Кл лангерганса. Устройство кожи

Кожи. Это наиболее эффективная антигенпрезентирующая клетка, получившая свое название благодаря наличию множества цитоплазматических отростков, что создает определенное сходство с дендритами нейронов . Клетки Лангерганса составляют всего лишь около 2% клеток эпидермиса. При этом они тесно пе-реплетаются друг с другом своими отростками, создавая тем самым в эпидер-мальном слое своеобразную защитную оболочку человеческого тела. Указанная сеть из клеток Лангерганса покрывает всю площадь кожи и эффективно улав-ливает любые антигенные субстанции, проникающие трансдермальным путем.

Другими словами, сеть к леток Лангерганса проводит постоянное сканирование субстанций, поступающих во внутреннюю среду через кожные покровы, будучи в любой момент готовой инициировать иммунный ответ на возможный пато-ген. Следует помнить, что любой микроорганизм не может проникнуть в кровь через неповрежденную кожу, минуя систему дендритных клеток.

Презентация антигена

Клетки Лангерганса осуществляют шаблонное распознавание, взаимодейст-вуя своими клеточными шаблонраспознающими рецепторами (например, рецеп-тором к липополисахаридам или липотейхоевым кислотам бактерий) с наибо-лее распространенными типовыми молекулами микроорганизмов (так называ-емыми молекулярными шаблонами). В результате такого распознавания про-исходит поглощение патогена и его дальнейшее переваривание (процессинг) внутри клетки. При этом дендритная клетка выделяет из захваченной молеку-лы короткий иммуногенный пептид, который является своеобразной визитной карточкой поступившего патогена. Выделение такого пептида — чрезвычайно интимный и важный процесс. Если расщепление патогена произойдет нека-чественно и будет выделен нерепрезентативный иммуногенный пептид, это обесценит все дальнейшие иммунные реакции против конкретного патогена.

В последующем дендритная клетка встраивает выделенный пептид в собст-венную молекулу HLA II и презентирует сформированный комплекс Т-лимфоцит ам. Доя этого она покидает кожные покровы и мигрирует в регионарный лимфатический узел. Антигенная презентация — ключевой процесс иммунного ответа. Это момент передачи информации о патогене от факторов врожденного иммунитета клеткам адаптивной иммунной защиты. Уникальность дендритных клеток состоит в том, что они способны активировать наивные Т-лимфоциты, т. е. клетки, которые ранее еще никогда не встречались с антигеном . Таким образом, дендритные клетки инициируют иммунный ответ de novo. Вполне очевидно, что если адекватно не сработает дендритная клетка, осуществление иммунного ответа против патогена окажется под угрозой.

Иммунная толерантность

Кроме этого, именно клетки Лангерганса принимают участие в индукции им-мунной толерантности к собственным антигенам кожи, которые высвобожда-ются при травмах и воспалительных процессах. Дело в том, что распознавание через клеточные шаблонраспознающие рецепторы — недостаточное условие для дальнейшей полноценной антигенной презентации Т-хелпер ам. Клетка Лангерганса должна получить второй подтверждающий сигнал о действительной чужеродной природе захваченной субстанции. Для этого на поверхности таких клеток содержатся сигнальные шаблонраспознающие молекулы, среди которых выделяют Toll-like (ТТЛ) - рецепторы. Они распознают исключительно молеку-лярные шаблоны микробного происхождения и предоставляют дендритной клетке подтверждающий сигнал о чужеродности патогена и целесообразнос-ти дальнейшей антигенной презентации. В результате этого на поверхности клетки Лангерганса появляются костимулирующие молекулы, называемые В7-структурой. Если клетка Лангерганса осуществит презентацию антигена Т- хелперу без экспрессии костимулирующих молекул, то это приведет к анергии (функциональной бездеятельности) Т-лимфоцита или даже вызовет его апоп-тоз. Таким образом, осуществляется профилактика аутоиммунных поврежде-ний кожи, поскольку клеточные шаблонраспознающие рецепторы могут рас-познавать некоторые аутоантигены, высвобождающиеся при некротической гибели эпидермоцитов. Материал с сайта

