Лимфоидная система (органы кроветворения и иммунной системы)
Иммунитет
Иммунитет (лат. immunitas – «освобождение от чего-либо») защита организма от генетически чужеродных организмов и веществ, к которым относят микроорганизмы, вирусы, черви, различные белки, клетки, в том числе и собственные измененные.
ВНИМАНИЕ
Благодаря иммунитету уничтожаются и собственные клетки организма, которые изменились генетически. А это происходит постоянно. Механизмы иммунитета удивительно точные и целесообразные. Основной биологический принцип иммунитета – распознавание своего и чужого.
При клеточных делениях, которые осуществляются в организме человека непрерывно, одна из миллиона образовавшихся клеток мутантная, т. е. становится генетически чужеродной. Иными словами, в теле человека благодаря мутациям в каждый конкретный момент должно быть около 10–20 млн генетически чужеродных клеток. Их совместное неправильное функционирование должно было бы быстро привести к гибели. Почему же этого не происходит? Лимфоидные органы вырабатывают иммунокомпетентные клетки, в первую очередь лимфоциты, а также плазмоциты (плазматические клетки), включают их в иммунный процесс, распознают и уничтожают проникшие в организм или образовавшиеся в нем клетки и другие чужеродные вещества, «несущие на себе признаки генетически чужеродной информации» (Р.В. Петров). Антигены (греч. anti – приставка, обозначающая противоположность; genos – род, происхождение) это вещества, которые несут признаки генетической чужеродности. При их попадании в организм в нем образуются нейтрализующие их защитные вещества антитела, являющиеся иммуноглобулинами (гуморальный иммунитет) или специфически реагирующими лимфоцитами (клеточный иммунитет). Т-лимфоциты обеспечивают осуществление клеточного (в основном) и гуморального иммунитета; они уничтожают чужеродные, а также собственные измененные или погибшие клетки. В-лимфоциты выполняют функции гуморального иммунитета. Производные В-лимфоцитов плазматические клетки синтезируют и выделяют в кровь и в секреты желез антитела, которые способны соединяться с соответствующими антигенами и нейтрализовать их. Антитела связываются антигенами, после чего комплекс может быть поглощен фагоцитами. Антитела специфичны. Так, после некоторых инфекционных заболеваний, например дифтерии, человек не заболевает повторно, у него возникает активный иммунитет. Но если перелить ребенку, не болевшему дифтерией, сыворотку крови человека, переболевшего ею, то первый становится невосприимчивым к дифтерии, т. е. у него возникает пассивный иммунитет.
Наряду с иммунитетом организм человека обладает неспецифической сопротивляемостью, которая зависит от многочисленных факторов. К ним относится непроницаемость здоровой кожи и слизистых оболочек для микроорганизмов; непроницаемость барьеров между кровью и тканями (гистогематических); наличие бактерицидных веществ в биологических жидкостях организма (слюна, слеза, спинномозговая жидкость, кровь); выделение вирусов почками; фагоцитарная система (макрофаги и микрофаги нейтрофильные гранулоциты); гидролитические ферменты; интерферон; лимфокины; система комплемента и др. Неспецифические защитные факторы обеззараживают даже вещества, с которыми организм ранее не встречался. Специфические начинают действовать после первичного контакта с антигеном.
Барьеры играют очень важную роль в осуществлении защиты организма. Внешние барьеры (кожа, пищеварительная, дыхательная системы) препятствуют проникновению вредных веществ извне, печень обезвреживает токсины, почки выводят токсичные продукты обмена веществ. Внутренние барьеры (гистогематические) обладают избирательной проницаемостью, они препятствуют поступлению во внутреннюю среду вредных веществ, однако внутренние барьеры обеспечивают необходимое микроокружение, при этом кровь непосредственно не контактирует с клетками. Учение о гистогематических барьерах разработал советский ученый академик Л.С. Штерн.
