Введение.Известно,что с возрастом увеличивается вероятность развития аутоиммунных, эндокринных, инфекционных и раковых заболеваний. В старении иммунной системы наибольшую роль играет гетерогенная инволюция тимуса. У людей пожилого и старческого возраста значительная часть тимуса замещена жировой и соединительной тканью. При этом инволютивные изменения селезенки изучены недостаточно и вполне вероятно, что при старении часть функций тимуса делегируется селезенке [3].
Цель исследования.В настоящем обзоре проанализированы данные поразвитию и возрастным изменениям селезенки с точки зрения иммунологии.
У человека селезенка закладывается на 5-6 неделе эмбрионального развития в толще дорсальной брыжейки, куда мигрируют клетки лимфоидного ряда. В начале развития селезенка представляет собой плотное скопление мезенхимальных клеток, пронизанное первичными кровеносными сосудами. В дальнейшем часть клеток дифференцируется в ретикулярную ткань, которая заселяется стволовыми клетками.
На 7-8 неделе развития в селезенке появляются макрофаги. На 2-4 месяце эмбриогенеза внутрь селезенки, начиная от капсулы, врастают тяжи, из которых в дальнейшем формируются трабекулы. На 12 неделе развития селезенки в ней впервые появляются В-лимфоциты. В этом же периоде формируются синусоидные капилляры и другие кровеносные сосуды, в сосудистом русле селезенки появляются широкие венозные синусы, разделяющие ее на островки.
На 3-4 месяце внутриутробного развития островки кроветворных клеток располагаются равномерно вокруг артерии (Т-зона), тогда как в конце 4 и в течение 5 месяца происходит концентрация лимфоцитов и макрофагов сбоку от артерии (В-зона). Впоследствии из лимфоцитов формируются периартериальные лимфоидные муфты и лимфоидные узелки.
Процессы миелопоэза в селезенке человека достигают максимального развития на 5 месяце внутриутробного периода, после чего их активность снижается и прекращается к моменту рождения. Основную функцию миелопоэза в антенатальном периоде выполняет красный костный мозг. Одновременно с развитием узелков происходит формирование красной пульпы, которая становится морфологически различимой на 6 месяце внутриутробного развития. На 9 месяце эмбриогенеза в лимфоидных узелках появляются центры размножения иммунных клеток, что свидетельствует об усилении лимфопоэза в селезенке к моменту рождения [5].
Селезенка покрыта соединительнотканной капсулой и мезотелием. Капсула селезенки состоит из плотной волокнистой соединительной ткани, содержащей фибробласты и многочисленные коллагеновые и эластические волокна, между которыми залегает небольшое количество гладких мышечных клеток.
В трабекулах селезенки человека содержится большое количество эластических волокон и незначительное число гладких мышечных клеток. Строму селезенки составляют ретикулярные клетки и волокна, содержащие коллаген III и IV типов.
Красная пульпа селезенки включает пульпарные тяжи и венозные синусы.
Пульпарные тяжи расположены между синусами и представляют собой форменные элементы крови, макрофаги, плазматические клетки лежащие в петлях ретикулярной соединительной ткани. Здесь плазмоциты заканчивают свою дифференцировку и секретируют антитела. В пульпарных тяжах встречаются скопления В- и Т-лимфоцитов, которые могут формировать новые узелки белой пульпы.
Синусы красной пульпы расположены между селезеночными тяжами и являются частью сосудистой системы селезенки. Синусы красной пульпы представляют собой широкие тонкостенные сосуды неправильной формы, выстланные эндотелиальными клетками необычной веретеновидной формы с узкими щелями между ними. Через эти щели в просвет синусов из окружающих тяжей мигрируют форменные элементы крови. Базальная мембрана синусов прерывиста, ее дополняют ретикулярные волокна и отростки ретикулярных клеток [10, 13].
Периартериальные лимфатические влагалища (ПАЛВ) представляют собой скопления лимфоидной ткани вытянутые по ходу пульпарной артерии. ПАЛВ являются Т-зависимой зоной селезенки.