Профилактика аллергических реакций

Также клетки Лангерганса осуществляют профилактику аллергических реак-ций. Кроме непосредственной нейтрализации аллергенов, что не допускает их проникновения к

Кожа – многофункциональный орган. Она предохраняет организм от воздействия вредных факторов внешней среды (защитная), участвует в водно-солевом и тепловом обмене, выделении хлоридов, молочной кислоты и продуктов азотистого обмена, осуществляет синтез витамина D, является депо крови. В коже рассредоточено громадное количество рецепторов (рецепторная функция). Кожа осуществляет иммунную защиту: в ней распознаются и элиминируются антигены за счёт наличия внутриэпидермальных макрофагов (клеток Лангерганса) и лимфоцитов.

В эмбриональном периоде в коже имеются очаги кроветворения. При патологических состояниях они могут возникать также в постнатальном периоде.

Морфология кожи

Развитие. Кожа развивается из двух эмбриональных зачатков: эпидермис – из эктодермы, а дерма – из мезенхимы дерматомов сомитов.

Строение кожи. Кожа состоит из эпидермиса и дермы.

Эпидермис представлен 5-тью слоями: базальным, шиповатым, зернистым, блестящим и роговым, которые образованы эпителиоцитами (кератиноцитами). Кроме того, в нём имеют место и неэпителиальные клетки: внутриэпидермальные макрофаги (клетки Лангерганса), меланоциты, клетки Меркеля и лимфоциты (рис. 30).

Базальный и шиповатый слои эпидермиса (в совокупности составляют Мальпигиев, или ростковый слой) состоят из малодифференцированных кератиноцитов, которые пополняют убыль слущивающихся роговых чешуек. В кератиноцитах шиповатого слоя усиливается синтез кератина.

В Зернистом слое синтезируются белки кератин, филаггрин, инволюкрин, кератолинин и, в конечном итоге, сложное соединение - кератогиалин.

В Блестящем слое между кератиноцитами почти исчезают десмосомы, а в их цитоплазме выявляются в большом количестве параллельно расположенные кератиновые фибриллы, спаянные аморфным матриксом из филаггрина.

В Роговом слое клетки приобретают вид чешуек, оболочка которых содержит белок кератолинин, а в их цитоплазме обнаруживаются продольно расположенные кератиновые фибриллы, связанные дисульфидными мостиками и упакованные в аморфном матриксе из белка. Чешуйки склеены межклеточным веществом - холестеринсульфатом, устойчивым к воде, непроницаемым для бактерий и их токсинов.

Кератиноциты (85%) синтезируют специфические белки: кислые и щелочные кератины, филлагрин, инволюкрин, кератолинин и др., устойчивые к механическим и химическим воздействиям и участвующие в ороговении. В кератиноцитах обнаруживаются кератиновые тонофиламенты и кератиносомы. Между кератиноцитами образуется цементирующее вещество - церамиды (керамиды), богатые липидами и непроницаемые для воды. В базальном слое кератиноциты связаны между собой десмосомами, а с базальной мембраной – полудесмосомами.

Меланоциты локализуются преимущественно в ростковом слое, но их отростки достигают до зернистого слоя. Они также не имеют десмосом. По всей вероятности эти клетки происходят из нервного гребня. В меланосомах этих клеток содержатся гранулы пигмента меланина, который образуется из аминокислоты тирозина при участии ферментов тирозиназы и ДОФА-оксидазы, УФ-лучей и меланоцитостимулирующего гормона гипофиза.

Дерма образована соединительной тканью и состоит из 2-х слоёв: сосочкового и сетчатого. Сосочковый слой представлен рыхлой соединительной тканью, кроме того, в нём имеются гладкомышечные элементы, сокращение которых приводит к сжатию сосудов и уменьшению теплоотдачи. Сетчатый слой образован плотной неоформленной соединительной тканью, в которой много коллагеновых и эластических волокон.

Дерма обильно васкуляризирована. При этом вокруг лимфатических капилляров и посткапиллярных венул имеются скопления лимфоцитов, образующих узелки, в которых есть центральная и мантийная зона, что характерно для иммунокомпетентных органов.