Лимфоидные органы
Лимфоидная система объединяет органы, обеспечивающие защиту организма от генетически чужеродных клеток или веществ, поступающих извне или образующихся в организме. Лимфоидная система включает в себя все органы, которые участвуют в образовании клеток, осуществляющих защитные реакции организма. Эти органы построены из лимфоидной ткани, которая представляет собой сеть, в петлях которой расположены клетки лимфоидного ряда: лимфоциты различной степени зрелости, молодые и зрелые плазматические клетки, а также макрофаги и другие клеточные элементы. К лимфоидной системе относятся костный мозг, тимус, скопления лимфоидной ткани, расположенные в стенках полых органов пищеварительной, дыхательной систем и мочеполового аппарата (миндалины, лимфоидные (пейеровы) бляшки тонкой кишки, одиночные лимфоидные узелки в слизистых оболочках внутренних органов), лимфатические узлы, селезенка. (рис. 64) Костный мозг и тимус, в которых из стволовых клеток дифференцируются лимфоциты, относятся к первичным (центральным) органам лимфоидной системы, остальные являются вторичными (периферическими). В них выселяются лимфоциты из центральных органов.
Центральные органы иммунной системы расположены в хорошо защищенных от внешних воздействий местах. Периферические органы иммунной системы расположены на путях возможного внедрения в opганизм генетически чужеродных веществ или на путях следования таких веществ, образовавшихся в самом организме.
Родоначальницей всех клеток крови и лимфоидной системы является полипотентная стволовая клетка. Стволовые клетки уже на 7–8-й неделе эмбрионального развития заселяют тимус, где осуществляется дифференцировка Т-лимфоцитов (тимусзависимых). В-лимфоциты (бурсазависимые, не зависящие в своей дифференцировки от тимуса) развиваются из стволовых клеток в костном мозге. Обе эти популяции лимфоцитов (Т– и В-лимфоциты) с током крови поступают из тимуса и костного мозга в периферические органы иммунной системы. Следует подчеркнуть, что все лимфоциты возникают из полипотентных стволовых кроветворных клеток.
Лимфоидные органы вырабатывают иммунокомпонентные клетки, в первую очередь лимфоциты, а также плазмоциты (плазматические клетки), включают их в иммунный процесс, распознают и уничтожают проникшие в организм или образовавшиеся в нем клетки и другие чужеродные вещества, «несущие на себе признаки генетически чужеродной информации» (Р.В. Петров). При попадании в организм чужеродных веществ антигенов, в нем образуются нейтрализующие их защитные вещества антитела, являющиеся иммуноглобулинами (гуморальный иммунитет), или специфически реагирующие лимфоциты (клеточнозависимый иммунитет).
Рис. 64. Схема расположения центральных и периферических органов иммунной системы человека. 1 – костный мозг; 2 – миндалины лимфоидно-глоточного кольца; 3 – тимус; 4 – лимфатические узлы (подмышечные); 5 – селезенка; 6 – лимфоидная(пейерова) бляшка; 7 – аппендикс; 8 – лимфоидные узелки
Существуют два типа лимфоцитов: Т-лимфоциты обеспечивают осуществление клеточного (в основном) и гуморального иммунитета; они уничтожают чужеродные, а также собственные измененные или погибшие клетки. В-лимфоциты выполняют функции гуморального иммунитета. Плазматические клетки, образующиеся из В-лимфоцитов – синтезируют и выделяют в кровь, в секрет желез антитела, которые способны вступать в соединение с соответствующими антигенами и нейтрализовать их. Антитела связываются с антигенами, что дает возможность поглощать их фагоцитами. В этом участвует система комплемента.
Большинство из имеющихся в организме лимфоцитов являются рецикулирующими (многократно циркулирующими) между различными средами обитания: органы иммунной системы, где эти клетки образуются, лимфатические сосуды, кровь, вновь органы иммунной системы и т. д. При этом считают, что в костный мозг и тимус лимфоциты повторно не попадают. Общая масса лимфоцитов в теле взрослого человека равна примерно 1500 г (6–1012 клеток). У новорожденного общая масса лимфоцитов в среднем составляет 150 г.
Для этого необходима их кооперация с Т-клетками. Длительность жизни циркулирующих Т-лимфоцитов достигает 4–6 месяцев, продолжительность жизни В-лимфоцитов – несколько недель.
