CC BY
82
Торбек В.Э., Юрина Н~/Ц Ультраструктура эпителиоцитов тимуса
45
УЛЬТРАСТРУКТУРА ЭПИТЕЛИОЦИТОВ ТИМУСА ПОТОМСТВА ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ГОРМОНАЛЬНОГО ФОНА В ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЕ
МАТЬ-ПЛОД
В.Э. ТОРБЕК,[нТА. ЮРИНА1
Кафедра гистологии и эмбриологии, Российский университет дружбы народов Москва, 117198, ул. Миклухо-Маклая, д. 8. Медицинский факультет
Работа посвящена изучению гистогенеТических процессов в тимусе в период эмбриогенеза. На основании исследования ультрастурктуры в вилочковой железе новорожденных крыс выделено 4 типа эпителиоцитов. Описаны особенности эпителиоцитов тимуса у потомства при введении беременным самкам гидрокортизон-ацетата И адреналэктомии беременных крыс
В процессе созревания лимфоцитов тимуса (тимоцитов) важная роль отводится тимическому микроокружению, в формировании которого принимают участие ряд клеток: эпителиоциты, макрофаги, дендритные интердигитирующие клетки, фибробласты, миоидные клетки и др. Важная роль принадлежит эпителиальным структурам. .
Эпителиальные клетки экспрессируют антигены МНС (Major histocompatibility complex), секретируют цитокины и гормоны. Интерлейкины 1,4, 6 (lZ,rl,l/.r4,11,-6), тимозин I, (71/), тимопоэтин и тимулин продуцируются тимическими эпителиоцитами (16). Эпителиальные клетки вилочковой железы связывают с позитивной селекцией тимоцитов однако молекулярные основы необходимого взаимодействия между тимоцитами (СД4'8) и кортикальными эпителиальными клетками не вполне ясны (18,19). Показано, что эпителиоциты тимуса мышей продуцируют регуляторный белок Рах 1, который необходим для создания тимического микроокружения и созревания тимоцитов на стадии СД4+8+. В образовании белка принимают участие эндотермальный эпителий передней кишки и эпителий третьего глоточного кармана. На ранних стадиях развития тимуса большая часть тимических эпителиальных клеток экспрессируют Pax 1, но с возрастом их доля уменьшается, и у взрослых мышей только небольшая часть кортикальных тимических стромальных клеток активно продуцирует Pax 1 (26).
Эпителиальные клетки тимуса человека в культуре могут экспрессировать функционально значимые уровни HLA - DP молекул, которые играют роль в тимической селекции и элиминации аутореактивных Т-лимфоцитов (15).
Для микро- и ультраструктуры эпителиоцитов тимуса характерен выраженный полиморфизм в различные периоды онтогенеза. У половозрелых животных выделяют, в основном, ретикулоэпителиальные клетки коры, ретикулоэпителиальные клетки мозгового вещества и клетки в составе тимических телец (1). Идентифицируют кортикальные клетки 1 типа (поддерживающие) и эпителиальные клетки И типа (продуктивные) (17). Ряд авторов считают целесообразным выделять “классические” ретикулоэпителиальные клетки, альвеолярные эпителиоциты и эпителиоциты, содержащие интрацитоплазматические полости (19, 20). В тимусе человека в различные возрастные периоды выделяют 6 типов эпителиоцитов (16). При опухолях вилочковой железы (тимомах) выделено 8 типов эпителиальных клеток.
В тимусе человека, млекопитающих, птиц, амфибий, рыб описаны “клетки-няньки” (nurse cells - TNC). В культуре ткани изолированные TNC тимуса человека растут как большие, иногда соединяющиеся клетки, но не демонстрируют эпителиальный тип тканевой организации. После культивирования “ш vitro" в цитоскелете TNC отмечается большое содержание цитокератинов и виментина, а в цитоплазме определяются тонофиламенты, характерные для эпителия (11). По мнению ряда авторов TNC представляют собой многоклеточные комплексы, в состав которых входят эпителиоциты (21, 13). Высказывается мнение, что TNC могут участвовать в процессировании антигена и
образовании белков MHC-U комплекса, содержать и переваривать подвергнутые апоптозу тимоциты. Структуры, подобные TNG и содержащие апоптбзные тимоциты, могут локализоваться в субкапсулярной зоне и наружной коре, периваскулярных областях коры, в кортико-модулярной области и в мозговом веществе долек тимуса мышей. Наряду с апоптозными тимоцитами в комплексе клеток присутствуют 1-2 абсолютно интактных зрелых тимоцита. Эпителий ТУУС-подобных структур может обладать фагоцитарной активностью, в нем присутствуют фаголизосомы, выявляется кислая фосфатаза. При этом в эпителии исчезают вакуоли с небольшим количеством неперевариваемых плотных гранул (14). Наряду с вышеперечисленными эпителиальными структурами в тимусе описаны и другие их виды - “эпителиальные фолликулы” (6), “эпителиальные трубочки” (9), “кистозные полости” (19), “эпителиальные канальцы” (2). Выявлены “медуллярные эпителиальные кольца”, в состав которых могут входить эпителиоциты, мононуклеары, сосуды (12). Клетки; содержащие в цитоплазме гранулы, связывают с секреторными процессами в вилочковой желйе (23, 17, 7).