Лимфатические узелки селезенки являются B-зависимой зоной белой пульпы селезенки и представляют собой капсулу из уплощенных ретикулярных клеток, внутри которой находятся скопления Т- и В-лимфоцитов, плазмоцитов и макрофагов. Через лимфатический узелок проходит центральная артерия. В лимфатических узелках различают 4 нечетко разграниченные зоны: периартериальную, центр размножения, мантийную и краевую, или маргинальную, зону.
Маргинальная зона узелков селезенки представляет собой переходную область между белой и красной пульпой шириной около 100 мкм. Она состоит из Т- и В-лимфоцитов и единичных макрофагов, окружена краевыми, или маргинальными, синусоидными сосудами с щелевидными порами в стенке.
Периартериальная зона является продолжением ПАЛВ и образована в основном из Т-лимфоцитов, попадающих сюда через гемокапилляры, отходящие от артерии лимфатического узелка. Отростки интердигитирующих клеток вытягиваются на значительное расстояние между окружающими их лимфоцитами и плотно контактируют с ними. Полагают, что дендритные клетки способны адсорбировать антигены и передавать Т-лимфоцитам информацию о состоянии микроокружения, стимулируя их бласт-трансформацию и пролиферацию. Активированные Т-лимфоциты задерживаются в периартериальной зоне в течение 2-3 суток, где они размножаются, а затем мигрируют в синусы краевой зоны через гемокапилляры. Тем же путем попадают в селезенку и В-лимфоциты.
Причина заселения Т- и В-лимфоцитами соответствующих зон недостаточно ясна. В функциональном отношении периартериальная зона является аналогом паракортикальной тимусзависимой зоны лимфатических узлов.
Центр размножения, или герминативный центр узелка, состоит из ретикулярных клеток, пролиферирующих В-лимфобластов и дифференцирующихся плазматических клеток. Кроме того, в центре размножения иммунных клеток селезёнки нередко можно обнаружить скопления макрофагов с фагоцитированными лимфоцитами и дендритные клетки. В этих случаях центральная часть узелка выглядит светлой.
Мантийная зона окружает периартериальную зону и центр размножения и состоит из плотно расположенных малых В-лимфоцитов и небольшого количества Т-лимфоцитов, а также содержит плазмоциты и макрофаги. Клетки мантийной зоны плотно прилегают друг к другу и расслаиваются циркулярно направленными толстыми ретикулярными волокнами [15].
Установлено, что селезенка человека выполняет иммунную, фильтрационную и депонирующую функции, участвует в процессах гемолиза, синтеза белков и в кроветворении, однако механизмы указанных процессов изучены недостаточно.
Иммунная функция селезенки заключается в утилизации макрофагами вредных веществ и очищении крови от чужеродных агентов. В селезенке разрушаются нерастворимые компоненты клеточного детрита – эндотоксины. Иммунные клетки белой пульпы селезенки человека способны синтезировать специфические антитела в ответ на поступление в кровь чужеродных антигенов [17].
Антигены, приносимые кровью, задерживаются в маргинальной зоне и красной пульпе. Далее они переносятся макрофагами на поверхность антигенпредставляющих интердигитирующих клеток белой пульпы. Лимфоциты из кровотока оседают в основном в периартериальной зоне (Т-лимфоциты) и в лимфоидных узелках (В-лимфоциты). При первичном иммунном ответе клетки, продуцирующие антитела, появляются сначала в эллипсоидных муфтах, а затем в красной пульпе. При вторичном иммунном ответе формируются центры размножения, где образуются клоны В-лимфоцитов и клетки памяти. Дифференцировка В-лимфоцитов в плазмоциты завершается в красной пульпе. Независимо от вида антигена и способа его введения накопление лимфоцитов в селезенке происходит не столько за счет их пролиферации, сколько за счет притока уже стимулированных антигеном клеток [18, 19, 20].
