Иммунная система

Тимус (вилочковая железа)

Школа T-лимфоцитов — где иммунные клетки учатся отличать своё от чужого.

Тимус (вилочковая железа) в верхней части грудной клетки за грудиной — доли и созревание лимфоцитов

Что такое тимус

Тимус (от греч. thymos — «душа, жизнь»; связывали его с душевными переживаниями, потому что железа лежит близко к сердцу) — небольшой орган в верхней части грудной клетки, который стоит на стыке двух систем: эндокринной и иммунной. Другое его название — вилочковая железа: по форме он напоминает двузубую вилку или веточку тимьяна.

Главная задача тимуса необычна для эндокринной системы. Он не управляет обменом веществ и не рассылает сигналы по всему телу, как щитовидная железа или надпочечники. Его работа — обучать иммунные клетки. В тимусе созревают особые клетки иммунной защиты — Т-лимфоциты, и именно здесь они «учатся» отличать «своё» от «чужого». Без этой подготовки иммунная система не смогла бы работать правильно.

Но у тимуса есть и вторая, собственно гормональная роль: он вырабатывает небольшие сигнальные вещества, которые управляют созреванием лимфоцитов. Именно поэтому тимус относят и к иммунной, и к эндокринной системе одновременно — редкий случай органа «на две системы».

🔤
Почему Т-лимфоциты называются «Т». Название «Т-лимфоциты» произошло именно от тимуса: это лимфоциты, которые созревают в Thymus (тимусе). Есть и второй тип лимфоцитов — В-лимфоциты, но они названы иначе (по органу у птиц, где были открыты, — бурсе). Многие лейкоциты крови образуются в костном мозге, но клетки, которым предстоит стать Т-лимфоцитами, обязательно проходят «обучение» в тимусе. Уберём тимус — и тело останется без зрелых Т-лимфоцитов.

Где он находится

Тимус расположен в верхней части грудной клетки, сразу за грудиной — той плоской костью, которую мы прощупываем посередине груди. Если приложить ладонь к центру груди, тимус окажется прямо за ней, чуть выше уровня сердца.

Точнее, он лежит в переднем верхнем средостении (слово «средостение» означает пространство между двумя лёгкими, а «переднее» — его ближнюю к груди часть). Спереди тимус прикрыт грудиной, сзади — крупными сосудами, а снизу граничит с сердцем. У детей тимус может заходить вверх, в область шеи, — это нормально, потому что железа закладывается высоко и лишь постепенно опускается в грудь.

Такое расположение объясняет, почему тимус не прощупывается и не виден: он спрятан за костями грудной клетки и потому редко становится заметен сам по себе.

Орган, который растёт, а потом исчезает

Тимус — один из немногих органов, чья судьба сильно меняется с возрастом. Он наиболее активен и крупнее всего в детстве: у ребёнка тимус относительно размера тела значительно больше, чем у взрослого. Своей максимальной массы он достигает примерно к половому созреванию, после чего начинается обратный процесс.

Начиная с подросткового возраста тимус постепенно уменьшается и замещается жировой тканью. Это называется возрастной инволюцией (от лат. involutio — «свёртывание, обратное развитие»). У взрослого человека от рабочей ткани тимуса остаётся лишь небольшая часть, а большую часть органа занимает жир. К старости тимус почти полностью перестаёт производить новые Т-лимфоциты.

Кроме постепенной возрастной инволюции, тимус может резко уменьшаться и при сильном стрессе, тяжёлой болезни или голоде — это называют акцидентальной инволюцией (от лат. «случайная», то есть вызванная внешними причинами). Организм при опасности «перебрасывает» ресурсы на борьбу, и тимус временно сжимается. Это ещё одно наглядное подтверждение связи между иммунной системой и гормонами стресса.

📉
Зачем иммунному органу исчезать. Сокращение тимуса с возрастом — не «поломка», а заложенная природой программа. В детстве нужно создать огромное разнообразие Т-лимфоцитов, способных распознать любую будущую инфекцию, — для этого и нужен большой рабочий тимус. Во взрослом организме «выученные» клетки уже существуют и размножаются в других органах, поэтому нужда в «учебном центре» снижается. Обратная сторона медали — с возрастом запас новых Т-лимфоцитов уменьшается, и это одна из причин, почему иммунитет у пожилых слабее.

Строение: дольки и два вещества

Тимус состоит из двух долей — правой и левой, — плотно соединённых между собой. Но если разрезать его, видно более тонкое устройство: каждая доля разделена на множество мелких долек (лат. lobuli), похожих на соты.