Проблема гетерогенности эпителиоцитов тимуса в эмбриональном и раннем постнатальном периодах развития в литературе освещена недостаточно. Описаны некоторые результаты, посвященные этому аспекту. Иммунохимическое и ультраструктурное исследование тимического эпителия у крыс позволило отметить, что у 13-14 дневных эмбрионов строма представлена так называемыми “первичными эпителиоцитами”, дифференцирующимися в различные клеточные подтипы в коре и мозговом веществе. С 14-15 дня эмбриогенеза в коре долек тимуса выделяют 2 типа клеток: субкапсулярные и стромальные поддерживающие, а в мозговом веществе кератинизированные и вакуолизированные. Последние два типа клеток дифференцируются соответственно в тельца Гассаля и гипертрофированные эпителиоциты. Маркеры кортикальных эпителиальных клеток (His-31 и RMC-17) определяются в постнатальной жизни. Маркеры МНС классов 1 и II могут быть идентифицированы на эпителиальных клетках 15-дневных эмбрионов крыс, но становятся наиболее выраженными к моменту рождения (25).
Цель настоящего исследования - изучение ультраструктуры эпителиоцитов тимуса новорожденных крыс, полученных от интактных самок и у новорожденных крысят, развивающихся в условиях дисбаланса кортикостероидов в функциональной системе (ФСМП). ;
МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА
Проведены 2 серии экспериментов. В I серии экспериментов нелинейным крысам с 17-х суток беременности до родов ежедневно вводили гидрокортизон-ацетат, доза которого на 17-е сутки беременности составляла 10 мг/кг и затем снижалась до 7-8 мг/кг. Во Н серии опытов беременным самкам под эфирным наркозом проводили двустроеннюю адреналэктомию. Прооперированные животные получали подсоленную воду. В 1 серии опытов исследовали тимус 36 новорожденных животных, во второй - 28. В качестве контроля служили 30 крысят, полученных от интактных самок. Крысят декапитировали сразу после рождения или спустя несколько часов. Тимус фиксировали в Ю-% формалине и заливали в парафин. Срезы окрашивали азуром П-эозином. Определяли соотношением клеток разных видов путем подсчета их количества с использованием окулярной сетки. Для электронно-микроскопического исследования материал фиксировали в OsOA по Palade. Кусочки объемом 1-1,5 мм3 заливали в аралдит и эпон-аралдит. Срезы толщиной 30-5Q нм, приготовленные на ультратоме /.0-4800 тип 3, контрастировали уранил-ацетатом и цитратом свинца по Reynolds, после чего просматривали в электронном микроскопе “Tesla BS-500”.
Торбек В.Э.,
Юрина Н.А.
Ультраструктура эпителиоцитов тимуса ... 47
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
При дифференцированном подсчете клеточных элементов в тимусе контрольных новорожденных животных на светооптическом уровне доля эпителиальных клеток в коре составляла 3,6±0,9%, в мозговом веществе 26,9±2,7%.
На основании проведенного нами ультраструктурного анализа эпителиоцитов и с учетом литературных данных представляется целесообразным выделить 4 основных типа эпителиоцитов (8).
К клеткам I типа относили эпителиоциты, содержащие единичные небольшие вакуоли. Такие клетки могут иметь протяженные отростки и часто вплотную прилежат к лимфоцитам. В ядрах эпителиоцитов преобладает эухроматин. В вакуолях определяются мелкие везикулы, гранулярный или аморфный материал в небольшом количестве. Вакуоли часто располагаются вблизи элементов комплекса Гольджи. В цитоплазме содержатся небольшие пучки тонофиламентов, митохондрии, полисомы, гранулярная эндоплазматическая сеть, электронно-плотные гранулы.
Ко II типу клеток относили вакуолизированные эпителиоциты, содержащие гроздьевидные вакуоли. Светлые ядра в них оттеснены на периферию. Вакуоли могут содержать небольшое количество хлопьевидного или гранулярного материала различной электронной плотности. На поверхности вакуолей иногда располагаются микроворсинки.
К Ш типу относили эпителиоциты с единичными обширными интрацитоплазматическими полостями, выстланными микроворсинками. В полостях находится аморфный или гранулярный материал. Темные эпителиальные клетки (IV тип) имеют высокую электронную плотность гиалоплазмы и ядра, содержат вакуоли.