Кроме того, селезенка принимает участие в обмене железа. Её макрофаги преобразуют железо из разрушенных эритроцитов в трансферин. Также в селезенке гемоглобин преобразуется в билирубин и гемосидерин.
Фильтрационная функция селезенки заключается в контроле циркулирующих клеток крови. Благодаря специфическому строению селезеночных тяжей красной пульпы, селезенка способна задерживать старые и дефектные эритроциты. Селезеночные тяжи имеют в своих стенках щели (шириной в среднем 3 мкм), которые являются непреодолимым препятствием для старых и поврежденных эритроцитов (диаметром 4.5 мкм), утративших способность к деформации. Из жизнеспособных, проходящих через щели эритроцитов макрофаги удаляют паразитов, остатки ядер (тельца Говелла-Жолли) и денатурированный гемоглобин (тельца Гейнца) [12].
Селезенка способна накапливать форменные элементы крови. В норме у человека в ней депонированы от 30 до 50% всех тромбоцитов и часть нейтрофилов, которые могут выбрасываться в периферическое русло при кровотечениях или в ответ на инфекцию [11].
Участие селезенки в обмене белков заключается в том, что она синтезирует альбумин и глобин, а так же имеет большое значение в образовании иммуноглобулинов [14].
Селезенка взрослого человека продуцирует лимфоциты и моноциты. В красной пульпе моноциты задерживаются и дифференцируются в макрофаги. При нарушении нормальных процессов кроветворения в костном мозге селезенка способна вырабатывать форменные элементы крови и становится главным органом экстрамедуллярного гемопоэза.
В пожилом возрасте наблюдается снижение функциональной активности селезенки, что выражается в увеличении числа стареющих эритроцитов в кровеносном русле, что, в свою очередь, является одной из причин недостаточности газообменных процессов в тканях при старении.
Возрастные изменения в селезенке характеризуются как морфологической, так и функциональной картиной инволюции. В старческом возрасте в селезенке наблюдается атрофия белой и красной пульпы, вследствие чего ее трабекулярный аппарат вырисовывается более четко. Количество лимфатических узелков в селезенке и размеры их центров с возрастом уменьшаются. Ретикулярные волокна белой и красной пульпы грубеют и становятся более извилистыми, формируются узловатые утолщения волокон. При возрастной атрофии селезенки количество макрофагов и лимфоцитов в пульпе уменьшается, тогда как число зернистых лейкоцитов и тучных клеток возрастает. Как в старческом, так и в детском возрасте в селезенке обнаруживаются гигантские многоядерные клетки — мегакариоциты. С возрастом в селезенке возрастает число гибнущих эритроцитов, что выражается в увеличении количества железосодержащего пигмента, имеющего межклеточную локализацию [16, 21]. Увеличение в числа таких эритроцитов в кровяном русле, в свою очередь, является одной из причин недостаточности газообменных процессов в тканях при старении. Сходные инволютивные изменения в селезенке наблюдаются и при её ускоренном старении, индуцированном γ-излучением.
Показано, что при исследовании селезенки мышей после облучения в её тканях наблюдалось сокращение площади белой пульпы и атрофия периартериальных муфт. Лимфоидные фолликулы были замещены центральными артериями, окруженными тонким слоем перифолликулярной ретикулярной ткани, в которой обнаруживались единичные скопления распадающихся лимфоцитов, плазматических и ретикулярных клеток. При ускоренном старении в стенках кровеносных сосудов белой пульпы и соединительно-тканых трабекулах наблюдалась отечность, они были частично гомогенизированы за счет плазматического пропитывания. Периферические синусы в селезенке переполнялись кровью, а строма в субкапсулярной зоне была практически оголена. Более чем в 2 раза снизилась клеточность в субкапсулярной зоне, в то время как пролиферативная активность клеток на периферии селезенки возрастала [8].
По данным других исследований показано, что введение экстракта селезенки старых (20 месячных) мышей молодым (2 месячным) животным приводило к ускоренному старению, затрагивающему всю нейроиммуноэндокринную систему [2].