В каждой дольке два разных по обязанностям слоя:

Корковое вещество (снаружи)

Наружный, более плотный слой дольки. Здесь скапливаются молодые, ещё не готовые к работе Т-лимфоциты (их в этот период называют тимоцитами — от «тимус» + «клетка»). Это «первый курс обучения»: клетки проверяются и отбираются, а большинство из них здесь же погибает (не пройдя отбор).

Мозговое вещество (внутри)

Внутренний слой дольки. Здесь проходит «выпускной экзамен»: клетки, оставшиеся после первого отбора, проверяются ещё раз, после чего получают «диплом» — право выйти в кровь и начать работать. Готовые Т-лимфоциты покидают тимус и расселяются в лимфатических узлах и селезёнке.

Опорные и «воспитательские» клетки

Между тимоцитами находятся эпителиальные клетки тимуса — не кости и не мышцы, а особая «поддерживающая ткань». Они образуют «каркас» органа и одновременно участвуют в обучении лимфоцитов, подавая им сигналы. Ещё в тимусе есть макрофаги — клетки-«уборщики», которые убирают погибшие лимфоциты, очищая место для следующих.

Почему это важно

Двухслойное строение дольки отражает два этапа обучения: сначала — «кого оставить в живых», потом — «кому можно доверять». Именно такой двухступенчатый отбор делает иммунную систему одновременно боеспособной и безопасной для собственного тела.

Главная задача: школа для иммунных клеток

Чтобы понять работу тимуса, представьте учебный лагерь. В него со всего организма приходят незрелые лимфоциты — «новобранцы», которые ещё не умеют ничего. Их задача — после подготовки стать полноценными бойцами, которые умеют узнавать врагов, но не нападают на своих.

В чём же сложность? Иммунная клетка распознаёт «чужое» по особым меткам — белкам на поверхности других клеток. Эти метки называют молекулами гистосовместимости (или МНС; от англ. major histocompatibility complex, «главный комплекс гистосовместимости» — набор белков-«визиток» на поверхности клетки). По ним тело узнаёт свои клетки и предъявляет «внутреннее содержимое»: если клетка заражена, метка-визитка показывает это снаружи.

Проблема в том, что незрелые лимфоциты изначально не умеют пользоваться этими метками. Кто-то не распознаёт их вовсе, а кто-то, наоборот, реагирует на собственные ткани тела — и тогда иммунитет атакует сам себя. В тимусе оба изъяна исправляются через два отбора.

Положительный отбор: «ты узнаёшь визитки?»

В корковом веществе отбирают клетки, которые способны распознавать собственные молекулы гистосовместимости. Те, кто к этому не способен, пользы принести не могут, — они получают сигнал к самоуничтожению (апоптоз — упорядоченная программируемая гибель клетки) и убираются макрофагами. Выживают лишь клетки, «понимающие» язык меток тела.

Отрицательный отбор: «ты не будешь вредить своим?»

Затем — в мозговом веществе — проверяют уже выживших. Здесь отбраковываются клетки, которые слишком сильно реагируют на собственные ткани организма. Именно этот этап защищает от аутоиммунных болезней — состояний, при которых иммунитет нападает на своё же тело. Клетки, показавшие опасную реактивность, тоже уничтожаются.

После обоих отборов остаются зрелые Т-лимфоциты, которые умеют, во-первых, распознавать «визитки» тела, а во-вторых, отличать опасное от безвредного. Они выходят из тимуса в кровь и заселяют лимфатические узлы и другие органы иммунной системы, где и несут службу. Так тимус из недисциплинированной массы клеток формирует слаженную и точную систему защиты.

🎓
Плата за отбор — массовые «отчисления». Оба этапа очень строгие: из тимуса выходит лишь небольшая часть поступивших клеток — по разным оценкам, около 1–2%. Остальные погибают, не пройдя отбор. Это может показаться расточительством, но такова цена точности: лучше «отсеять» потенциально опасные клетки в тимусе, чем позволить им выйти в организм и вызвать аутоиммунную болезнь. Тимус работает как строгий экзаменатор — и именно поэтому тело остаётся защищённым, но не атакует само себя.

Гормоны тимуса

Почему тимус относят не только к иммунной, но и к эндокринной системе? Потому что он выделяет собственные сигнальные вещества — небольшие пептидные гормоны (то есть короткие цепочки аминокислот; о пептидных гормонах — в разделе Что такое гормоны). Они регулируют созревание Т-лимфоцитов в самом тимусе и, по-видимому, влияют на иммунную систему в целом.

