ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ  ИММУНОМОРФОЛОГИЯ  ТИМУСА  В  АСПЕКТЕ  ОНТОГЕНЕЗА

Волков  Владимир  Петрович

канд.  мед.  наук,  РФ,  г.  Тверь

E-mail:  patowolf@yandex.ru

FUNCTIONAL  IMMUNOMORPHOLOGY  OF  THYMUS  IN  ASPECT  OF  ONTOGENESIS

Vladimir  Volkov

candidate  of  medical  sciences,  Russia,  Tver

АННОТАЦИЯ

С  помощью  морфометрического  метода  исследования  функциональной  иммуноморфологии  тимуса  выявлены  структурные  признаки  значительного  снижения  уровня  иммунной  активности  органа  в  процессе  постнатального  онтогенеза.  Полученные  средние  величины  изученных  показателей  могут  служить  параметрами  условной  нормы  для  последующих  исследований  состояния  тимуса  в  условиях  патологии.

ABSTRACT

By  means  of  a  morphometric  method  of  research  of  functional  immunomorphology  of  a  timus  structural  signs  of  considerable  decrease  in  level  of  immune  activity  of  organ  in  the  course  of  postnatal  ontogenesis  are  revealed.  The  received  average  sizes  of  the  studied  indicators  can  serve  as  parameters  of  conditional  norm  for  the  subsequent  researches  of  a  condition  of  a  timus  in  the  conditions  of  pathology.

Ключевые  слова:  тимус;  функциональная  иммуноморфология;  возрастные  изменения;  морфометрическое  исследование.

Keywords:  thymus;  functional  immunomorphology;  age  changes;  morphometric  research.

Иммунная  система  (ИС),  обеспечивающая  индивидуальность  и  целостность  организма  [15],  представлена  совокупностью  органов  и  тканей,  среди  которых  принято  выделять  центральные,  где  происходит  созревание  лимфоцитов,  и  периферические,  где  находятся  зрелые  лимфоциты  [14;  15;  31].  У  человека  центральным  органом  ИС  является  вилочковая  железа  или  тимус  (ТМС)  [7;  10;  14;  22;  31].  Здесь  осуществляется  антигеннезависимая  дифференцировка  костномозговых  предшественников  Т-лимфоцитов  в  иммунокомпетентные  клетки  —  Т-лимфоциты  [7;  14;  26;  30].  От  морфологического  состояния  ТС  зависят  поддержание  гомеостаза  в  организме  и  обеспечение  стабильности  его  антигенных  структур  [4;  6;  17].  Эта  железа  может  рассматриваться  как  «полигон»,  на  котором  посредством  биологически  активных  пептидов  формируются  приобретенный  и  естественный  иммунитет  [3;  28].

ТМС,  достигающий  своего  наибольшего  развития  в  детский  период  жизни,  в  дальнейшем  подвергается  возрастной  инволюции  [2;  7;  18;  26;  28;  35;  39;  40;  44],  которая  сопровождается  структурной  перестройкой  органа  и  проявляется  постепенным  уменьшением  лимфоидной  ткани  с  увеличением  количества  жировой  и  фиброзной  [2;  7;  10;  20;  21;  26;  32;  34—36;  41].  Однако  даже  в  глубокой  старости  лимфоидная  ткань  ТМС  полностью  не  исчезает,  сохраняясь  в  виде  отдельных  островков  среди  жировой  клетчатки  [2;  15;  20;  25;  32;  39] 

Причём  в  последнее  время  появились  данные,  указывающие  на  то,  что  ТМС  проявляет  активность  и  в  поздние  годы  жизни,  производит  функционально  активные  Т-клетки  [10;  13;  15;  19]  и  продолжает  играть  важную  роль  в  развитии  иммунного  ответа  при  попадании  в  организм  чужеродных  антигенов  [15;  44].

Так  или  иначе,  возрастная  инволюция  ТМС  приводит  к  понижению  её  лимфоцитопоэтической  и  иммунологической  функций  [ВЖ-1=,  ВЖ-32=,  25=].

