Обзор вилочковой железы

Вилочковая железа - это небольшой орган за грудиной, который играет важную роль как в иммунной, так и в эндокринной системе. Хотя вилочковая железа начинает атрофироваться (разлагаться) в период полового созревания, ее эффект в «обучении» Т-лимфоцитов борьбе с инфекциями и даже раком длится всю жизнь.

Узнайте больше о роли вилочковой железы в обеспечении иммунитета, аутоиммунитета и старении, а также о том, как некоторые заболевания могут повлиять на этот важный орган.

Нез Риаз / Verywell

Анатомия

Вилочковая железа расположена в груди, непосредственно за грудиной (грудиной) и перед сердцем в области между легкими, называемой передним средостением.

Однако иногда вилочковая железа обнаруживается в другом (эктопическом) месте, например, на шее, в щитовидной железе или на поверхности легких (плевра) рядом с областью, где кровеносные сосуды и бронхи входят в легкие.

Он назван вилочковой железой из-за того, что по форме похож на пирамидальную пирамиду с двумя долями тимьяна. Две доли вилочковой железы разделены на дольки. Эти дольки имеют внешнюю кору, занятую незрелыми Т-лимфоцитами, а внутренний мозг - зрелыми Т-лимфоцитами.

Тимус считается лимфоидным органом (органом иммунной системы), подобным миндалинам, аденоидам и селезенке.

Клетки вилочковой железы

В вилочковой железе присутствует ряд различных типов клеток.

• Эпителиальные клетки: клетки, выстилающие поверхности тела и полости.

• Клетки Кульчицкого: клетки, вырабатывающие гормоны тимуса или нейроэндокринные клетки.

• Тимоциты: клетки, которые становятся зрелыми Т-лимфоцитами.

Вилочковая железа также является домом для некоторых макрофагов. Макрофаги известны как «мусоровозы» иммунной системы, потому что они поедают инородные тела.

Дендритные клетки и несколько В-лимфоцитов (типы лимфоцитов, вырабатывающие антитела) также находятся в тимусе. Интересно, что вилочковая железа также содержит некоторые миоидные (мышечноподобные) клетки.

Изменения с возрастом

Вилочковая железа у младенцев большая, но в младенчестве она увеличивается и достигает максимального размера в период полового созревания.

После полового созревания вилочковая железа сжимается и в значительной степени заменяется жиром.

У пожилых людей эта железа очень мала, но иногда может преждевременно атрофироваться в ответ на сильный стресс. Термин, используемый для описания атрофии вилочковой железы с возрастом, - «инволюция тимуса» 1.

Функция

Вилочковая железа очень активна с момента рождения до полового созревания и функционирует как лимфатический, так и эндокринный орган (орган эндокринной системы, вырабатывающий гормоны). Чтобы понять роль вилочковой железы в иммунитете, полезно сначала различить Т-лимфоциты и В-лимфоциты.

Т-клетки против В-клеток

Т-клетки (также известные как Т-лимфоциты или лимфоциты, полученные из тимуса) созревают в вилочковой железе и играют центральную роль в клеточном иммунитете, что означает, что сами клетки активны в борьбе с чужеродными захватчиками, такими как бактерии, вирусы, раковые клетки. , и больше.

Напротив, В-лимфоциты являются частью гуморальной иммунной системы и вырабатывают антитела, направленные против конкретных захватчиков.

Тренировочная площадка Т-клеток

Как часть адаптивной иммунной системы, вилочковая железа может рассматриваться как тренировочная площадка для Т-лимфоцитов. В детстве незрелые Т-клетки (так называемые клетки-предшественники), которые происходят из костного мозга, перемещаются по кровотоку в вилочковую железу, где они созревают и дифференцируются в специализированные Т-клетки.

Типы Т-клеток

Т-клетки в тимусе дифференцируются на три основных типа:

• Цитотоксические Т-клетки: слово «цитотоксический» означает «убивать». Эти клетки отвечают за прямое уничтожение инфицированных клеток.

• Т-хелперы: эти клетки несут ответственность как за выработку антител В-клетками, так и за активацию других типов Т-клеток для борьбы с чужеродным захватчиком.

• Регуляторные Т-клетки: эти клетки действуют как «полицейские». Они подавляют как В-клетки, так и другие Т-клетки.