  • Тимозин. Один из первых открытых гормонов тимуса; участвует в созревании Т-лимфоцитов.
  • Тимопоэтин. Стимулирует образование лимфоцитов; показано, что он действует и на нервно-мышечную передачу — это объясняет связь изменений тимуса с некоторыми мышечными заболеваниями.
  • Тимулин. Помогает лимфоцитам «доучиться» до зрелого состояния.

Действуют эти вещества прежде всего в самом тимусе, то есть по местному, паракринному типу (сигнал на соседние клетки — об этом способе тоже рассказано в разделе Что такое гормоны). Поэтому гормональная функция тимуса не так заметна, как у щитовидной железы, но именно она делает тимус одновременно и иммунным, и эндокринным органом.

Что происходит при нарушениях

Поскольку тимус закладывает основы иммунной защиты, его нарушения проявляются в первую очередь со стороны иммунитета и лишь иногда — как опухолевый процесс.

Синдром Ди Джорджи

Врождённое состояние, при котором тимус плохо развивается или отсутствует. Поскольку без тимуса не созревают Т-лимфоциты, у ребёнка формируется тяжёлый иммунодефицит — организм плохо защищён от инфекций. Важно: тимус и паращитовидные железы развиваются из общих эмбриональных зачатков, поэтому при этом синдроме страдают и обе системы — у ребёнка бывают и сбои кальциевого обмена. Это яркий пример того, как связаны, казалось бы, далёкие органы.

Опухоли тимуса (тимомы)

Тимома — опухоль тимуса. Встречается относительно редко. Может расти бессимптомно, а может сдавливать соседние структуры в груди, вызывая кашель, одышку или боль. Часть тимом связана с аутоиммунными заболеваниями — особенно с миастенией (см. ниже).

Миастения

Миастения (от греч. «мышечная слабость») — аутоиммунное заболевание, при котором иммунитет атакует места передачи сигнала от нерва к мышце. Человек жалуется на нарастающую слабость мышц, опускание век, двоение в глазах. Существенно, что миастения часто связана с изменениями тимуса — его гиперплазией или тимомой, — и удаление тимуса нередко облегчает состояние. Это ещё одна связь тимуса с нервно-мышечной системой.

Увеличение тимуса

У детей тимус может быть увеличен — и это часто не болезнь, а особенность возраста, ведь в детстве он в норме крупнее. Но выраженное увеличение может сдавливать соседние структуры и требовать наблюдения врача.

🦠
Почему сбой тимуса так серьёзен. Тимус закладывает фундамент иммунитета один раз и на всю жизнь: именно здесь формируется набор Т-лимфоцитов, которые потом десятилетиями защищают тело. Если тимус не работает с рождения, иммунная защита оказывается неполной — и это заметно сразу. Поэтому болезни тимуса, хотя и редки, относятся к числу тяжёлых: они бьют по самой основе защиты организма.

Связи с другими системами

  • Иммунная система: главная связь — тимус и есть «школа» Т-лимфоцитов, без которой зрелый клеточный иммунитет невозможен. Подробнее об иммунитете — в разделе Иммунная система.
  • Эндокринная система: тимус вырабатывает собственные пептидные гормоны (тимозин, тимопоэтин, тимулин), управляющие созреванием лимфоцитов, — за это его и относят к эндокринным органам. Подробнее — в разделе Что такое гормоны.
  • Костный мозг и кровь: предшественники Т-лимфоцитов образуются в костном мозге, а зрелые клетки выходят из тимуса в кровь и лимфу. Так тимус связан с кроветворной системой.
  • Паращитовидные железы: тимус и эти железы развиваются из близких эмбриональных зачатков, поэтому врождённые нарушения нередко затрагивают их вместе (например, при синдроме Ди Джорджи). Подробнее — в разделе Паращитовидные железы.
  • Нервно-мышечная система: гормоны тимуса влияют на передачу сигнала от нерва к мышце, а его изменения связаны с миастенией — отсюда прямой мост к работе мышц.
  • Стресс и обмен веществ: при сильном стрессе, голоде или тяжёлой болезни тимус временно сжимается (акцидентальная инволюция) — ещё одно подтверждение связи иммунитета с гормонами стресса и общим состоянием организма.

Тимус — орган с необычной судьбой: крупный и деятельный в детстве, он со временем уступает место жировой ткани, оставив после себя «выпускников» — зрелые Т-лимфоциты, которые защищают тело всю жизнь. Стоя на стыке эндокринной и иммунной систем, он показывает, насколько тесно связаны гормоны, защита и развитие организма: один небольшой орган за грудиной задаёт основы иммунитета на десятилетия вперёд.