Электронный научный журнал

ГЕРОНТОЛОГИЯ
«GERONTOLOGY» Scientific Journal

БИОГЕРОНТОЛОГИЯ

СЕЛЕЗЕНКА: ОНТОГЕНЕЗ И СТАРЕНИЕ

Кузнецова Е.П.1, Линькова Н.С.1, Дудков А.В.1, Войцеховская М.А.1
1. Санкт-Петербургский институт биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН, г. Санкт-Петербург, Россия
УДК 577.24

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.

В настоящем обзоре проанализированы данные по развитию 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.

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 [3, 6].

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 [8].

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 [10].

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 [11, 12, 13].

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) [5].

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 [4].

Участие селезенки в обмене белков заключается в том, что она синтезирует альбумин и глобин, а так же имеет большое значение в образовании иммуноглобулинов [7].

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 [9]. 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 [1].

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.

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.

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 [2].

Геропротекторные свойства пептида Т-38 были изучены на крысах в возрасте 2.5 месяцев, которым после облучения был введен пептид Т-38 [1]. 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 [1].

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.

Выводы.

Обзор данных по развитию и возрастной инволюции селезенки показал, 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.

  1. Anisimov V.N. Peptide bioregulation of aging: results and protects / V.N. Anisimov, V.Kh. Khavinson // Biogerontology. – 2010. – Vol. 1., P. 139-149.
  2. Chun Y.S. Spectrum of primary vascular neoplasms of the spleen / Y.S. Chun, V.G. Robu // J Clin Oncol. – 2011. – Vol. 10, N 29. – P. 116-117.
  3. 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 [et al.] // Clin Hemorheol Microcirc. – 2010. – Vol. 5, N 2-4. – P. 273-280.
  4. Maekawa T. Age-dependent and cell-population-restricted LRRK2 expression in normal mouse spleen / T. Maekawa [et al.] // Biochem Biophys Res Commun. – 2010. – Vol. 392, N 3. – P. 431-435.
  5. Megalopoulos A. Splenic artery aneurysm in a cardiac transplant patient: a case report /  A. Megalopoulos  [et al.]  // Acta Chir Belg. – 2010. – Vol. 110, N 3. – P. 328-31.
  6. Milićević N.M. TNF receptor-1 is required for the formation of splenic compartments during adult, but not embryonic life / N.M. Milićević [et al.] // J Immunol.
  7. Mustapha Z. Sonographic determination of normal spleen size in an adult African population / Z. Mustapha // Eur J Radiol. – 2010. – Vol. 75, N 1. – P. 133-135.
  8. Schneider D.A. et al. Dynamics of bovine spleen cell populations during the acute response to Babesia bovis infection: an immunohistological study / D.A. Schneider //Parasite Immunol. -2011. – Vol. 33, N 1. – P. 34-44.
  9. 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. 10, N 9. – P. 1407-1418.
  10. Uddin M.N. Toxic effects of D-galactose on thymus and spleen that resemble aging / M.N. Uddin // J Immunotoxicol. – 2010. – Vol. 7, N 3. – P. 165-173.
  11. Wang J. Enhanced expression of cyclins and cyclin-dependent kinases in aniline-induced cell proliferation in rat spleen / J.Wang [et al.] // Toxicol Appl Pharmacol. – 2010. – Vol. 250, N 2. – P. 213-220.
  12. Yamate J. Vasoformative disorder, resembling littoral cell angioma, of the spleen in a geriatric Japanese macaque (Macaca fuscata) / J. Yamate // Vet Pathol. – 2009. - Vol. 46, N 3. – P. 520-525.
  13. Zhao Y. Changes of Foxp3 and IL-10 and TGF-beta in aging of mice / Y. Zhao // Xi Bao Yu Fen Zi Mian Yi Xue Za Zhi. – 2010. - Vol. 26, N 9. – P. 842-845.
Ключевые слова: старение, селезенка, пептиды, иммуногенез.

Полнотекстовый файл PDF
Кузнецова Е.П., Линькова Н.С., Дудков А.В., Войцеховская М.А., СЕЛЕЗЕНКА: ОНТОГЕНЕЗ И СТАРЕНИЕ // ЭЛЕКТРОННЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ "ГЕРОНТОЛОГИЯ". - 2013. - №2;
URL: http://www.gerontology.su/magazines?text=104 (дата обращения: 18.11.2017).

Код для вставки на сайт или в блог:

Просмотры статьи:
Сегодня: 4 | За неделю: 5 | Всего: 299