Положительный и отрицательный выбор

Незрелые Т-клетки, которые покидают костный мозг, попадают в тимус в коре головного мозга (известном как класс тимуса). Во время «тренировки» эти клетки учат распознавать антигены, связанные с чужеродными клетками и веществом, в процессе, называемом позитивным отбором. Клетки положительно отбираются по полезности.

Как только Т-клетки научились распознавать определенные патогены, они перемещаются в мозговой слой, чтобы пройти «отрицательный отбор». В мозговом веществе зрелые Т-клетки вводятся в собственные антигены организма. Поскольку Т-клетки, которые будут реагировать с антигенами организма, могут атаковать собственные клетки человека, эти клетки удаляются.

Т-клетки негативно отобраны по аутоиммунитету, и эти самонадежные клетки либо умирают, либо превращаются в регуляторные клетки.

Не все Т-клетки проходят процесс отбора, только около 2% в конечном итоге проходят через положительный и отрицательный отбор.

Затем выжившие подвергаются воздействию гормонов, вырабатываемых вилочковой железой, чтобы завершить свое созревание, прежде чем они будут выпущены для выполнения своей работы (циркулируют в кровотоке или ждут в лимфатических узлах инородных захватчиков).

Роль зрелых Т-клеток

Полученные зрелые Т-клетки играют несколько основных ролей.

Иммунитет

Т-клетки являются частью адаптивной иммунной системы, в которой каждая Т-клетка обучена распознавать определенный антиген. При воздействии на чужеродную клетку цитотоксические Т-клетки захватывают клетку и убивают ее с помощью хелперных и регуляторных Т-клеток.

Это также называют клеточным иммунитетом, поскольку он включает использование иммунных клеток для борьбы с инфекциями.

Аутоиммунитет

Как правило, Т-клетки забаррикадированы в коре тимуса, поэтому они не становятся сенсибилизированными по отношению к собственным клеткам организма. Однако процесс отрицательного отбора в мозговом веществе используется для избавления от клеток, которые случайно стали сенсибилизированными к «я».

Эта функция помогает предотвратить развитие аутоиммунных заболеваний, при которых организм атакует собственные ткани, а не чужеродных захватчиков. Если вилочковая железа удаляется в раннем возрасте, у человека повышается риск развития одного из этих заболеваний.

Старение

В последние годы было установлено, что старение - это не просто процесс изнашивания тела, а фактически активный процесс.

Другими словами, мы созданы для старения, и инволюция вилочковой железы может быть формой запрограммированного старения, при этом инволюция (начиная примерно с 60 лет) является спусковым механизмом ухудшения иммунной системы с возрастом.

Это снижение иммунитета в результате инволюции тимуса может увеличить риск инфекций и снизить ответ на вакцины.

В ряде исследований изучались методы отсрочки атрофии тимуса с надеждой на замедление процесса старения. Ранние исследования показывают, что ограничение калорий может замедлить атрофию, но исследования все еще находятся в зачаточном состоянии.

Производство гормонов

Вилочковая железа вырабатывает несколько гормонов, в том числе:

• Тимопоэтин и тимулин: гормоны, которые помогают в процессе дифференциации Т-клеток на разные типы.

• Тимозин: усиливает иммунный ответ, а также стимулирует гормоны гипофиза, такие как гормон роста.

• Гуморальный фактор тимуса: действует аналогично тимозину, но, в частности, усиливает иммунный ответ на вирусы.

Вилочковая железа может вырабатывать небольшое количество некоторых гормонов, вырабатываемых в других частях тела, таких как мелатонин и инсулин. Клетки вилочковой железы (например, эпителиальные клетки) также имеют рецепторы, через которые другие гормоны могут регулировать ее функцию.

Связанные условия

Существует ряд заболеваний и нарушений, которые могут повлиять на вилочковую железу, от генетических нарушений, которые проявляются при рождении, до рака, наиболее часто встречающегося у пожилых людей. Эти нарушения могут привести к проблемам с иммунитетом и аутоиммунитетом, таким как миастения и гипогаммаглобулинемия.

Гипоплазия / аплазия вилочковой железы

Расстройство развития, называемое синдромом ДиДжорджи, представляет собой необычное состояние, характеризующееся значительным снижением или отсутствием функции тимуса. Из-за мутации гена у детей с этим заболеванием наблюдается тяжелый иммунодефицит и высокий риск инфекций, а также гипопаратиреоз.

