Библиографическое описание:

Беловешкин А. Г., Стельмах И., Студеникина Т. Субпопуляции нейроэндокринных клеток мозгового вещества тимуса человека // Молодой ученый. — 2013. — №4. — С. 627-631.

В составе телец Гассаля обнаружена экспрессия нейроэндокринных маркеров синаптофизина, хромогранина А, нейроспецифической енолазы, глиального фибриллярного кислого белка, на основании полученных данных выделено два топографических паттерна распределения нейроэндокринных клеток в мозговом веществе тимуса человека.

Ключевые слова: тимус, тельца Гассаля, нейроэндокринные клетки.


Введение. Общепризнано, что клетки диффузной нейроэндокринной системы, которые локализованы практически во всех органах, регулируют гомеостаз через нейрокринные, эндокринные и паракринные механизмы [1]. Они секретируют биологически активные вещества, которые можно рассматривать как сигнальные молекулы для локальной координации межклеточных взаимодействий. Таким образом, организм обладает многофункциональной и диффузной нейроиммунноэндокринной системой, которая интегрирует нервную, эндокринную и иммунную системы в единый комплекс [2]. Таким образом, нейроэндокринные клетки могут выделять те же вещества, что и нейроны, но, в отличие от последних, они участвуют в паракринной регуляции органов и тканей.

Нейроэндокринные клетки являются важной популяцией нормального тимуса человека. В тимусе они координируют сложные процессы взаимодействия между клетками микроокружения (дендритные клетки, эпителиальные клетки, миоидные клетки и т. п.) и развивающимися тимоцитами. В тимусе обнаружено большое число самых различных пептидных и непептидных гормонов, характеризующихся преимущественной экспрессией в тех или иных микроокружениях тимуса. Гормоны нейроэндокринной системы тимуса обладают выраженной имунорегуляторной активностью, непосредственно влияя на такие процессы, как клеточная пролиферация, дифференцировка, миграция, секреция, апоптоз и продукция цитокинов [12].

Так, выявлена преимущественная локализация разных нейроэндокринных маркеров в различных отделах тимуса (вещество PGP 9.5 в корковом веществе, нейронспецифическая енолаза, синаптофизин в эпителиальных клетках мозгового вещества, субстанция P, бомбезин и бета-эндорфин в субкапсулярных эпителиоцитах, окситоцин и вазопрессин в субкапсулярных и эпителиальных клетках мозгового вещества [15,16]. Локальная продукция гормонов и присутствие рецепторов к ним на иммунокомпетентных клетках играют существенную роль в регуляции внутритимических процессов. Топографическая специфичность этих гормонов может указывать их роль в регуляции процессов дифференцировки тимоцитов, происходящих в данных отделах тимуса [1], а изучение нейроэндокринной системы тимуса открывает широкие возможности для понимания и влияния на внутритимусные процессы селекции и дифференцировки тимоцитов [12,13].

Тельца Гассаля являются важным компонентом мозгового вещества долек тимуса и играют значительную роль в регуляции внутритимических процессов. Электронно-микроскопические исследования показывают высокую секреторную активность клеток телец Гассаля, также продемонстрирована тенденцию к концентрации некоторых нейроэндокринных клеток возле телец Гассаля, однако более точные данные по этому вопросу в современной литературе отсутствуют. Данный вопрос является актуальным, так как в последнее время обнаружена важная роль телец Гассаля как в ряде физиологических процессов (созревание Т-регуляторов, синтез хемокинов и т. п.), так и в патогенезе ряда заболеваний (ревматоидный артрит, сахарный диабет 1 типа и т. п. [4]). Учитывая функциональную роль телец Гассаля в процессах дифференцировки тимоцитов, мы считаем важным установление особенностей локальной экспрессии основных нейроэндокринных маркеров в тельцах Гассаля.

Для изучения нейроэндокринных клеток, преимущественно локализованных в мозговом веществе тимуса, мы исследовали четыре нейроэндокринных молекулы. Синаптофизин (SYN), как маркер мелких везикул с нейротрансмиттерами (SLMV) [9,10,11], хромогранин А [8] (CGA), как маркер плотных эндокринных гранул (LDCV). Отметим, что данные гранулы отличаются по ультраструктуре и содержат различные биологически активные вещества, так в SLMV обнаруживаются классические нейротрансмиттеры, такие как, например, ацетилхолин, а в LDCV — пептиды и катехоламины. Дополнительно изучалось распределение GFAP и NSE-положительных клеток [16].