Известно,  что  старение  сопровождается  угнетением  защитных  сил  организма,  в  том  числе  многих  звеньев  иммунитета  [7;  21;  24;  26;  27;  38].  При  этом  страдают  как  клеточный,  так  и  гуморальный  иммунный  ответ  [38],  что  может  быть  обусловлено  именно  возрастной  инволюцией  ТМС  [27;  37],  процесс  которой  начинается  очень  рано  и  наиболее  выражен  в  этом  органе  ИС  [21;  26;  27].

Поэтому  изучая  изменения  ТМС  в  различных  патологических  условиях,  всегда  нужно  учитывать  возраст  больного  [2].  Усреднённые  итоговые  данные  изучения  морфофункционального  состояния  ТМС  на  протяжении  постнатального  онтогенеза,  стандартизованные  по  возрасту,  могут  быть  приняты  за  показатели  условной  нормы  (УН)  при  исследовании  функциональной  иммуноморфологии  органа  в  условиях  патологии  [23;  27].  При  этом  наиболее  точно  оценить  изменения  структурно-функционального  состояния  ТМС  позволяют  морфометрические  методы  исследования,  которые  объективизируют  полученные  результаты  и  сделанные  выводы  [1;  9],  что  отвечает  современным  требованиям  доказательной  медицины  [8;  16]. 

Учитывая  сказанное,  целью  настоящей  работы  явилось  изучение  с  помощью  морфометрического  подхода  структурно-функциональных  изменений  ТМС  в  онтогенетическом  плане.

Материал  и  методы

Изучены  гистопрепараты  ТМС  24  больных  в  возрасте  от  17  до  72  лет  (мужчин  —  14,  женщин  —  10),  умерших  в  общесоматическом  стационаре  от  различных  остро  развившихся  причин  и  не  имевших  в  ближайшем  анамнезе  инфекционных  заболеваний,  иммунодефицитных  состояний,  приема  стероидных  гормонов  и  иммунодепрессантов.  Кроме  того,  критериями  исключения,  верифицированными  на  аутопсии,  явились  патология  иммунных  и  кроветворных  органов,  а  также  аллергические,  хронические  воспалительные,  инфекционные  и  онкологические  заболевания  [5]. 

Материал  разделён  на  следующие  возрастные  группы,  насчитывающие  по  восемь  человек  каждая:  I  —  до  25  лет,  II  —  26—50  лет,  III  —  51  год  и  старше.

Парафиновые  срезы  ткани  ТМС  окрашивались  гематоксилином  и  эозином.  Изучались  шесть  гистологических  срезов  с  каждого  объекта,  измерения  проводились  в  шести  полях  зрения  каждого  среза,  с  последующим  нахождением  средних  величин  указанных  параметров,  что  считается  вполне  достаточным  для  получения  репрезентативных  результатов  [12].

Морфометрически  на  тканевом  уровне  определялось  семь  количественных  параметров:  методом  точечного  счёта  [1;  9]  —  площадь  стромы  вместе  с  жировыми  включениями  (S_ст),  площадь  коркового  вещества  (S_кв)  и  площадь  мозгового  вещества  (S_мв),  выраженные  в  процентах;  с  помощью  окуляр-микрометра  —  малый  и  большой  диаметры  долек  (D_дм  и  D_дб)  в  мм  и  диаметр  телец  Гассаля  (ТГ)  также  в  мм  (D_тг);  визуально  при  малом  увеличении  микроскопа  —  число  ТГ  в  поле  зрения  (N_тг).

На  основе  полученных  показателей  рассчитывались  три  коэффициента  (индекса):  стромально-паренхиматозное  отношение  (СПО),  корково-мозговой  индекс  (КМИ)  и  дольковый  коэффициент  (ДК).  Последний  представляет  собой  отношение  D_дм  к  D_дб  и  предложен  нами  для  оценки  так  называемого  «фактора  формы»,  отражающего  архитектонику  долек  ТМС  [45].  Приближение  значений  ДК  к  единице  наглядно  демонстрирует  выравнивание  показателей  D_дм  и  D_дб,  свидетельствующее  о  приобретении  дольками  ТМС  округлой  формы,  что  наблюдается,  в  частности,  в  ходе  возрастной  инволюции  органа  [18].