Костный мозг
Костный мозг является одновременно органом кроветворения и иммунной системы. Выделяют красный костный мозг, который у взрослого человека располагается в ячейках губчатого вещества плоских и коротких костей, эпифизов длинных костей, и желтый костный мозг, заполняющий костномозговые полости диафизов длинных (трубчатых) костей. Общая масса костного мозга у взрослого человека равна примерно 2,5–3 кг (4,5–4,7 % массы тела). Около половины его составляет красный костный мозг, остальное желтый. Красный костный мозг состоит из стромы и кроветворных (гемопоэтических) элементов на разных стадиях развития. В ней содержатся стволовые кроветворные клетки предшественницы всех клеток крови и лимфоцитов. В красном костном мозге развиваются и созревают все клетки крови и В-лимфоциты. Красный костный мозг располагается в виде шнуров цилиндрической формы вокруг артериол. Шнуры отделены друг от друга синусоидными капиллярами. Созревшие клетки крови проникают в просветы капилляров через временные поры, образующиеся в цитоплазме эндотелиальных клеток только в момент прохождения клеток.
У новорожденного ребенка красный костный мозг занимает все костномозговые полости. Жировые клетки в красном костном мозге впервые появляются после рождения (1–6 месяцев). После 4–5 лет красный костный мозг в диафизах трубчатых костей постепенно начинает замещаться желтым костным мозгом. К 20–25 годам желтый костный мозг полностью заполняет костномозговые полости диафизов трубчатых костей. Что касается костномозговых полостей плоских костей, то в них жировые клетки составляют до 50 % объема костного мозга. Желтый костный мозг представлен в основном жировой тканью, которая заместила ретикулярную.
Тимус
Тимус является центральным органом лимфоидной системы, в котором из кроветворных стволовых клеток созревает и дифференцируется Т-лимфоциты, ответственные за реакции клеточного и гуморального иммунитета. Стволовые клетки, поступающие в тимус из костного мозга с током крови, превращаются в конечном итоге в Т-лимфоциты. Каждые сутки из тимуса в кровь поступает около 8,5 млн зрелых Т-лимфоцитов. В дальнейшем Т-лимфоциты поступают в кровь и лимфу, покидают с их током тимус и заселяют периферические органы лимфоидной системы. Тимус секретирует также вещества, влияющие на дифференцировку Т-лимфоцитов. Тимус, располагающийся в передней части верхнего средостения, состоит из двух вытянутых в длину асимметричных по величине долей правой и левой, сросшихся друг с другом в средней их части или тесно соприкасающихся на уровне их середины. Тимус достигает максимальных размеров к периоду полового созревания. Масса тимуса в 10–15 лет составляет в среднем 37,5 г. После 16 лет масса тимуса постепенно уменьшается и в 16–20 лет равняется в среднем 25,5 г, а в 21–35 лет 22,3 г., в 50–90 лет равна 13,4 г. Лимфоидная ткань тимуса не исчезает полностью даже в старческом возрасте. Она сохраняется, но в значительно меньшем количестве, чем в детском и подростковом возрасте.
В паренхиме тимуса рано появляется жировая ткань. Если у новорожденного соединительная ткань составляет только 7 % массы тимуса, то в 20 лет доля соединительной и жировой ткани достигает 40 %, а у лиц старше 50 лет до 90 %.
Паренхима тимуса состоит из более темного, расположенного по периферии долек коркового вещества, и более светлого мозгового, занимающего центральную часть долек. С возрастом зона коркового вещества становится тоньше, преобладающим постепенно становится мозговое вещество. Строма тимуса представлена сетью ретикулярных клеток и ретикулярных волокон, а также звездчатой формы эпителиоретикулоцитов, соединяющихся между собой с помощью отростков. В петлях этой сети находятся лимфоциты тимуса (тимоциты), а также небольшое количество плазматических клеток, макрофагов, гранулоцитов. В корковом веществе лимфоциты лежат более плотно, чем в мозговом.
Лимфоидная ткань стенок органов пищеварительной и дыхательной систем
Глоточное лимфоидное кольцо (Вальдейера—Пирогова), небная и трубная (парные), язычная и глоточная (непарные миндалины) – расположены в области зева, корня языка и носовой части глотки. Они представляют собой скопления диффузной лимфоидной ткани, содержащие небольших размеров более плотные клеточные массы – лимфоидные узелки, расположенные в собственной пластинке слизистой оболочки.
Язычная миндалина залегает в собственной пластинке слизистой оболочки корня языка в виде скопления 80–90 лимфоидных узелков, число которых наиболее велико в детском, подростковом и в юношеском возрасте. Основными клеточными элементами узелков (фолликулов) являются лимфоциты (до 95–98 %). Миндалина достигает наибольших размеров к 14–20 годам.