Помимо клеток, характерных для соединительной ткани, в дерме имеют место дермальные меланоциты, в которых не синтезируется меланин, а накапливается, о чём свидетельствует отрицательная реакция в них на ДОФА-оксидазу.

Гиподерма регулирует теплоотдачу, обеспечивает механическую защиту и подвижность кожи.

Кожа как орган иммунной системы

В конце прошлого столетия появилось много работ, которые дают основание рассматривать кожу как важнейший орган иммунной системы. В сравнении с другими органами иммунной системы, в ней отсутствуют большие скопления лимфатической ткани, которая сосредоточена преимущественно вокруг посткапиллярных венул поверхностного сосудистого сплетения, где наблюдается самый медленный кровоток.

Установлено, что среди Лимфоцитов эпидермиса и поверхностных слоёв дермы 90% составляют Т-лимфоциты (хелперы и супрессоры) и лишь 10% приходится на В-лимфоциты , которые сосредоточены, главным образом, в среднем и глубоком слоях кожи. Представительство в коже Т-лимфоцитов в таком большом количестве, наряду с другими данными, позволяет вести речь о роли эпидермиса во внетимусной их дифференцировке. Подтверждением этому явились работы, в которых доказывается генетическое, структурное и функциональное сходство эпителиев кожи и тимуса. Доказано влияние эпидермиса на пролиферацию и дифференцировку Т-лимфоцитов вследствие продукции ими цитокинов, выполняющих иммунорегуляторную функцию. Помимо этого, из культуры эпидермоцитов выделен белок, подобный тимопоэтину и обладающий свойствами ИЛ-1, который оказывает влияние на пролиферацию и дифференцировку Т - и В-лимфоцитов, миграцию в кожу нейтрофильных гранулоцитов и лимфоцитов, а также стимулирует рост кератиноцитов. Вступая в связь с рецепторами на поверхности плазмолеммы Т-лимфоцитов, ИЛ-1 индуцирует синтез ими ИЛ-2, мишенями которого являются Т-хелперы, Т-киллеры, Т-супрессоры и В-лимфоциты.

Эпидермоциты способны также вырабатывать цитокин, обладающий свойствами ИЛ-3, который, как полагают, оказывает влияние на пролиферацию и дегрануляцию тучных клеток и на процессы фиброза в коже. Под воздействием экзогенных факторов эпидермальные клетки способны продуцировать фактор некроза опухоли (ФНО).

В последние годы показано, что кератиноциты наряду с макрофагами кожи выполняют роль антигенпредставляющих клеток.

Среди мАкрофагов кожи различают две их группы - типичные макрофаги и дендритные клетки. К первой группе относятся моноциты и все тканевые макрофаги, главными функциями которых являются фагоцитоз, секреция и представление антигена в иммунных реакциях. Макрофаги способны продуцировать цитокины - ИЛ-1, ИЛ-2 и ФНО, играющие важную роль в иммунных реакциях кожи.

Дендритные антигенпредставляющие клетки Лангерганса (КЛ) отличаются от типичных макрофагов более слабой фагоцитарной активностью, поверхностными маркерами и длинными ветвящимися отростками. Эти клетки кроме эпидермиса обнаружены в многослойных плоских эпителиях слизистых оболочек конъюнктивы, полости рта, пищевода, влагалища, шейки матки и в многорядном эпителии воздухоносных путей.

Клетки Лангерганса способны мигрировать через базальную мембрану в лимфатические сосуды дермы и по ним в региональные лимфатические узлы. Захваченные ими антигены перерабатываются и экспрессируются на поверхности плазмолеммы, а затем представляются Т-лимфоцитам, которые при этом активно пролиферируют и дифференцируются. При этом, прежде всего, активизируется цикл Т-хелперов.

Клетки Лангерганса продуцируют ИЛ-1, ИЛ-6, обеспечивающие активацию Т-лимфоцитов, секретирующих ИЛ-2, который необходим для пролиферации Т-клеток, способных отвечать на антигенное воздействие. Клетки Лангерганса проявляют значительно большую митогенную активность, чем моноциты.

