Клетки и молекулы, участвующие в формировании иммунного ответа, наиболее эффективно действуют в составе специальных тканей и органов, объединенных в лимфоидную систему. Эта система представляет собой совокупность органов и рассеянных в организме других структурных лимфоидных образований, которые имеют между собой слабые анатомические связи, но объединены в единую систему кровеносными и лимфатическими сосудами и функционируют согласованно за счет иммунной регуляции (рис. 50).
Выделяют первичные (центральные) и вторичные (периферические) лимфоидные органы. Отдельной структурой является мукозоассоциированная лимфоидная ткань.
У человека к первичным лимфоидным органам относят тимус (вилочковая железа) и костный мозг. В этих органах происходит дифференцировка лимфоцитов, закладываются основные лимфоцитарные рецепторы, определяющие распознавание всего разнообразия антигенных структур организма. Иммунологические процессы осуществляются в основном в лимфоидной ткани вторичных лимфоидных органов – в лимфоузлах, селезенке, миндалиах, скоплениях лимфоидной ткани легкого и кишечника.
Костный мозг (medulla ossium) расположен в губчатом веществе костей и имеет общую массу около 3 кг. Он состоит из ретикулярной стромы и находящихся в ней клеток эритроцитарного, гранулоцитарного и мегакариоцитарного рядов. Впервые признаки костного мозга (колониеобразующие единицы – КОЕ) появляются у эмбриона человека в печени. Это мелкие, подвижные, самообновляющиеся благодаря митозу клетки, группирующиеся в колонии (скопления). При делении КОЕ образуются клетки-предшественники эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Как только у плода развивается костная ткань, в ее полости попадают КОЕ и начинается образование и созревание клеток крови.
Костный мозг – производное клеток крови, место рождения всех клеток иммунной системы и созревания В2-лимфоцитов. Для плазматических клеток (дефинитивные потомки В-лимфоцитов) костный мозг является также и периферическим лимфоидным органом. Считается, что основная часть В2-лимфоцитов, осуществив иммуногенез в периферических лимфоидных органах и превратившись в плазматические клетки, возвращается в костный мозг, где плазмоцит функционирует, продуцируя АТ, от нескольких дней до месяца. В1-лимфоциты в период эмбриогенеза выходят из костного мозга и заселяют лимфоидную ткань брюшной и плевральной полостей, где постоянно пролиферируют и дифференцируются до плазматических клеток. В1-лимфоциты в течение всей жизни организма функционируют автономно от костного мозга. Если по какой-либо причине предшественники В1-лимфоцитов погибают, то регенерация данной субпопуляции не подде-рживается за счет популяции В2-лимфоцитов костного мозга. Предшественники Т-лимфоцитов выходят из костного мозга и продолжают дифференцировку в тимусе.
Вилочковая железа (thymus, зобная железа) – центральный орган другой разновидности кроветворной ткани – лимфоидной. Железа располагается за грудиной в верхнем средостении и покрыта соединительнотканной капсулой. Вилочковая железа состоит из множества мелких долек, в каждой из которых различают корковый и мозговой слои (рис.12). В тимусе осуществляются пролиферация и дифференцировка Т-лимфоцитов. Кроме того, он выполняет роль эндокринной железы (его эпителиальные клетки выделяют в кровь широкий спектр гормонов иммунной системы). Созревание Т-лимфоцитов происходит независимо от их количества в крови (вследствие непроницаемости гистогематического барьера тимуса), содержания АГ и оно определяется генетическими механизмами и возрастом.
Для выполнения своих функций лимфоциты мигрируют из центральных органов лимфоидной системы во вторичные – селезенку, лимфоузлы, лимфоидные образования слизистых оболочек (миндалины, аппендикулярный отросток, пейеровы бляшки, лимфоидные образования бронхов и бронхиол, урогенитального тракта, кожи и т.д.), печени. В этих органах лимфоциты могут взаимодействовать с чужеродными антигенами, между собой и с клетками других популяций. Здесь также формируются основные реакции клеточного и гуморального иммунного ответа, в которых принимают участие АПК мононуклеарно-фагоцитарной системы (купферовские клетки печени, альвеолярные, перитониальные, плевральные макрофаги, остеокласты, микроглиоциты мозга, мезангиальные клетки почек и пр.) и ДК. В периферических лимфоидных органах происходит элиминация чужеродного АГ и патогенных молекул.