Парная небная миндалина неправильной овоидной формы располагается в миндаликовой ямке (бухте), которая представляет собой углубление между небно-язычной и небно-глоточной дужками. В собственной пластинке слизистой оболочки миндалины располагаются округлые лимфоидные узелки. Наибольшее количество их наблюдается в возрасте от 2 до 16 лет. К 8–13 годам миндалины достигают наибольших размеров, которые сохраняются примерно до 30 лет. Разрастание соединительной ткани внутри небной миндалины особенно интенсивно происходит после 25–30 лет, наряду с уменьшением количества лимфоидной ткани. После 40 лет узелки в лимфоидной ткани встречаются редко и их размеры относительно невелики (0,2–0,4 мм).
Непарная глоточная миндалина располагается в области свода и отчасти задней стенки глотки, между отверстиями правой и левой слуховых труб. Здесь имеется четыре-шесть поперечно и косо ориентированных, разделенных бороздами толстых складок слизистой оболочки, внутри которых находится лимфоидная ткань глоточной миндалины. Под эпителием в собственной пластинке слизистой оболочки в диффузной лимфоидной ткани находятся лимфоидные узелки глоточной миндалины диаметром до 0,8 мм. Глоточная миндалина достигает наибольших размеров в 8–20 лет, после 30 лет величина ее постепенно уменьшается.
Парная трубная миндалина находится в области трубного валика, ограничивающего сзади глоточное отверстие слуховой трубы. Миндалина представляет собой скопление лимфоидной ткани в собственной пластинке слизистой оболочки, содержащее единичные округлые лимфоидные узелки. Трубная миндалина достигает наибольшего развития в возрасте 4–7 лет. Возрастная инволюция ее начинается в подростковом и юношеском возрасте.
Лимфоидные узелки и лимфатические узлы
Групповые лимфоидные узелки червеобразного отростка (аппендикса) во время их максимального развития (после рождения и до 16–17 лет) располагаются в слизистой оболочке и в подслизистой основе на всем его протяжении. Групповые узелки состоят из одиночных узелков (фолликулов), общее количество которых в стенке аппендикса у детей и подростков достигает 450–550. После 30–40 лет число узелков заметно уменьшается. У людей старше 60 лет лимфатические узелки (фолликулы) в стенке червеобразного отростка встречаются редко.
Групповые лимфоидные узелки (пейеровы бляшки), располагающиеся главным образом в стенке подвздошной кишки, имеют вид плоских образований (бляшек), преимущественно овальной или круглой формы, чуть-чуть выступающих в просвет кишки. Количество групповых лимфоидных узелков у человека в 16–17 лет составляет 33–37, а в детском возрасте достигает 50. После 40 лет оно не превышает 20, а после 60 лет – 16. Групповые лимфоидные узелки построены из одиночных лимфоидных узелков.
В толще слизистой оболочки и подслизистой основы органов пищеварительной системы (глотки и пищевода, желудка, тонкой и толстой кишки, желчного пузыря), а также органов дыхания (гортани, трахеи, крупных бронхов) имеются одиночные лимфоидные узелки. Они располагаются как сторожевые посты, на протяжении всей длины указанных органов, на различном расстоянии друг от друга и на различной глубине.
Лимфатические узлы лежат на пути следования лимфы от органов к лимфатическим протокам и лимфатическим стволам. К выпуклой стороне каждого лимфатического узла подходит 4–6 и более приносящих лимфатических сосудов. Пройдя через лимфатический узел, лимфа выходит из него через 2–4 выносящих лимфатических сосуда, которые направляются или к следующему лимфатическому узлу этой же или соседней группы узлов или к крупному коллекторному сосуду (протоку) или стволу. Лимфатические узлы располагаются группами, состоящими из двух и более узлов. Величина лимфатических узлов колеблется от 0,5–1 мм до 75–100 мм. Каждый лимфатический узел покрыт соединительнотканной капсулой, от которой внутрь узла отходят различные капсулярные трабекулы. В том месте, где из лимфатического узла выходят выносящие лимфатические сосуды, узел имеет небольшое вдавление ворота, от которого в паренхиму лимфатического узла отходят воротные трабекулы.