При  сравнении  данных  в  изученных  группах  использовался  U-критерий  Манна-Уитни  (автоматический  компьютерный  расчёт)  с  уровнем  значимости  р=0,01–0,05.

Результаты  и  обсуждение

В  результате  проведённого  исследования  определены  не  только  морфометрические  параметры  различных  структур  ткани  ТМС  по  возрастным  группам,  но  и  вычислены  обобщённые  средние  показатели,  стандартизованные  по  возрасту,  которые  можно  принять  за  УН,  служащую,  как  указывалось  ранее,  основой  для  аналогичного  изучения  морфофункционального  состояния  органа  в  условиях  патологии  [23;  27].

Анализ  полученных  в  ходе  исследования  данных  (табл.)  показывает,  что  все  изученные  количественные  параметры  и  рассчитанные  на  их  основе  коэффициенты  (индексы)  претерпевают  значительные  онтогенетические  изменения,  имеющие  различный  вектор  направленности  и  выраженные  в  разной  степени.

Таблица  1. 

Возрастные  иммуноморфологические  параметры  тимуса

Примечание:  1  —  статистически  значимые  различия  с  гр.  I

  2  —  статистически  значимые  различия  с  гр.  II 

  3  —  статистически  значимые  различия  с  гр.  III

Так,  с  возрастом  неуклонно  нарастает  количество  стромы  ТМС,  что  показывают  статистически  значимые  изменения  величин  S_ст  в  изученных  группах  и  прогрессирующее  зашкаливающее  увеличение  значений  СПО.

Параллельно  этому  наблюдается  существенное  возрастное  снижение  количество  лимфоидной  ткани  коркового  вещества,  что  отражает  падение  такого  параметра,  как  S_кв  (убыль  в  группах  II  и  III  по  сравнению  с  группой  I  —  59,8  %  и  —  91,3  %  соответственно).  При  этом  S_мв,  напротив,  заметно  и  достоверно  увеличивается.  В  целом  описанные  сдвиги,  наряду  с  более  выраженными  изменениями  S_ст,  способствуют  отмеченному  весьма  значительному  нарастанию  величин  СПО. 

Динамику  изменений  соотношения  коркового  и  мозгового  вещества  ТМС,  ассоциированных  с  возрастом,  характеризует  КМИ.  Считается,  что  этот  показатель  является  надежным  индикатором  функционального  состояния  органа  [11;  33].  В  настоящее  время  накоплено  достаточно  фактов,  свидетельствующих  о  зависимости  КМИ  от  возраста  [40;  42].

Согласно  нашим  данным,  наблюдается  резкое  падение  КМИ  у  пожилых  лиц  по  сравнению  с  более  молодыми  (убыль  в  группе  III  относительно  группы  I  составляет  —  95,3  %,  относительно  группы  II  —  80,0  %),  что  документирует  прогрессирующее  угнетении  иммунной  функции  ТМС  в  ходе  постнатального  онтогенеза  и  согласуется  с  данными  литературы  [21;  37]. 

Представляет  известный  интерес  проследить  изменения  морфологии  долек  ТС,  развивающиеся  по  мере  старения  организма.  Это  касается,  прежде  всего,  размеров  указанных  структур,  которые  достаточно  точно  описываются  такими  параметрами,  как  D_дм  и  D_дб. 

Динамика  обоих  показателей  имеет  одинаковый  возрастной  вектор  направленности  в  сторону  статистически  значимого  понижения,  но  различную  степень  выраженности.  Так,  в  большей  степени  с  возрастом  меняется  D_дб  —  убыль  в  группах  II  и  III  по  сравнению  с  группой  I  соответственно  —  28,8  %  и  —  73,3  %.  В  то  же  время  аналогичные  сдвиги  D_дм  составляют  —  13,4  %  и  —  51,5  %.  Хотя  различия  сравниваемых  процентов  находятся  лишь  на  уровне  тенденции,  эти  данные  всё  же  свидетельствуют  как  об  уменьшении  величины  долек,  так  и  о  приобретении  ими  более  округлой  формы.  Последнее  утверждение  подкрепляется  достоверными  изменениями  ДК,  который  по  мере  старения  организма  приближается  к  единице.

