Возрастные изменения — инволюция тимуса и изменение иммунной системы человека

Тимус (вилочковая железа) — орган лимфопоэза (лимфоцитообразования), при котором происходит созревание, дифференцирование и иммунологическое обучение T-лимфоцитов (T-клеток) иммунной системы человека и многих других видов животных.

Инволюция тимуса происходит с возрастом, и приводит к изменениям в его структуре и снижению его тканевой массы.

Процесс инволюция железы является консервативной последовательностью почти у всех позвоночных, птиц, костистых рыб, амфибий и рептилий.

Строение и функции

Тимус является секреторной железой в препубертатный (до полового созревания) период развития репродуктивной системы человека и играет важную роль в функционировании иммунитета.

Тимус — мягкий орган, расположенный за грудиной, между легкими человека.

Он является двулопастной структурой, находящейся почти на вершине сердца и расположенной вдоль трахеи.

Железа обладает треугольноподобной формой, и разделена на две доли, заключенные в волокнистом окружении. Лепестки тимуса имеют розовый, непрозрачный цвет.

По структурному строению вилочковая железа состоит из двух основных частей — коры и мозгового вещества. Поверхностный слой лепестков тимуса называется корой.

Железа включает два основных компонента:

• истинное эпителиальное (внутреннее) пространство тимуса — участки, ограниченные эпителиальными клетками, где происходит лимфопоэз;
• периваскулярное пространство (околососудистую область).

Лимфопоэз — процесс дифференцирования, пролиферации (размножения), формирования и образования клеток-лимфоцитов.

Структура тимуса

Основными гормонами тимуса являются:

• тимулин;
• тимопоэтин;
• тимозин.

В детском возрасте белые кровяные клетки лейкоциты, создающиеся в костном мозге, мигрируют для прохождения лимфопоэза в тимус для их созревания. Гормон тимозин стимулирует созревание лейкоцитов в T-лимфоциты и проводит их обучение. При обучении выбираются только те клетки, которые должным образом отреагировали на чужеродные антигены.

После обучения Т-лимфоцитов, они становятся способными атаковать только чужеродные агенты, активируя помощников, так называемые В-клетки, производящие антитела против специфических антигенов, и хранящие память о предыдущих вирусах и инфекциях.

После обучения, Т-лимфоциты мигрируют в лимфатические узлы, хранящие иммунные клетки в организме.

Т-клетки убивают или оказывает цитотоксическое (повреждающее) действие на вредные, или поврежденные клетки человеческого организма.

Цитотоксичность Т-клеток связана с высокоактивными молекулами-белками цитокинами, которые они производят.

Поврежденные клетки — заражены вирусами, а также раковые, потерявшие способность останавливать свою пролиферацию (размножение). Т-клетки имеют вероятность связываться с рецепторами Т на поверхности клеток-мишеней, что инициирует их возможное разрушение и уничтожение.

Вилочковая железа состоит из смешения эпителиальной и лимфатической ткани. Ткани вилочковой железы содержат дендритные антигенпредставляющие клетки, посылающие сигналы Т-клеткам — убийцам.

В тимусе также находятся защитные клетки-макрофаги, поглощающие любой клеточный дебрис (остатки) и непосредственно чужеродные патогены.

Макрофаги и дендритные клетки помогают тимусу выполнять его иммунные функции в ликвидации вредных отходов и выявления больных клеток.

Пути циркуляции Т-лимфоцитов

Действие вилочковой железы в течение жизни человека также играет важную роль в предотвращении аутоиммунного ответа в случаях, когда иммунная система не может различить свои и чужеродные агенты.

У людей с аутоиммунными заболеваниями часто отмечаются хронические периоды лихорадки, усталости и недомогания.

Вилочковая железа, тесно связанная с лимфатической системой (сосудами и тканями), как естественной сетью защиты организма, делает возможным распознавание и изгнание различных токсинов.

Установлено, что скорость инволюции тимуса увеличивается при чрезмерном потреблении калорий и ожирении.

Развитие

Хотя тимус полностью развивается до рождения, Т-лимфоциты, ответственные за иммунологический ответ на инфекции, еще не присутствуют в периферических лимфоидных тканях детского организма.

Для того, чтобы заполнить периферическую систему, увеличение тимуса в размерах активирует его функцию в течение раннего неонатального периода (около месяца после рождения).