Внутри лимфатического узла между трабекулами находится строма, содержащая ретикулярные волокна и ретикулярные клетки, образующие трехмерную сеть, в петлях которой располагаются клеточные элементы лимфоидного ряда. В паренхиме различают корковое и мозговое вещество. Корковое вещество занимает периферические отделы узла, более светлое мозговое вещество лежит в его центральной части. В корковом веществе располагаются лимфоидные узелки округлой формы диаметром 0,5–1 мм, представляющие собой скопления лимфоидных клеток, главным образом В-лимфоцитов. Вокруг лимфоидных узелков располагается диффузная лимфоидная ткань. Кнутри от узелков, непосредственно на границе с мозговым веществом, находится полоса лимфоидной ткани, получившая название тимусзависимой паракортикальной зоны, содержащей преимущественно Т-лимфоциты.
Паренхима мозгового вещества представлена мякотными тяжами, которые соединяются друг с другом, образуя сложные переплетения. Между мякотными тяжами располагаются мозговые промежуточные синусы. Мякотные тяжи являются зоной скопления В-лимфоцитов (как и лимфоидные узелки); здесь находятся также плазматические клетки и макрофаги. Паренхима лимфатического узла пронизана густой сетью каналов лимфатическими синусами, по которым поступающая в узел лимфа течет от подкапсульного (краевого) синуса к воротному. Непосредственно под капсулой узла, между капсулой и паренхимой, находится подкапсульный (краевой) синус. В него впадают приносящие лимфатические сосуды, несущие лимфу или от органа, для которого этот узел является регионарным, или от предыдущего лимфатического узла. От подкапсульного синуса в паренхиму узла, вдоль капсульных трабекул, направляются промежуточные синусы коркового и мозгового вещества. Последние достигают ворот лимфатического узла и впадают в воротный синус, из которого берут начало выносящие лимфатические сосуды. В воротный синус впадает также подкапсульный (краевой) синус, охватывающий паренхиму органа по периферии и заканчивающийся в области ворот узла.
Слой клеток, образующих стенки синусов, обращенные к лимфоидной паренхиме, прерывист, через них легко могут проникать из коркового и мозгового вещества в лимфу и в обратном направлении лимфоциты, макрофаги и другие активно передвигающиеся клетки. В просвете синусов имеется мелкопетлистая сеть, образованная ретикулярными волокнами и клетками. В петлях этой сети могут задерживаться поступающие в лимфатический узел вместе с лимфой инородные частицы (угольная, табачная пыль в регионарных для органов дыхания узлах), микробные тела, опухолевые клетки. Частицы пыли переносятся макрофагами в паренхиму узла и там откладываются; остатки разрушающихся клеток, попавшие в ток лимфы, уничтожаются; опухолевые клетки могут дать начало в лимфатическом узле вторичной опухоли (метастазу).
Селезенка
Селезенканаходится на пути тока крови от кишечника. Она располагается в левом подреберье, на уровне между IX–XI ребрами. Масса селезенки взрослого человека составляет у мужчины – 192 г, у женщины – 153 г. Селезенка выполняет многочисленные функции. Во внутриутробном периоде в ней осуществляется эритропоэз и лимфопоэз. В постнатальном периоде в селезенке осуществляются важные иммунологические реакции. Антигены, циркулирующие в крови, попадают в селезенку, активируют лимфоциты, способствуя их превращению в плазматические клетки. Макрофаги селезенки фагоцитируют эритроциты. Освобождающееся из гемоглобина железо всасывается в кровь и повторно используется в костном мозге. Часть разрушенного гемоглобина превращается в билирубин. Селезенка депонирует кровь, кроме того, в ней накапливаются форменные элементы крови, включая тромбоциты. Селезенка со всех сторон покрыта брюшиной, которая прочно сращена с ее фиброзной оболочкой. В петлях ретикулярной ткани расположены клетки крови, образующие пульпу селезенки. Различают белую и красную пульпу.
ВНИМАНИЕ
Белая пульпа представляет собой типичную лимфоидную ткань, из которой состоят лимфоидные узелки селезенки и лимфоидные периартериальные влагалища, располагающиеся внутри красной пульпы, которые в виде муфт окружают пульпарные артерии или начальные отделы центральных артерий селезенки.
Каждое лимфоидное влагалище представляет собой периартериальную ретикулярную ткань, густо заполненную лимфоцитами. Красная пульпа занимает примерно 75–85 % всей массы селезенки. В петлях ретикулярной ткани красной пульпы расположены лимфоциты, зернистые и незернистые лейкоциты, макрофаги, эритроциты, в том числе распадающиеся, и другие клетки. Образованные этими клетками селезеночные тяжи залегают между венозными синусами, селезенки.