Селезенка (lien) – паренхиматозный вторичный лимфоидный орган массой 140 – 200 г, расположенный в левом подреберье и покрытый соединительнотканной оболочкой и брюшиной Вторичным лимфоидным органом селезенка названа потому, что основная часть делящихся в ее строме клеток поступает из костного мозга. Лимфоидная ткань селезенки представляет собой образованную ретикулярными клетками сеть вокруг кровеносных капилляров (синусоидов). Основной объем органа в ячейках сети заполнен форменными элементами крови – эритроцитами (красная пульпа, от лат. рu1ра – мякоть) и лейкоцитами (белая пульпа) (рис 13).
Селезенка – лимфоидный орган, предназначенный для фильтрации крови, выполняет иммунные и неиммунные функции. Она удаляет из крови состарившиеся и поврежденные клетки крови, превращает гемоглобин в билирубин и возвращает железо в циркуляцию для реутилизации. Селезенка продуцирует иммунокомпетентные популяции Т-лимфоцитов и плазматические клетки. Особо важное значение имеет в детском и молодом возрасте, когда лимфоидная система еще не развита.
Лимфатические узлы (nodi lymphatici) – множественные, симметрично расположенные, инкапсулированные периферические лимфоидные органы бобовидной формы Размер лимфатических узлов в норме составляет 0,5 – 1,0 см. При иммунных и воспалительных процессах они увеличиваются в размерах и пальпируются. Их функция – элиминация чужеродных АГ из лимфы.
Афферентный лимфатический сосуд проникает в узел с его выпуклой стороны и впадает в краевой синус, через который лимфа попадает в ткань коры (рис.14). Эфферентные сосуды выходят с вогнутой поверхности узла. Лимфатический узел содержит наружную, корковую и медуллярную зоны. В наружной части коры имеются фолликулы, содержащие В-лимфоциты. Стромальными элементами фолликулов являются фолликулярные ДК, создающие особое микроокружение, при котором происходит уникальный для В-лимфоцитов процесс соматического гипермутагенеза вариабельных сегментов генов иммуноглобулинов и отбор наиболее аффинных вариантов АТ. Фолликулы проходят три стадии развития. Первичный фолликул — мелкий фолликул, состоящий из неиммунных В-лимфоцитов. После того как В-лимфоцит распознает специфиеский для него АГ и получает все необходимые костимулирующие сигналы, что проявляется в пролиферации соответствующего клона лимфоидных клеток (примерно в течение 1 недели после иммунизации). Фолликул, содержащий пролиферирующие В-лимфоциты, называют герминативным центром. После завершения процесса иммуногенеза фолликул уменьшается в размере (вторичный фолликул).
В паракортикальной зоне (Т-зависимая зона) лимфоузла локализованы Т-лимфоциты и посткапиллярные венулы, через стенку которых происходит миграция лимфоцитов из крови в узел. В Т-зависимой зоне содержатся ДК — клетки костномозгового происхождения, мигрировавшие в узел по афферентным лимфатическим сосудам из покровных тканей, являются антигенпрезентирующими для Т-лимфоцитов. В эпителиальном слое данные клетки определяются как клетки Лангерганса (белые отростчатые эпидермоциты).
Под паракортикальной зоной расположены медуллярные тяжи, в которых выявляется большое количество макрофагов. В том случае, если в лимфоузле осуществляется развитие иммунного ответа, то в паракортикальной зоне также появляются плазматические клетки. Медуллярные тяжи впадают в медуллярный синус, откуда выходит эфферентный лимфатический сосуд.
Лимфоидная ткань в виде скоплений ее элементов обнаруживается под слизистой оболочкой кишечника, гортани, бронхов, мочеполовых органов, а также в почках и коже (структуры мукозального иммунитета). Различают структурированную и диффузную составляющие такой ткани. Структурированная лимфоидная ткань представлена в виде миндалин, аппендикса, групповых лимфатических фолликул (пейеровы бляшки), а также организована в виде некапсулированных фолликул. В этой лимфоидной ткани осуществляются реакции системы врожденного и адаптивного иммунитета, синтезируются IgA и IgE. Иммунологически компетентные клетки этой ткани кишечника могут мигрировать в другие ткани и там размножаться. Пейеровы бляшки — лимфоидная ткань стенки тонкого кишечника, являющаяся аналогом сумки Фабрициуса птиц, где образуются В-лимфоциты.