Кроме того важную роль в процессах старения селезенки играют кейлоны – высокомолекулярные белки, угнетающие пролиферацию иммунных клеток селезенки. С помощью хромотографического анализа из кейлонов были выделены низкомолекулярные пептиды – супрессоры активности иммунных клеток – тафцин и спленин. Предшественник тафцина синтезируется в лимфоцитах селезенки в виде лейконина, который путем ограниченного протеолиза преобразуется в активную форму. Спленин по функциям и структуре напоминает гормон тимуса тимопоэтин, что свидетельствует о сходстве иммунологических процессов, а возможно, и механизмов старения указанных органов. Так, активные центры спленина и тимопоэтина различаются лишь одним аминокислым остатком [1, 6].
Важную роль в механизмах старения селезенки, подобно другим органам иммунной системы, играет пептидная регуляция [4].
Наиболее выраженный геропротекторный эффект в отношении функциональной активности селезенки оказывает синтетический пептид Т-38 (H-Lys-Glu-Asp-OH, везуген), сконструированный в Санкт-Петербургском институте биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН [7, 9].
В работе В.Х. Хавинсона и соавторов (2010) были изучены геропротекторные свойства пептида Т-38. Исследования были выполнены на крысах в возрасте 2.5 месяцев, которым после облучения был введен пептид Т-38. В исследовании селезенки крыс в модели ускоренного старения, индуцированного γ–облучением, были получены следующие эффекты. По сравнению с контрольной группой под действием пептида Т-38 у таких крыс наблюдалось относительное увеличение содержания белой пульпы и появление крупных гемопоэтических островков. Содержание крупных лимфобластов в лимфатических фолликулах и парафолликулярной зоне также повышалось, многие из которых находились в состоянии митотического деления, что косвенно предполагает активацию процессов репаративной регенерации в селезенке. В паренхиме селезенки верифицировались группы PCNA+ клеток, причем в зонах гемопоэза они формировали скопления [8].
Кроме того, известно, что некоторые биогенные амины способны оказывать влияние на свойства клеток микроокружения селезенки, которые, в свою очередь, регулируют активность иммунных клеток в данном органе. Таким образом, пептидные биорегуляторы играют важную роль в поддержании её функциональной активности при старении.
Приведенные данные свидетельствуют о возможности повышения функциональной активности селезенки и замедлении её старения под действием пептидных биорегуляторов.
Помимо морфофункциональных признаков старения селезенки как органа было показано изменение числа иммунных клеток в ней при старении. Исследование иммунных клеток селезенки CD4+, CD8+ и выделяемого ими транскрипционного фактора Foxp3+ и концентрация интерлейкина-10(IL-10) позволило установить следующие закономерности иммунного старения селезенки. Полученные данные показали, что уровень экспрессии Foxp3+ и концентрация IL-10 в селезенке старых мышей значительно выше, чем у взрослых животных. При этом число CD4+CD8+ клеток при старении так же возрастало [22].
Заключение. Обзор данных по развитию и возрастной инволюции селезенкипоказал, что указанный орган иммунной системы менее подвержен дитрофии в сравнении с тимусом. Кроме того, структура и функции селезенки могут быть частично восстановлены под действием пептидных биорегуляторов. Таким образом, при старении иммунной системы селезенка становится важным центром иммуногенеза.
Список литературы.
- Линькова Н.С. Влияние пептидов эпифиза на функции тимуса при старении / Н.С. Линькова, V.O. Poliakova, A.V. Trofimov [и др.]. // Успехи геронтологии. – 2010. – Т. 23, № 4. – С. 543 - 546.
- Пальцев М.А. Нейроиммуноэндокринные механизмы старения / М.А. Пальцев [и др.]. // Успехи геронтологии. – 2009. – Т. 22, № 1. – С. 24 - 36.
- Полякова В.О. Инволютивные изменения резидентных клеток тимуса человека человека при его старения / В.О. Полякова // Геронтологический журнал им. В.Ф. Купревича. – 2010. – № 1. – С. 48 - 51.