Материалы и методы.

В исследовании использовали фрагменты тимусов (30 случаев), удаленных в Минском детском кардиохирургическом центре при вмешательствах по поводу минимальных сердечно-сосудистых пороков у детей в возрасте 1–4 месяца, в анамнезе которых отсутствовали инфекционные заболевания, иммунодефицитные состояния, прием стероидных гормонов, иммунодепрессантов. Забирались фрагменты тимусов, удаленных только по хирургическим показаниям (кровотечение, разможжение и др.) с учетом существующих этических и юридических норм.

Образцы тимуса (30 случаев) фиксировали в нейтральном формалине, заливали в парафин, готовили серийные срезы толщиной 7 мкм. Окраска препаратов проводилась гематоксилин-эозином (обзорная гистология). Проводилось иммуногистохимическое исследование с антителами к синаптофизину (SYN), хромогранину А (СGA), нейроспецифической енолазе, глиальному фибриллярному кислому белку (GFAP) (Производство Daco, USA). Ядра клеток докрашивались гематоксилином. Подсчитывалось количество иммуноположительных клеток в мозговом веществе на квадратный миллиметр.

Съемка проводилась с использованием цифровой камеры-окуляра UMD-300 («Gsmserver», Тайвань), установленной на микроскопе Zeiss Axiolab («Carl Zeiss AG», Германия). Микроскопическое исследование проводилось с помощью компьютерного анализатора изображения на базе цифровой камеры UMD-300 («Gsmserver», Тайвань) и микроскопа Zeiss Axiolab («Carl Zeiss AG», Германия).

Результаты и их обсуждение.

В результате исследования нами были выявлены два различных типа распределения иммунореактивности нейроэндокринных маркеров в мозговом веществе тимуса. Первый тип включает маркеры SYN и NSE-положительные клетки, которые проявляют отчетливую тенденцию к концентрации около телец Гассаля. Второй тип, представленный GFAP и CGA-положительными клетками, демонстрирует равномерное распределение клеток в мозговом веществе тимуса.

Синаптофизин — это маркер мелких везикул с нейротрансмиттерами (SLMV), который представляет собой пептид, входящий в состав стенки везикул секреторных и нервных клеток [9,11,14]. Синаптофизин является основным структурным пептидом секреторных везикул. Так как он участвует в процессах экзоцитоза, то может играть роль в процессах секреции тимических гормонов и других биологически активных веществ.

SYN-положительные клетки самые распространенные нейроэндокринные клетки тимуса, расположены преимущественно в мозговом веществе, где их плотность составляет 35 на кв. мм. SYN-положительные клетки на кортико-медуллярной границе часто представлены кластерами клеток. Большая часть клеток мозгового вещества ассоциирована с тельцами Гассаля или непосредственно входит в состав стенки тельца. 90 % клеток имеют круглую форму с центрально расположенным ядром, а остальные клетки имеют отростчатую (часто с одним-двумя длинными отростками) или полигональную форму. В наших наблюдениях 80 % SYN-положительных клеток ассоциированы с тельцами Гассаля, что подтверждает данные ряда авторов [10,11] о преимущественной локализации SYN-положительных клеток в тельцах. Клетки часто образуют кластеры из 3–7 клеток. Характер иммуногистохимической реакции — цитоплазматическая, диффузная, интенсивность варьирует от умеренной до интенсивной.


Рис. 1. SYN-положительные клетки в тимусе человека. Иммуногистохимическая реакция на синаптофизин. Обозначения: 1 — корковое вещество, 2 — мозговое вещество, 3 — тельце Гассаля, 4 — кластер клеток. Увеличение: А — 200, Б, В, Г — 1000.


Хромогранин A (CGA) является маркером больших секреторных гранул с электронно-плотной сердцевиной [5] (плотные эндокринные гранулы (LDCV). В результате процессинга молекулы CGA возникают небольшие пептиды, обладающие регуляторными функциями (вазостатины, хромостатин, катестатин и парастатин). Отметим, что накопление гистамина и серотонина происходит в именно в LDCV гранулах [3,8]. Нами выявлено, что СGA-положительные клетки расположены диффузно в мозговом веществе тимуса, причем наблюдается тенденция к их концентрации на кортикомедуллярной границе и в составе телец Гассаля. Плотность клеток составляет 4,71 на кв. мм. Процент клеток, входящих в состав телец Гассаля, составляет около 30 %. Часть клеток представлена небольшими кластерами, состоящими из 3–4 клеток. Иммуногистохимическая реакция характеризуется цитоплазматической, гранулярной реактивностью. Основными морфологическими типами являются округлые клетки с умеренно развитой цитоплазмой и отросчатые клетки с 2–3 отростками.