Миндалины (небная tonsilla palatine, глоточная (аденоидная) tonsilla pharyngealis (adenoids), трубная tonsilla tubariae) представляют собой скопления лимфоидной ткани в слизистой оболочке рта, носа и глотки (лимфоэпителиальное кольцо Пирогова— Вальдейера). Они построены так, что их складчатая поверхность слизистого эпителия задерживает попадающие в начальные отделы дыхательных и пищеварительных путей мелкие частицы и микроорганизмы, связывает их и лизирует с помощью внутриклеточных ферментов. Их лимфоидная ткань по структуре соответствует лимфоузлу. Лимфатических сосудов в миндалинах нет. Выполняют несколько важных функций: осуществляют защиту верхних дыхательных путей от инфекции, снабжают лимфоидную ткань всего организма коммитированными лимфоцитами и участвуют в формировании микробного ценоза полости рта и носовой части глотки.
Червеобразный отросток (арреndiх vermiformi) также относится к периферическим иммунным органам. У человека этот отросток является придатком слепой кишки. Он имеет длину 5—7 см и толщину около 1 см. В слизистой оболочке содержится большое количество лимфоидных элементов. Наиболее сильного развития лимфоидная ткань стенки отростка достигает в 10—14 лет, а затем подвергается инволюции. Объем лимфоидной ткани отростка сильно меняется под влиянием изменений деятельности начального отдела толстого ки¬шечника (образование твердого кала, изменение перистальтики, др.).
Печень (hepar) наиболее крупный орган человеческого тела, играющий важную роль в пищеварении, обмене веществ, и иммунной системы. Масса печени 1300—1800 г. В ней синтезируются основные эфферентные молекулы неспецифической защиты (комплемент, лизоцим, С-реактивный белок, система сверты¬вания крови и т. д.) и иммуноглобулины. В виде купферовских клеток находится основная масса макрофагов, осуществляющих захват, презентацию и утилизацию антигенов.
Кожа и слизистые оболочки (dermis, mucous membrane) также определяются как компартмент иммунной системы. Это первая линия обороны против инфекционных агентов определена как система мукозо-ассоциированная лимфоидная ткань (mucosa-associated lymphoid tissue – MALT). Она препятствующую проникновению микроорганизмов. В ней сконцентрирована основная масса иммунной системы (на общей площади 400 м2 (120 м2 – дыхательная система, 250-400 м2 — желудочно-кишечный тракт, кожа — 1,5-2,0 м2, мочеполовая система — 1,5-2,0 м2) располагаются около 50% клеток иммунной системы). Структуризация МАLT зависит от анатомической локализации барьерной ткани (табл. 8)
Клетки иммунной системы и лимфоидная ткань данного компартмента выполняют все функции иммунного надзора.
Структуры мукозо-ассоциированной лимфоидной ткани (MALT)
Мукозальный иммунитет — это сложное взаимодействие между врожденными и адаптивными механизмами иммунной системы, зависящие от анатомического строения органов. Функционально он обеспечивается клетками, непосредственно находящимися в ткани (резидентные). Структура мукозального иммунитета имеет сходную организацию во всех анатомических отделах (рис. 10).
Механическая защита, осуществляемая эпителием, образующим границу внешней и внутренней среды организма (табл. 9). В эпителии отсутствуют межклеточное вещество и кровеносные сосуды, он непроходим для большинства патогенов. Помимо клеток эпителия в эпителиальном пласте находится большое количество резидентных клеток иммунной системы.
Виды эпителия
Миграция лимфоцитов между лимфоидными органами и нелимфоидными тканями, несмотря на высокую интенсивность, не является случайной — она строго и тонко регулируется экспрессией молекул адгезии и их лигандов. В результате в каждой ткани и органе имеется свой особый популяционный и субпопуляционный состав лимфоцитов и других клеток иммунной системы.