В  ходе  позднего  онтогенеза  существенной  возрастной  инволюции  подвергаются  ТГ  [2;  5;  7;  10;  22;  25;  26].  Есть  мнение  (возможно,  несколько  преувеличенное),  что  состояние  ТГ  является  более  четким  индикатором  наступивших  изменений,  чем  другие  морфологические  симптомы  клеточных  внутритимусных  дифференцировок  [29].

Наши  данные  подтверждают  имеющиеся  в  литературе  сведения.  С  возрастом  N_тг  статистически  значимо  сокращается  (убыль  в  группах  II  и  III  по  сравнению  с  группой  I  —  57,1  %  и  —  66,7  %  соответственно),  а  размеры  D_тг  достоверно  увеличиваются  (прирост  +13,1  %  и  +33,7  %).

В  целом  обнаруженные  в  проведённом  исследовании  онтогенетические  структурные  изменения  ТМС  свидетельствуют  о  значительном  сокращении  его  иммунного  потенциала.

Заключение

Таким  образом,  проведённое  морфометрическое  изучение  функциональной  иммуноморфологии  ТМС  в  возрастном  аспекте  выявляет  существенное  угнетение  функциональной  иммунной  активности  органа,  развивающееся  в  процессе  позднего  постнатального  онтогенеза,  что  отражает  снижение  уровня  адаптационных  резервов  организма,  ассоциированное  с  возрастом.

Полученные  данные,  усреднённые  и  стандартизованные  по  возрасту,  могут  служить  показателями  УН  для  последующего  изучения  функциональной  иммуноморфологии  ТМС  в  условиях  патологии.

Список  литературы:

1. Автандилов  Г.Г.  Медицинская  морфометрия.  —  М.:  Медицина,  1990.  —  384  с. 
2. Агеев  А.К.  Гистопатология  вилочковой  железы  человека.  —  Л.:  Медицина,  1973.  —  128  с.
3. Акмаев  И.Г.  Нейро-иммунно-эндокринные  взаимодействия  в  физиологии  и  патологии  //  Матер.  XVIII  съезда  Физиологического  общ-ва  им.  И.П.  Павлова.  —  Казань,  2001.  —  С.  296—297,
4. Акцидентальная  инволюция  тимуса  крыс  на  фоне  развития  аденокарциномы  толстой  кишки,  индуцируемой  1,2-диметилгидразином  на  фоне  удаления  селезёнки  /  О.Ю.  Кострова,  М.Н.  Михайлова,  Г.Ю.  Стручко  [и  др.]  //  Вестн.  Чувашского  ун-та.  —  2012.  —  №  3.  —  С.  416—423.
5. Беловешкин  А.Г.  Системная  организация  телец  Гассаля.  —  Минск:  Медисонт,  2014.  —  180  с.
6. Болезни  вилочковой  железы  /  В.П.  Харченко,  Д.С.  Саркисов,  П.С.  Ветшев  [и  др.].  —  М.:  Триада-Х,  1998.  —  232  с.
7. Вершигора  А.Е.  Общая  иммунология:  учеб.  пособие.  —  Киев:  Выща  школа,  1989.  —  736  с.
8. Гринхальт  Т.  Основы  доказательной  медицины  /  пер.  с  англ.  —  М.:  ГЭОТАР-Медиа,  2004.  —  240  с.
9. Гуцол  А.А.,  Кондратьев  Б.Ю.  Практическая  морфометрия  органов  и  тканей.  —  Томск:  Изд-во  Томского  ун-та,  1988.  —  136  с.
10. Драндрова  Е.Г.  Морфологическая  и  иммуногистохимическая  характеристика  тимуса  при  экспериментальном  канцерогенезе  потомства  самок  с  вторичным  иммунодефицитом:  Дис.  …  канд.  мед.  наук.  —  М.,  2015.  —  157  с.
11. Захаров  А.А.  Морфологические  изменения  тимуса  после  иммуносупрессии  в  эксперименте  //  Клiнiчна  анатомiя  та  оперативна  хiрургiя.  —  2008.  —  Т.  7,  —  №  4.  —  С.  15—19.
12. Кащенко  С.А.,  Золотаревская  М.В.  Изменения  морфометрических  показателей  белой  пульпы  селезёнки  крыс  под  воздействием  иммунотропных  препаратов  //  Укр.  мед.  альм.  —  2011.  —  Т.  14,  —  №  5.  —  С.  74—77. 
13. Киселева  Е.П.  Роль  нейрональных  и  ангиогенных  факторов  в  механизмах  инволюции  тимуса  при  опухолевом  росте  //  Мед.  акад.  журн.  —  2010.  —  Т.  10,  —  №  4.  —  С.  201—209. 
14. Клиническая  иммунология  и  аллергология  /  пер.  с  англ.  /  под  ред.  Г.  Лолора–мл.,  Т.  Фишера,  Д.  Адельмана.  —  М.:  Практика,  2000.  —  806  с.
15. Клиническая  иммунология  и  аллергология  /  пер.  с  нем.  —  2-е  изд.,  перераб.  и  доп.  /  под  ред.  Л.  Йегера.  —  М.:  Медицина,  —  1990.  —  Т.  1.  —  528  с.
16. Клюшин  Д.А.,  Петунин  Ю.И.  Доказательная  медицина.  Применение  статистических  методов.  —  М.:  Диалектика,  2008.  —  315  с. 
17. Ковешников  В.Г.,  Бибик  Е.Ю.  Функциональная  морфология  органов  иммунной  системы.  —  Луганск:  Виртуальная  реальность,  2007.  —  172  с.
18. Кузнецов  А.В.  Морфология  и  кровоснабжение  тимуса  свиней  крупной  белой  породы  в  постнатальном  онтогенезе:  Автореф.  дис.  …  канд.  биол.  наук.  —  Саранск,  2013.  —  24  с.
19. Кузьменко  Л.Г.,  Киселева  Н.М.,  Симонова  А.В.  Старение  и  тимус  //  Здоровье  и  образование  в  XXI  веке.  —  2013.  —  Т.  15,  —  №  1—4.  —  С.  170—175. 
20. Матвеенко  М.Е.  Патоморфология  иммунных  процессов  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://vunivere.ru/work5275  (дата  обращения:  27.07.2015).
21. Москвичёв  Е.В.  Морфологическая  и  иммуногистохимическая  характеристика  вилочковой  железы  при  экспериментальном  канцерогенезе  в  условиях  вторичной  иммунной  недостаточности:  Дис.  ...  д-ра  мед.  наук.  —  Оренбург,  2013.  —  195  с.
22. Парамзин  Ф.Н.  Морфологическая  характеристика  телец  Гассаля  в  случаях  уменьшения  массы  тимуса  //  Новые  задачи  современной  медицины:  материалы  III  междунар.  науч.  конф.  (г.  Санкт-Петербург,  декабрь  2014  г.).  —  СПб.:  Заневская  площадь,  2014.  —  С.  54—55.