Тучные клетки (ТК) содержатся в соединительной ткани кожи. В гранулах их цитоплазмы накапливается около 20 биологически активных веществ, одним из которых является медиатор гистамин. Вследствие экзоцитоза гранул выделяется гистамин и другие биологически активные вещества, являющиеся пусковым механизмом для воспалительных процессов прежде всего аллергической природы. При этом повышается проницаемость сосудов, диффузия в ткани белков плазмы в межклеточное вещество, генерация хемотаксических факторов, направляющих миграцию эозинофильных и нейтрофильных гранулоцитов, которые также принимают участие в реализации иммунных процессов в коже.

Таким образом, Кожа является важнейшим периферическим органом иммунной системы. Её иммунокомпетентные клетки способны распознавать антигены, элиминировать их и представлять Т-лимфоцитам, активируя одновременно внетимусную дифференцировку Т-клеток.

На картинке рядом с текстом представлено обобщенное описание эндокринных клеток островка Лангерганса , без указания их реальной позиции внутри него. На рисунке показана также структура фенестрированных капилляров и присутствующих в околокапиллярном пространстве автономных нервных волокон (HB) и нервных окончаний (НО).

А-клетки (А) - аргирофильные полигональные элементы с глубоко инвагинированным ядром, заметным ядрышком и в основном хорошо развитыми органеллами. Несколько лизосом и пигментных гранул может также присутствовать в цитоплазме. Характерной особенностью А-клеток является наличие окруженных одинарной мембраной секреторных гранул (АСГ), достигающих около 300 нм в диаметре. Гранулы возникают из комплекса Гольджи (Г), их содержимое выбрасывается из тела клетки путем экзоцитоза. В течение этого процесса мембрана гранулы сливается с плазмолеммой А-клетки, ориентированной по направлению к капилляру (Кап). Гранула высвобождается между базальной мембраной (БМЭ) эндокринной клетки и собственно эндокринной клеткой. Только в этом узком пространстве находится содержимое гранул в форме видимых маленьких пузырьков. Это содержимое становится неразличимым в околокапиллярном пространстве (ОП), т. е. в пространстве между базальной мембраной эндокринной клетки и капиллярной базальной мембраной (БМК). А-клетки продуцируют глюкагон.

В-клетки (Б) - полигональные клетки с овальным и часто инвагинированным ядром и массивным ядрышком. Цитоплазма содержит хорошо развитый комплекс Гольджи (Г), большие многочисленные митохондрии, несколько коротких цистерн гранулярной эндоплазматической сети и рибосомы. Многочисленные секреторные гранулы (БСГ) диаметром около 200 нм, ограниченные одинарными мембранами, происходят из комплекса Гольджи. Гранулы содержат осмиофильное «ядро», в котором могут обнаруживаться один или несколько политональных кристаллов. Сначала гранулы достигают околокапиллярного пространства путем экзоцитоза, как описано для А-клеток, и затем - капилляров. В-клетки синтезируют инсулин.

D-клетки (Д) - овальные или полигональные клетки с округлым ядром и хорошо развитыми митохондриями и комплексом Гольджи (Г). Другие органеллы также ясно видимы. Из комплекса Гольджи выделяются окруженные одинарной мембраной секреторные гранулы (ДСГ) диаметром 220-350 нм, наполненные гранулярным, умеренно осмиофильным материалом, который экскретируется из тела клетки путем экзоцитоза, как описано для А-клеток. D-клетки продуцируют соматостатин и гастрин. Они являются типом APUD-клеток.

РР-клетки (ПП), или F-клетки , - эндокринные клетки островков Лангерганса , не только находящиеся в юкстадуоденальных панкреатических островках, но также ассоциированные с панкреатическими ацинарными клетками и клетками, выстилающими маленькие и среднего размера экскреторные протоки. РР-клетки имеют округлое или эллиптическое ядро, митохондрии, умеренно развитый комплекс Гольджи, короткие цистерны гранулярной эндоплазматической сети и большое количество маленьких, окруженных одинарной мембраной секреторных гранул (ППСГ) диаметром 140-120 нм с гомогенным содержимым. РР-клетки синтезируют панкреатические полипептиды.