Тимическая фолликулярная гиперплазия

Увеличение (гиперплазия) лимфоидных фолликулов вилочковой железы часто наблюдается при аутоиммунных заболеваниях, таких как миастения, болезнь Грейвса и волчанка.

Кисты тимуса

Сами по себе кисты тимуса часто являются случайной находкой, но они могут иметь важное значение, поскольку иногда скрывают рак (тимому или лимфому).

Опухоли вилочковой железы

Тимомы - это опухоли, которые возникают в эпителиальных клетках тимуса вилочковой железы и могут быть доброкачественными (обычно безвредными) или злокачественными (злокачественными). Они могут возникать в обычном месте вилочковой железы в средостении, но также и в других регионах, где вилочковая железа иногда находится, например, на шее, щитовидной железе или в легких.

Другие опухоли, которые могут возникать в тимусе, включают лимфомы тимуса, опухоли половых клеток и карциноиды.

Симптомы тимомы могут быть связаны с расположением опухоли в груди (например, одышка), но эти опухоли также могут быть обнаружены из-за паранеопластических синдромов, связанных с опухолью. Вот несколько таких состояний:

• Миастения гравис (MG): аутоиммунное заболевание миастения гравис встречается примерно у 25% людей с тимомой, 6 но также может возникать при гиперплазии тимуса. MG - это аутоиммунное нервно-мышечное заболевание, вызванное проблемами связи между нервами и мышцами. Для него характерна глубокая мышечная слабость (как в конечностях, так и в дыхательных мышцах, что может привести к проблемам с дыханием).

• Чистая аплазия эритроцитов: это состояние является редким аутоиммунным заболеванием, при котором Т-клетки направлены против предшественников эритроцитов, что приводит к тяжелой анемии. Это происходит примерно у 5% людей с тимомами.

• Гипогаммаглобулинемия: гипогаммаглобулинемия (низкий уровень антител) встречается примерно у 10% людей с тимомами8.

Тимомы также могут вызывать состояние, называемое полиорганным аутоиммунитетом, связанным с тимомой. Это состояние похоже на отторжение, наблюдаемое у некоторых людей, перенесших трансплантацию органов (болезнь трансплантат против хозяина). В этом случае опухоль тимуса производит Т-клетки, которые атакуют организм человека.

Тимэктомия

Операция по удалению вилочковой железы может проводиться по ряду причин. Один предназначен для хирургии врожденных пороков сердца. Врожденный порок сердца - это врожденный порок сердца. Из-за расположения вилочковой железы ее необходимо удалить, чтобы хирурги получили доступ к сердцу у младенцев.

Другой распространенной причиной этой операции является рак тимуса. Кроме того, миастения (MG) - это еще одно заболевание, при котором проводится тимэктомия. После удаления вилочковой железы примерно 60% людей с миастенией достигли ремиссии.

Однако могут пройти месяцы или годы, чтобы эти эффекты стали очевидными при миастении. При использовании MG операция обычно проводится в период между половым созреванием и средним возрастом, чтобы избежать потенциальных последствий удаления вилочковой железы в более раннем возрасте.

Последствия удаления тимуса

Вилочковая железа играет важную роль в клеточном иммунитете, но, к счастью, значительная часть этого преимущества проявляется еще до рождения (Т-клетки, образующиеся во время развития в матке, сохраняются надолго). Однако есть потенциальные последствия удаления в раннем возрасте, например, когда вилочковая железа удаляется во время операции на сердце у младенцев.

Похоже, что раннее удаление может увеличить риск развития инфекций, развития аутоиммунных заболеваний10 (таких как аутоиммунное заболевание щитовидной железы), риска атопических заболеваний (аллергии, астмы и экземы) и, возможно, риска рака, поскольку Т-клетки играют жизненно важную роль в предотвращении рака.

Есть также некоторые свидетельства того, что удаление тимуса может быть связано с преждевременным старением иммунной системы.

Слово от Verywell

Тимус - это крошечная железа, которая практически исчезает с возрастом, но играет важную роль в иммунитете и аутоиммунитете на протяжении всей жизни человека. Поскольку изменения в вилочковой железе связаны со старением иммунной системы, исследователи изучают способы отсрочить атрофию.

Поскольку заболеваемость многими аутоиммунными заболеваниями значительно увеличилась в последние годы, вполне вероятно, что в будущем мы узнаем больше о правильном здоровье этой железы.