Рис. 2. СGA-положительные клетки в тимусе. Иммуногистохимическая реакция на хромогранин А. Обозначения: 1 — корковое вещество, 2 — мозговое вещество, 3 — тельце Гассаля. Увеличение: А — 200, Б,В — 1000.


Нейронспецифическая енолазаэто цитоплазматический гликолитический фермент, присутствующий в клетках нейроэктодермального происхождения, нейронах головного мозга и периферической нервной ткани [16]. NSE-положительные клетки встречаются намного реже SYN, CGA-положительных, их плотность составляет 1,1–1,3 на кв. мм., что сопоставимо с данными литературы [6]. Морфологически данная субпопуляция представлена крупными овальными клетками с большим ядром и малым количеством цитоплазы. 70–80 % NSE-положительных клеток связаны с тельцами Гассаля. Изредка клетки образуют группы из 2–3 клеток. Иммуногистохимическая реакция цитоплазматическая, диффузная, интенсивность варьирует от умеренной до слабой.

Глиальный фибриллярный кислый белок образует промежуточные филаменты в астроглии, в клетках глиального происхождения и является маркером нейроэндокринных клеток [5]. В тимусе человека GFAP-положительные клетки встречаются в мозговом веществе редко, их плотность составляет 3,7 клетки на кв. мм.. GFAP-положительные клетки представлена крупными клетками неправильной, часто отростчатой формы с большим ядром, имеющим неправильную форму, и небольшим ободком цитоплазы. Около трети GFAP-положительных клеток связаны с тельцами Гассаля. Склонность к образованию кластеров отсутствует. Иммуногистохимическая реакция цитоплазматическая, диффузная, ее интенсивность варьирует от умеренной до слабой. В доступной литературе мы не обнаружили данных об экспрессии GFAP-положительные клетки в тимусе человека. Отметим, что ряд авторов [5] ее не обнаружило, однако у мышей и крыс данные нейроэндокринные клетки в тимусе описаны.

Таким образом, нами выявлены различные типы распределения нейроэндокринных клеток в мозговом веществе тимуса. Первый тип включает маркеры SYN и NSE-положительные клетки и характеризуется специфической морфологией и топографией: клетки достоверно проявляют отчетливую тенденцию к концентрации около телец Гассаля и характеризуются преимущественно округлой формой и склонностью к образованию кластеров.

Иная картина характерна для второго типа, представленного маркерами GFAP и CGA: клетки распределены в мозговом веществе равномерно, без склонности к образованию кластеров. Морфологически они имеют неправильную, полигональную форму часто с длинными отростками Мы полагаем, что обнаруженные различия связаны с наличием в мозговом определенных микроокружений для дифференцировки развивающихся тимоцитов. Высокая локальная концентрация нейроэндокринных клеток свидетельствует о топической специфической секреции ряда гормонов в тельцах Гассаля, что указывает на их активное участие во внутритимусных процессах селекции и дифференцировки.

Также мы считаем важным обсудить некоторые гипотезы, касающиеся нейроэндокринных клеток. Широкий спектр нейральных маркеров, обнаруженных в эпителиальных клетках тимуса, позволил ряду авторов предположить их происхождение из нервного гребня [5]. Однако в последнее время было убедительно показано [7], что все эпителиальные клетки тимуса происходят из единого предшественника, экспрессирующего маркер MTS 24+. В свете этих данных, можно предположить, что нейроэндокринные клетки происходят из общих эпителиальных клеток-предшественников.

В литературе также высказывается мнение, что экспрессия широкого спектра нейроэндокринных маркеров является проявлением синтеза тканеспецифических аутоантигенов [6,15]. Однако топографический паттерн экспрессии аутоантигенов отличается от паттернов экспрессии нейроэндокринных маркеров, не обнаруживаются они и в полости телец Гассаля, поэтому данное мнение, на наш взгляд, не убедительно.