Глюкагон - это гормон, который стимулирует печеночный глюконеогенез. Инсулин - гормон, стимулирующий получение клетками глюкозы (гепатоциты , скелетные мышечные волокна). Соматостатин - гормон, ингибирующий (подавляющий) освобождение глюкагона и гормона роста, а также панкреатическую секрецию. Панкреатический полипептид - это гормон, который тормозит панкреатическую экзокринную секрецию и продукцию желчи.

Исследования клеток Лангерганса показывают, что волны деполяризации легко распространяются от одной клетки к другой. При высокой концентрации глюкозы в среде краситель распространялся в большем числе соседних клеток, чем при низкой концентрации

Островки в поджелудочной железе были обнаружены в 1860 г. Лангергансом, однако он даже не представлял себе, какова их функция…

Когда Орци и др. обнаружили в клетках панкреатических островков соматостатин , это привело к переоценке всей микроанатомии островков. Было установлено, что альфа-, бета- и дельта-клетки в клетках Лангерганса человека и крысы расположены определенным образом. В поверхностном корковом слое альфа- и дельта-клетки лежат вперемешку и прилегают к наружному слою бета-клеток. «Мозговой слой», или сердцевина островка, полностью состоят из бета-клеток. В нормальных панкреатических островках бета-клетки составляют большую часть – 60%, альфа-клетки – 25%, а дельта-клетки – 10% всей клеточной популяции.

В некоторых условиях обычное соотношение типов клеток меняется. При гипертрофии клеток Лангерганса, вызванной ожирением или постоянным введением глюкокортикоидов, доля бета-клеток возрастает, а других – наоборот, снижается. В то же время при ювенильном диабете число бета-клеток снижено, тогда как количество глюкагон- и соматостатин-секретирующих клеток увеличено. С другой стороны, при диабете взрослых уменьшается число соматостатин-секретирующих клеток. Показано, что в корковом слое клеток Лангерганса вблизи двенадцатиперстной кишки синтезируется и четвертый пептид. Это вещество получило название «панкреатический полипептид»; его мол. масса – примерно 4200. Функция панкреатического полипептида неизвестна, но при диабете отмечена гиперплазия синтезирующих его клеток.

Взаимодействия между клетками Лангерганса

Взаимодействия между клетками Лангерганса чрезвычайно разнообразны: одни клетки образуют с соседними плотные контакты, тогда как другие соединяются щелевыми контактами. Щелевые контакты обладают низким сопротивлением и обеспечивают непрерывность цитоплазмы соседних клеток; через них вещества с мол. массой до 800 могут свободно перемещаться из клетки в клетку. Такие щели существуют не только между клетками одного типа (бета-бета), но и между клетками разных типов (альфа-дельта; aльфа-бета), и поэтому многие клетки могут одновременно получать общую информацию и реагировать на нее совместно (как клеточная колония).

Исследования клеток Лангерганса показывают, что волны деполяризации легко распространяются от одной клетки к другой. При высокой концентрации глюкозы в среде краситель распространялся в большем числе соседних клеток, чем при низкой концентрации. Это указывает на усиление межклеточной коммуникации в присутствии секреторного стимула. В панкреатических островках гормоны клеток одного типа влияют на секреторную активность клеток другого типа. К известным потенциально паракринным эффектам гормонов поджелудочной железы относятся следующие: ингибирует секреторную активность альфа-клеток; глюкагон стимулирует секреторную активность бета- и дельта-клеток; соматостатин ингибирует секреторную активность альфа- и бета-клеток.

На основании морфологических и функциональных взаимоотношений островковых клеток Орци, Унгер и их сотр. предположили, что островок Лангерганса представляет собой маленький орган, все клетки которого координированно отвечают на многие секреторные и ингибиторные стимулы. Согласно этой точке зрения, гормональная реакция панкреатического островка – это комплекс ответных реакций всех клеток Лангерганса не только на поступающие к ним гуморальные и нервные сигналы, но и а паракринные влияния, которые они оказывают друг на друга. Островок Лангерганса не только работает лучше искусственной железы, ну и служит микроминиатюрным средством, обеспечивающим большинству людей независимое существование в течение всей жизни.