- Рыжак Г.А. Репаративное действие пептида везугена на структуру двенадцатиперстной кишки в модели ускоренного старения / Г.А. Рыжак [и др.] // Научные ведомости БелГУ: Серия «Медицина. Фармация». – 2010. - Т. 93, №22. – С. 53 - 56.
- Сапин М.Р. Анатомия человека / М.Р. Сапин, Г.Л. Билич. – М., 2009. - 119 с.
- Хавинсон В.Х. Тканеспецифическое действие пептидов / В.Х. Хавинсон // Бюллетень эксперементальной биологии и медицины. – 2001. - Т. 8, № 132. – С. 228 - 229.
- Хавинсон В.Х. Пептидная регуляция репаративных процессов в органах иммунной системы при ускоренном старении / В.Х. Хавинсон, Линькова Н.С. , Кветной И.М. [и др.]. // Научные ведомости БелГУ. Серия «Медицина. Фармация». – 2010. - Т. 93, № 22. – С. 57 - 61.
- Anisimov V.N. Peptide bioregulation of aging: results and protects / V.N. Anisimov, V. Kh. Khavinson // Biogerontology. – 2010. - № 11. – Р. 139 - 149.
- Chun Y.S. Spectrum of primary vascular neoplasms of the spleen / Y.S. Chun, V.G. Robu // J Clin Oncol. – 2011. – Vol. 10, № 29. – Р. 116 - 117.
- Kiss F. Examination of aggregation of various red blood cell populations can be informative in comparison of splenectomy and spleen autotransplantation in animal experiments / F. Kiss, N. Nemeth, E. Sajtos [et al.]. // Clin Hemorheol Microcirc. – 2010. - Vol. 2 - 4, № 5. – Р. 273 - 280.
- Maekawa T. Age-dependent and cell-population-restricted LRRK2 expression in normal mouse spleen / T. Maekawa, N. Nemeth, E. Sajtos [et al.]. // Biochem Biophys Res Commun. – 2010. - Vol. 3, № 392. – Р. 431 - 435.
- Mustapha Z. Sonographic determination of normal spleen size in an adult African population / Z. Mustapha // Eur J Radiol. – 2010. - Vol. 1, № 75. – Р. 133 - 135.
- Schneider D.A. Dynamics of bovine spleen cell populations during the acute response to Babesia bovis infection: an immunohistological study / D.A. Schneider, H. Yan, R.G. Bastos [et al.]. // Parasite Immunol. – 2011. - Vol. 1, № 33. – Р. 34 - 44.
- Uckun F.M. Spleen tyrosine kinase as a molecular target for treatment of leukemias and lymphomas / F.M. Uckun, S. Qazi // Expert Rev Anticancer Ther. – 2010. - Vol. 9, № 10. – Р. 1407 - 1418.
- Uddin M.N. Toxic effects of D-galactose on thymus and spleen that resemble aging / M.N. Uddin // J Immunotoxicol. – 2010. - Vol. 3, № 7. – Р. 165 - 173.
- Wang J. Enhanced expression of cyclins and cyclin-dependent kinases in aniline-induced cell proliferation in rat spleen / J. Wang, G. Wang, H. Ma [et al.]. // Toxicol Appl Pharmacol. – 2010. - Vol. 2, № 250. – Р. 213 - 220.
- Yamate J. Vasoformative disorder, resembling littoral cell angioma, of the spleen in a geriatric Japanese macaque (Macaca fuscata) / J. Yamate, T. Izawa, M. Kuwamura [et al.]. // Vet Pathol. – 2009. - Vol. 3, № 46. – Р. 520 - 525.
- Zhao Y. Changes of Foxp3 and IL-10 and TGF-beta in aging of mice/ Y. Zhao, Wang Y., Liu J.Z. [et al.]. // Xi Bao Yu Fen Zi Mian Yi Xue Za Zhi. – 2010. - Vol. 9, № 26. – Р. 842 - 845.