В 1 серии опытов при введении беременным самкам гидрокортизон-ацетата доля эпителиоцитов в коре составляет 6,9±1,9%, в мозговом веществе существенно не изменяется. Выявляются признаки гипертрофии эпителиоцитов 1 и II типа и повышения интенсивности процессов внутриклеточной дифференцировки. В эпителиоцитах 1 типа плотные утолщенные пучки тонофиламентов располагаются в отростках клеток или вокруг ядра, выражены органеллы синтеза. Количество небольших вакуолей с электронноплотным аморфным материалом увеличивается до 10-15 в одной клетке. Вакуоли с электронноплотными гранулами часто располагаются вблизи плазмолеммы.
В цитоплазме эпителиоцитов II типа количество крупных вакуолей увеличивается до 20-30 на срезе. По характеру содержимого вакуоли мало отличаются от нормы. Чаще, чем у интактных животных встречаются темные эпителиальные клетки (IV типа), имеющие протяженные отростки. В цитоплазме темных клеток есть вакуоли различной величины. Наличие темных и светлых клеток отмечается во многих тканях, однако вопрос о их функциональных особенностях нельзя считать окончательно решенным. Высказывается мнение, что темные клетки являются высокодифференцированными, не вступают в митоз (4). Темные клетки отличаются от светлых более высоким содержанием гликопротеидов и уровнем включения меченых углеводов в процессе синтеза гликопротеидов, более активным синтезом АТФ (5).
При адреналэктомии беременных самок (II серия опытов) доля эпителиоцитов в коре тимуса потомства составляет 6,6±1,8%, в мозговом веществе существенно не изменяется. В цитоплазме эпителиоцитов I типа тонофиламенты формируют утолщенные пучки, располагающиеся часто вокруг ядра. Среди эпителиоцитов II типа имеются клетки с очень крупными компактно расположенными вакуолями, напоминающими альвеолы. В вакуолях выявляется, в основном, хлопьевидный материал. В тонких участках цитоплазмы между альвеолами содержатся электронноплотные гранулы различной формы. Митохондрии, рибосомы, гранулярная эндоплазматическая сеть и элементы комплекса Гольджи располагаются на периферии клетки. В ряде случаев отмечено нарушение целостности цитолеммы эпителиоцитов и отделение участков их цитоплазмы. Таким образом, наряду с
гипертрофией выявляются признаки деструкции эпителиоцитов. Встречаются клетки III и IV типов: темные эпителиоциты (IV тип) и клетки с одиночными обширными цитоплазматическими полостями (III тип).
Морфологические особенности эпителиоцитов, выявленные в тимусе новорожденных крысят при введении беременным самкам гидрокортизон-ацетата (I серия опытов), по-видимому, обусловлены повышением содержания этого гормона в развивающемся организме, т.к. у большинства животных плацента проницаема для кортикостероидов. Во II серии опытов ультраструктурные особенности эпителиоцитов тимуса можно объяснить повышением содержания эндогенных кортикостероидов у плодов. Причиной повышения секреции кортикостероидов у плодов может являться стимуляция их надпочечников собственным АКТГ, который вырабатывается в ответ на снижение концентрации кортикостероидов в ФСМП. Глюкокортикоиды могут оказывать модулирующее влияние на эпителиальные клетки стромы и секрецию ими биологически активных веществ (22), а также на дифференцировку тимоцитов и появление Т-клеточных рецепторов (24).
ЛИТЕРАТУРА
1. Афанасьев Ю И. Бобова Л.П. Гистофннюлогия вилочконой желоы // Архив патологии. 1976 №7. С. 3-17.
2. Волошин Н А. Закономерности строения и морфогенеза эпителиальных канальцев вилочковой железы в раннем постнатальном периоде. - М., 1990. Лвтореф дисс. ... докт. мед. наук: 32 с.
3. Г'алил-Оглы А., Ингберман Я.Х., Всрщанская A M. Сравнительная ультраструктурная характеристика эпителиальных клеток паренхимы вилочковой железы тимом // Архив патологии. 1988. 50. №9. С.51-60.
4. (Соломина С.М. Современное состояние вопроси о темных и светлых клетках в нормальных и опухолевых тканях // Успехи соврем биол. 1985. 100 2. С 302-315.
5. Косых М.И., Ченцов Ю.С. Биоэнергетические свойства "темных” и “светлых” клеток И ДАН СССР. 1991. 316. №2. С. 475-478.
6. Сыкало А.И. Секреторная активность тимуса и лимфопоэза // В сб. “Морфология процессов адаптации клеток
и тканей. - М., 1971. С.89-93.