Меланоциты . В отличие от кератиноцитов, которые составляют приблизительно 90% клеточной популяции эпидермиса, на долю меланоцитов приходится приблизительно 5%. Меланоциты имеют большое количество отростков и располагаются, перемежаясь, среди клеток базального слоя, разветвленные отростки их распространяются до поверхности эпидермиса. Меланиновый пигмент транспортируется в кератиноциты, что происходит, прежде всего, через эти дендритические отростки. Эти данные объясняют происхождение нормальных ме-ланоцитарных отростков. Большинство же меланоцитарных невусов и меланом не обладает этими структурам, поэтому меланоциты в них выявляются как безотростчатые округлые клетки, которые не напоминают нормальные структуры.

При обычной световой микроскопии меланоциты определяются как отдельные клетки среди клеток базального слоя (приблизительно 1 меланоцит на 10 базальных кератиноцитов) с круглыми или овальными темными ядрами и слабо различимой цитоплазмой.

Ультраструктурно меланоциты характеризуются относительно светлой цитоплазмой, отсутствием межклеточных контактов, или десмосом, но содержат различное количество меланосом в разных стадиях меланиза-ции. Ранние премеланосомы (не мела-низированные) представляют собой мелкие мембранозные, элипсоидные цитоплазматичес-кие вакуоли, часто с внутренними пластинками, которые выглядят как тонкие периодичности. После меланизации эти структуры становятся плотными непрозрачными тельцами Это - последний тип зрелых меланосом. которые обычно переходят в кератинопиты.

Различные опухолевые клетки также могут фагоцитировать зрелые меланизированные меланосомы из лежащих выше или смежных кератиноцитов, и, таким образом, выявление ранних меланосом (премеланосом) необходимо для ультраструктурного подтверждения меланоцитарного или близкого к нему происхождения. Активные меланоциты можно отличить от клеток эпидермиса с помощью гистохимической ДОФА-реакции, которая основана на способности меланоцитов синтезировать меланин, что, в свою очередь, зависит от синтеза фермента тирозиназы.

Меланоциты содержат протеин S-100 в цитоплазме, определение которого является чувствительной реакцией, хотя не строго специфичной, так как нервные клетки и клетки Лангерганса также имеют положительную реакцию к S-100 протеину.

Клетки Лангерганса

Подобно меланоцитам, клетки Лангерганса обладают большим количеством отростков и относительно светлой цитоплазмой. Они обычно располагаются в пределах шиповатого слоя средней части эпидермиса, хотя случайные клетки также могут встречаться и в самых нижних слоях эпидермиса. Клетки Лангерганса имеют костномозговое происхождение, это, так называемые, мо-нонуклеарные клетки которые находятся в эпидермисе. Они предназначены для приема, обработки и представления информации об антигенах окружающей среды (и, возможно, также об эндогенных антигенах) Т-лимфоци-там в коже и в лимфатических узлах, дренирующих кожу. Соответственно, они являются важными медиаторами таких столь разнообразных состояний, как контактные дерматиты и, потенциально, опухолевая регрессия. Резидентная популяция клеток Лангерганса и ассоциированные с ними иммунологически активные лимфоциты и мононуклеары были названы ассоциированной с кожей лимфоидной тканью - SALT (skin-associated lymphoid tissue).

При обычной световой микроскопии клетки Лангерганса трудно различимы. Электронно-микроскопически в них выявляются характерные цитоплазматические структуры, которые формируют перепончатые диски, часто с внутренней периодичностью и маленькой перепончатой везикулой на поверхности (гранулы Birbeck). Эти гранулы клеток Лангерганса напоминают теннисные ракетки, когда срез исследуется в двумерном плане. Подобно меланоцитам, клетки Лангерганса обладают положительной иммуногистохимической реакцией на наличие протеина S-100. В замороженных срезах или в ткани, сохраненной в растворе Митчела, на их поверхности при иммуногистохимической реакции экспрессируется GDI-антиген. Было показано, что этот гликопротеин является высокоспецифичным маркером для клеток Лангерганса и их пролиферирующих форм, клеток гистиоцитоза X.