23. Петленко  В.П.,  Царегородцев  Г.И.  Философия  медицины.  —  Киев:  Здоров’я,  1979.  —  232  с.
24. Петров  Р.В.  Иммунология.  —  М.:  Медицина,  1982.  —  366  с.
25. Решетников  И.С.,  Владимиров  Л.Н.  Тимус  северного  оленя.  —  М.:  Академкнига,  2002.  —  237  с.
26. Сапин  М.Р.,  Этинген  Л.Е.  Иммунная  система  человека.  —  М.:  Медицина,  1996.  —  301  с.
27. Старение:  профессиональный  врачебный  подход:  национальное  руководство  /  Л.Б.  Лазебник,  А.Л.  Вёрткин,  Ю.В.  Конев  [и  др.].  —  М.:  Эксмо,  2014.  —  320  с.
28. Стручко  Г.Ю.  Морфофункциональное  исследование  тимуса  и  иммунобиохимических  показателей  крови  после  спленэктомии  и  иммунокоррекции:  Дис.  …  д-ра  мед.  наук.  —  Саранск,  2003.  —  236  с. 
29. Тельца  Гассаля  [Электронный  ресурс].  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.narcozona.ru/1906-telca-gassalya.html  (дата  обращения  23.07.2015).
30. Тимус.  Развитие  тимуса.  Строение  тимуса  [Электронный  ресурс].  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://meduniver.com/Medical/gistologia/117.html  (дата  обращения  23.07.2015).
31. Хаитов  Р.М.,  Ярилин  А.А.,  Пинегин  Б.В.  Иммунология:  атлас.  —  М.:  ГЭОТАР-Медиа,  2011.  —  624  с.
32. Хэм  А.,  Кормак  Д.  Гистология:  пер.  с  англ.  —  М.:  Мир,  1983.  —  Т.  2,  Гл.  13.  Лимфоидная  ткань.  —  С.  191—252.
33. Юрчинский  В.Я.,  Ерофеева  Л.М.  Механизм  формирования  корково-мозгового  соотношения  в  тимусе  позвоночных  животных  и  человека  //  Фундамент.  исслед.  —  2014.  —  №  5.  —  С.  290—294.
34. Architectural  changes  in  the  thymus  of  aging  mice  /  D.  Aw,  A.B.  Silva,  M.T.  Maddick  [et  al.]  //  Aging  Cell.  —  2008.  —  V.  7.  —  P.  158—167. 
35. Begum  M.,  Uttam  K.P.,  Alam  J.  Age  related  changes  in  weight  of  the  thymus  gland  of  Bangladeshi  people  //  Bangladesh  J.  Anat.  —  2010.  —  V.  8,  —  №  1.  —  P.  10—12. 
36. Dixit  VD.  Thymic  fatness  and  approaches  to  enhance  thymopoietic  fitness  in  aging  //  Curr.  Opin.  Immunol.  —  2010.  —  V.  22.  —  P.  521—528.
37. Gress  R.E.,  Deeks  S.G.  Reduced  thymus  activity  and  infection  prematurely  age  the  immune  system  //  J.  Clin.  Invest.  —  2009.  —  V.  119,  —  №  10.  —  Р.  2884—2887.
38. Malaguarnera  L.,  Ferlito  L.,  Di  Mauro  S.  Immunosenescence  and  cancer:  a  review  //  Arch.  Gerontol.  Geriatr.  —  2001.  —  V.  32,  —  №  2.  —  Р.  77—93.
39. Palmer  D.B.  The  effect  of  age  on  thymic  function  //  Front.  Immunol.  —  2013.  —  V.  4.  —  P.  316  [Электронный  ресурс].  —  07  Oct.  2013.  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fimmu.2013.00316/full
40. Raica  M.,  Cimpean  A.M.,  Encica  S.  Involution  of  the  thymus:  a  possible  diagnostic  pitfall  //  J.  Morphol.  Embriol.  —  2007.  —  V.  48,  —  №  2.  —  Р.  101—106. 
41. Raut  R.S.,  Gaikwad  A.,  Bahetee  B.H.  Morphohistological  study  of  thymus  of  an  adult  cadaver  //  Int.  J.  Rec.  Trends  Sci.  Technol.  —  2013.  —  V.  9,  —  №  1.  —  P.  146—148. 
42. Shanley  D.P.,  Manley  A.D.  An  envolutionary  perspective  on  the  mechanisms  of  immunosenescence  //  Trends  Immunol.  —  2009.  —  V.  30,  —  №  7.  —  Р.  374—381.
43. Shanley  D.P.,  Manley  A.D.  An  envolutionary  perspective  on  the  mechanisms  of  immunosenescence  //  Trends  Immunol.  —  2009.  —  №  30(7).  —  Р.  374—381.
44. Thymic  output,  aging  and  zinc  /  W.A.  Mitchell,  I.  Meng,  S.A.  Nicholson  [et  al.]  //  Biogerontology.  —  2006.  —  V.  7.  —  P.  461—470. 
45. Thymus  morphometry  of  New  Zealand  White  Rabbits  treated  with  gentamicin  /  M.H.M  Silva,  M.R.  Pacheco,  A.M.  Girard  [et  al.]  //  Biotemas.  —  2010.  —  V.  23,  —  №  3.  —  P.  143—148.