7. Торбек В.Э. Микро- и ультраструктура тимуса потомства крыс после их алкоголизации // Архив анатомии, гистологии, эмбриологии. 1991. J00. №6. С 61-65
8 ТорбекВ Э Морфогенез тимуса. М.: РУДН. 1995 115 с.
9 Эстевес Хуан Каррисо Особенности морфологических изменений тимуса в различные периоды онтогенеза в норме и при алло- и аутотрансплантации кожи у белых крыс. - М.. 1984. АвТореф. дисс. ... канд. мед наук. 24с.
10. Anderson G., Moore N.C., Owen J.J., .Icnkinson E.T. Cellular interactions in thymocyte development // Annu. Rev Immunol. 1996. J4. P. 73-99.
11. Bodey B. Bodey B. Jr., Kaiser H.E. Cell culture observations of human postnatal thymic epithelium // In Vivo, 1496.
JO №5. P. 515-526. •
12. Clarke A.,G., Gil A.L., Kendall M.D The effect of pregnancy on the mouse thymic epitheliam //Cell Tissue Res.
1994. 275. №2 P. 309-318.
13. Flano E., Alvares F., Lopez-Fierro P., Razguin В., E. et al. In vitro and in situ characterization offish thymic nursce cells// Dev. Immunol. 1996. 5. №1. P. 17-24.
14. Hiramine C., Nakagawa Т., Miyauchi A., Hojo K. Thymic nurse cells as site of thymocyte apoptosis and apoptotic cell clearance in the thymus of cyclophosphamide-treated mice// Lab. Invest. 1996. 75. №2 P. 185-201.
15. Jorgensen A., Ropke C\. Nielsen M„ Madsen H., Svejgaard A. Tissue Antigens. Munksgaard volume 47-issue 4. New York, 1996. Editor: Bo Dupont.
16. Kendall M.D. Functional anatomy of the thymic microenvironment.// Journal of Anatomy. 1991. 177. P.l-29.
17. Marinova Т., Boshnacova E. Morphological types of nonlymphocells in mouse thymus //Anat. Anz.. 1986. 2 S. 639-640.
18. Martin-Fontecha A., Schuurman H.J., Zapata A. . Role of thymic stromal cejls in thymocyte education: a comparitive analysts of different models U Thymus. 1994. 22. №4. P. 201-13.
19. Nabarra B„ Andrianarison I. Ultrastructural studies of thymic reticulum I. Epithelial companent // Thymus. 1987. I.
N2. P. 95-121. '
20. Nabarra B., Andrianarison J. Thymic reticulum of mice. 111. The connective compartment (innervation; vascularisation, fibrous tissues and mvoid cells) // Tissue Cell. 1995.27. 3. P. 249-61.
21. Rieker Т., Penninger J., Romani N., Wick G. Chicken thymic nurse cells: an overview... // Dev. Comp. Immunol.
1995. 19. №4. P. 281-289,
22. Shu S., Naylor P., Touraine T.L., Haadden T.W. ILI. 1CAM-I LFA-3 and hydrocortisone differentially regulate eytokine secretion by human fetal thymic epithelial cells // Thymus. 1996. 24. №2. P. 89-99.
23. Singh J. The ultrastructure of epithelial reticular cells / Ed. by M.D.Kendall. //The thymus gland. 1981. P. 133-150.
24. Tsuchida M., Konishi M., Takai K., Naito K. Effect of irradiation, and FK 506 on cell-surface antigen expression by rat thymocytes// Immunology. 83. №3. P. 469-75, Nov. 1994.
25. Vicente A, Varas A, Sacedon R, Zapata A G, Histogenesis of the epithelial component of rat thymus: an ultrastructural and immunohistoligical analysis // Anat. Rec. 1996.244. Apr. P. 506-519.
26. Wallian T., Eibel H., Neubuser A., Wilting Koseki H., Balling R. Pax 1 is expressed during development of the thymus epithlium and is reguired for normal T-cell maturation // Development. 1996. .122. №1. P. 23-20.
ULTRASTRUCTURE OF THE EPITHELIOCYTES OF THE THYMUS IN OFFSPRING UNDER CERTAIN CHANGES OF THE HORMONAL BACKGROUND IN THE FUNCTIONAL SYSTEM
MOTHER - FETUS.
TORBliK V'.E..|'YUR1NA N.A.j
Department of Histology and Embryology. Medical Faculty, Russian Peoples' Friendship University Moscow, 117198, Miklukbo-Maklaya St., 8. Medical faculty
The work is devoted to the study of histogenetic processes of the thymus during the period of embryogenesis. During ultrastructural researches 4 types of epitheliocytes were found in the thymus of newborn rats. There were ultrastructural changes in the epitheliocytes of the thymus in newborn rats when mothers were subjected to adrenalectomy or hydrocortisone injections.
