирования этого органа у всех челюстноротых животных, включая млекопитающих, и повышает значение сравнительно-иммунологических исследований (Kendall, 1991; Галактионов, 2005). В отличие от высших позвоночных, у рыб может быть более одного тимуса. У рыбы-прилипалы Sicyases sanguineus два тимуса - внешний и внутренний. Внешний тимус имеет поверхностную локализацию, тогда как внутренний прилегает к жаберному эпителию (Gorgollon, 1983). Структура тимуса у костистых рыб широко варьирует. У большого числа их видов, в отличие от хрящевых рыб, может отсутствовать четко выраженная кортико-медуллярная граница.
Тимус обычно развивается в области глоточных карманов, лежащих у основания жаберных дуг. У большинства костистых рыб тимус находится в области жаберных углублений и тесно связан с глоточным эпителием (Bowden et al., 2005). Тимус рыб - инкапсулированная структура, в которой капсула прорастает в строму тимуса, формируя трабекулы, по которым проходят капилляры, а выраженная васкуляризация характерна для мозгового вещества тимуса (Bowden et al., 2005). Более того, некоторые исследователи полагают, что мозговое вещество можно рассматривать даже как отдельный орган иммунной системы, так как он, вероятно, открыт для экзогенных антигенов и лимфоцитов (Gossmann et al., 1991; Abou-Rabia, Kendall, 1994; Schuurman et al., 1997). Капсула образована эпителиальными клетками, ниже располагается кортикальная зона, субкапсулярный слой которой представлен бластными клетками. Эти тимоци-ты плотно контактируют с клетками стромы. В медуллярной зоне находятся макрофаги, способные к фагоцитозу апоптотических лимфоцитов.
Существуют различные варианты классификации эпителиальных клеток, формирующих строму тимуса. Чаще всего выделяют следующие типы клеток: ограничивающие эпителиальные клетки (limiting epithelial cells, LEC); ретикулярные эпителиальные клетки (reticular epithelial cells, REC); клетки, подобные клеткам-нянькам (nurse-like cells, NEC), а также клетки структур, подобных тельцам Гассаля (Hassall's body-like structures, HBLS) (Bowden et al., 2005).
Клеточный состав тимусарыб
На основании сходства морфологических характеристик, локализации в тимусе и сведений о выполняемых функциях представляется вероятным, что REC и бледные ретикулярные эпителиальные клетки (PREC) являются одной популяцией (см. таблицу). Единство этой популяции подтверждается их описанием под разными названиями у разных видов рыб практически при полном сходстве результатов электронной микроскопии
(Pulsford et al., 1991; Dewaal, Rademakers, 1997; Romano et al., 1999a, b; Mohammad et al., 2007). Из двух предложенных синонимов в настоящем обзоре для популяции клеток тимуса используется название "бледные ретикулярные эпителиальные клетки", поскольку именно под таким названием они были описаны в тимусе крыс (Dewaal, Rademakers, 1997). При этом, несмотря на наличие данных стромальных клеток у млекопитающих, функции этих клеток, а также роль их иммуноги-стохимических маркеров до сих пор не исследованы. Предполагается, что PREC принимают участие в формировании стромы тимического кортекса, выполняют барьерную функцию и создают микроокружение развивающихся тимоцитов. По набору функций и виду (данные электронной микроскопии) PREC очень близки к молодым клеткам-нянькам при их почти идентичной морфологии.
Это предположение в целом согласуется с гипотезой о миграции общих лимфоидных предшественников (CLP) в пределах тимической дольки. По существующей теории, войдя в тимус через венулы с высоким эндотелием, расположенные на кортикально-медуллярной границе, CLP под действием хемокиновых сигналов перемещаются в субкапсулярное пространство, где, обретая антиген CD25, становятся чувствительными к действию главного ростового фактора Т-клеток интерлейкина-2 и, вероятно, интенсивно размножаются, приобретая мор-фотип крупных субкапсулярных тимоцитов. В связи с малой изученностью механизма перемещения CLP от кортикально-медуллярной границы в субкапсулярную зону нельзя исключить, что процесс миграции этих недифференцированных и лишенных локомоторного аппарата клеток осуществляется пассивно, а его морфологическим выражением является обнаружение клеток с морфологией лимфоцитов внутри клеток-нянек. В данном случае рассматриваемые PREC - это молодые клетки-няньки, имеющие преимущественно субкапсулярную локализацию и ожидающие прикрепления тимоцитов уровней DN1-2 (DN - double negative cells, CD4~CD8~) после их пролиферации в субкапсулярном пространстве для последующей соматической реаран-жировки рецептора.
В отличие от PREC, темные ретикулярные эпителиальные клетки (DREC) лежат, главным образом, на кортикально-медуллярной границе и в медулле (см. таблицу). Поэтому вероятным синонимом названия DREC является термин "медуллярные эпителиальные клетки", использованный в ряде работ (Kendall, 1991; Romano et al., 1999a, b). Синонимичность данных терминов подтверждается идентичной морфологией, локализацией и тесным взаимодействием этих клеток с прилежащими тимоцитами. Однако именно морфологический анализ и тесное взаимодействие с многочисленными лимфоцитами на кортикально-медуллярной границе и в медулле позволяют предположить, что DREC звездчатой или не-
правильной формы с крупным ядром с неоднородной плотностью хроматина и с длинными тонкими отростками являются дендритными клетками (Pulsford et al., 1991; Dewaal, Rademakers, 1997; Romano et al., 1999a; Mohammad et al., 2007). Это предположение требует экспериментальной
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.