Множество факторов, в том числе генетических, обстановка с окружающей средой, а также пол человека, оказывают влияние на развитие и функционирование вилочковой железы:

• Гены, контролирующие размер тимуса и последующую скорость его инволюции, также различаются между отдельными людьми, что объясняет разную восприимчивость человека к патогенам.
• Генетические расстройства, такие как синдром Дауна и Ди Джорджи, могут существенно повлиять на раннее программирование иммунитета, ослабляя рост тимуса.
• Экологические факторы в процессе развития человека оказывают существенное влияние на функции вилочковой железы. Например, дефицит цинка может привести к атрофии органа, что приводит к повышенному риску заражения организма бактериями и вирусами.
• Недостаточное питание во время развития человека, отрицательно влияет на структуру и функцию тимуса. Даже количество грудного вскармливания, которое получает ребенок, и продолжительность каждого кормления, влияет на его функции.
• Различия мужского и женского развития, способствуют гендерной зависимости в восприимчивости к болезням. По сравнению с мужчинами, женщины испытывают меньший риск бактериальной, вирусной и грибковой инфекции, но имеют повышенный шанс развития аутоиммунных заболеваний, включающих рассеянный склероз.
• Стероиды, такие как эстроген и тестостерон, также влияют на размер тимуса и его функцию, особенно в период полового созревания.

Что называется инволюцией тимуса?

Несмотря на существенную роль вилочковой железы в иммунном здоровье, тимус слабоактивен или неактивен в течение большей части жизни человека.

Наиболее активен орган в детском возрасте и достигает своего максимального веса около 30 грамм в период полового созревания.

После достижения максимального веса, активность тимуса постоянно снижается.

Снижение активности вилочковой железы соответствует уменьшению ее размера, а также постепенному и почти полному замещению ее ткани — жировой.

Физиологическая атрофия, или возрастная инволюция тимуса, тесно связана с естественным снижением функций иммунной системы человека с течением времени. Уменьшение размеров тимуса приводит к снижению лимфопоэза. В результате нарушается антиген-распознавание и растет отказ организма от первичного иммунного ответа.

По данным статистики, около 80 процентов людей в возрасте старше 60 лет страдают от хронических заболеваний, отчасти вызванных инволюцией тимуса.

Возрастные изменения

Хотя инволюции тимуса связана со старением, она не индуцируется возрастными изменениями и начинается еще с первого года жизни человека.

Микроокружение тимуса, или строма (ретикулярная ткань), имеет жизненное значение для роста и развития Т-лимфоцитов.

Ухудшение стромы у пожилых людей вызвано потерей тимусом эпителиальных клеток. Деятельность эпителиальных клеток регулируются геном FOXN1, экспрессия которого уменьшается с возрастом.

Эпителиальное пространство вилочковой железы начинает уменьшаться с первого года жизни в размере 3% до наступления среднего возраста 35-45 лет, после чего оно сокращается до 1% к самой смерти.

Инволюция тимуса приводит к уменьшению выхода Т-клеток. У взрослых, простые Т-клетки поддерживаются через гомеостатическую пролиферацию (клеточное деление). Способность иммунной системы дать сильный защитный ответ, также зависит от разнообразия рецепторов Т-клеток.

Хотя гомеостатическая пролиферация помогает поддерживать простые Т-клетки даже с почти отсутствующей вилочковой активностью, это не приводит к увеличению разнообразия их рецепторов.

По пока еще неизвестным причинам, разнообразие простых Т-клеток резко падает около возраста 65 лет.

Считается, что утрата функции вилочковой железы и разнообразия простых Т-клеток способствуют ослаблению иммунитета у пожилых людей, включая увеличение случаев раковых заболеваний, аутоиммунных реакций и оппортунистических инфекций, вызываемых условно-патогенными организмами.

При определенных обстоятельствах, тимус может проходить и острую инволюцию (т.н. называемую переходную). Она вызывается стрессом, инфекциями, беременностью, и недостаточностью питания.

Существует все больше доказательств того, что инволюции тимуса пластичны и могут быть терапевтически приостановлены или обращены вспять, чтобы усилить функции иммунной системы у взрослых людей.

Исследования инволюции тимуса могут помочь в разработке методов лечения, особенно при затруднениях в восстановлении иммунной функции после химиотерапии, ионизирующего излучения, или инфекций, включающих вирус иммунодефицита человека.

Видео на тему

Список используемой литературы

1. Внутренние болезни. Том 1. 5-е издание Малишевский М.В., Пантелеев С.М., Галян С.Л. 2020.
2. Внутренние болезни. Том 2. 5-е издание Малишевский М.В., Пантелеев С.М., Галян С.Л. 2020.
3. Муртазин А. И. Амбулаторно-поликлиническая терапия. Стандарты медицинской помощи. Критерии оценки качества. Фармакологический справочник. Год издания 2019. ГЭОТАР-Медиа, 624 с.
4. Верин В.К., Иванов В.В. Гормоны и их эффекты. Год издания:2011. Санкт-Петербург, Фолиант. 134 с.