Заключение. В составе телец Гассаля обнаружена экспрессия всех четырех изучаемых нейроэндокринных маркеров. На основании полученных данных выделено два топографических паттерна распределения нейроэндокринных клеток в мозговом веществе тимуса человека. Показано, что SYN и NSE-положительные клетки преимущественно связаны с тельцами Гассаля, а GFAP и CGA-положительные клетки равномерно распределены в мозговом веществе тимуса. Обнаружены также морфологические особенности клеток, относящихся к различным паттернам: SYN и NSE-положительные клетки характеризуются преимущественно округлой формой и склонностью к образованию кластеров, а GFAP и CGA-положительные клетки имеют выражено отросчатую морфологию без тенденции к образованию кластеров. Данное наблюдение свидетельствует о локальной специфической секреции ряда гормонов в тельцах Гассаля, что указывает на их активное участие во внутритимусных процессах.


Литература:

  1. Акмаев И. Г. Взаимодействие основных регуляторных систем (нервной, эндокринной и иммунной) и клиническая манифестация их нарушений // Клинич. медиц. —1997. — № 11. — С.8–13.

  2. Райхлин Н. Т. АПУД-система (диффузная эндокринная система): основные представления, эндокринноклеточные опухоли (апудомы), иммуногистохимическая диагностика./ В кн.: Руководство по иммуногистохимической диагностике опухолей человека. Ред. С. В. Петрова, Н. Т. Рахайлин. 2-е изд. —Казань—2000. —Гл.12—С.222–237.

  3. Bai M., Karatzias G. Immunohistochemical Expression Patterns of Neural and Neuroendocrine Markers, the Neural Growth Factor Receptors and the Tubulin II and IV Isotypes in Human Thymus // Anticancer reseach—2008. —V.28: — P. 295–304

  4. Bodey B., Siegel S. E. Immunological aspects of neoplasia. The role of the thymus// Springer Science. —2004. — P. 567

  5. Botham C., Jones G., Kendall M. Immuno-characterisation of neuroendocrine of the rat thymus gland in vitro and in vivo // Cell Tissue Res (2001) V. 303— P. 381–389

  6. Brelińska R., Ostalska D. Zabel M Subtypes of thymic epithelial cells defined by neuroendocrine markers // Histochemistry and Cell Biology —2000 — V. 114— N. 3 — P. 239–244

  7. Gill J., Malin M., Holländer G. Generation of a complete thymic microenvironment by MTS24(+) thymic epithelial cells // Nat Immunol.—2002 —V. 3(7) — P. 635–42.

  8. Ginda WJ, Gratzl M Chromogranin A immunoreactivity in epithelial cells of the thymus // Folia Histochem Cytobiol. —1996.— V.34(2) P. 91–3.

  9. Gould V, Lee I, Wiedenmann B, Moll R, Chejfec G, Synaptophysin: a novel marker for neurons, certain neuroendocrine cells, and their neoplasms. // Hum Pathol.—1986.—V.17— P. 979–983

  10. Leimer U., Grund C. Sorting of synaptophysin into special vesicles in nonneuroendocrine epithelial cells // J. Cell Biol.—1994.—V.127— P. 1589–1601.

  11. Maggiano N., Lauriola L., Fabio G. Detection of Synaptophysin-producing Cells in Human Thymus by Immunohistochemistry and Nonradioactive In Situ Hybridization // The Journal of Histochemistry & Cytochemistry — 1999.—V.47(2) —P. 237–243

  12. Moll U., Lane B., Geenen V. The neuroendocrine thymus. Abundant occurrence of oxytocin-, vasopressin-, and neurophysin-like peptides in epithelial cells // Histochemistry —1988. — V.89 — P. 385–390

  13. Reichlin S. Neuroendocrine-immune interactions // New Engl. J. Medic. —1993. — V.329. –P.1246.

  14. Stridsberg M., Johansson U., Grimelius J. Colocalisation of synaptophysin with different neuroendocrine hormones // Histochem. Cell Biol. —1999.—V.111 (1) — P. 49–54.

  15. Saltez M. Immune cells express endocrine markers. // Neuroendосrinol. Lett. —2002. —V.23. —№ 3. —P.8–9

  16. Wilson S., Mireille D. Neuroendocrine Control of Thymus Physiology // Endocrine Reviews— 2000. — V.21(4) — P. 412–443



Обсуждение

Социальные комментарии Cackle