Лимфатическая система позвоночных: строение и функции.

Введение

Органная система позвоночных, дополняющая систему кровообращения.

Лимфатическая система, или лимфоидная система, является органной системой позвоночных, которая входит в состав иммунной системы и дополняет систему кровообращения. Она состоит из обширной сети лимфатических сосудов, лимфатических узлов, лимфоидных органов, лимфатической ткани и лимфы. Лимфа – это прозрачная жидкость, которая по лимфатическим сосудам возвращается к сердцу для повторного кровообращения. Латинское слово для лимфы, *lympha*, восходит к имени божества пресной воды, Лимфы. В отличие от замкнутой системы кровообращения, лимфатическая система является открытой. Человеческая система кровообращения перерабатывает в среднем 20 литров крови в день посредством капиллярной фильтрации, которая удаляет плазму из крови. Примерно 17 литров отфильтрованной крови реабсорбируется обратно в кровеносные сосуды, а оставшиеся три литра остаются в межклеточной жидкости. Одной из основных функций лимфатической системы является обеспечение дополнительного пути возврата этих избыточных трех литров в кровь. Другая основная функция – иммунная защита. Лимфа очень похожа на плазму крови, поскольку содержит продукты распада, клеточный детрит, а также бактерии и белки. Клетки лимфы в основном представлены лимфоцитами. Ассоциированные лимфоидные органы состоят из лимфоидной ткани и являются местом либо продукции лимфоцитов, либо их активации. К ним относятся лимфатические узлы (где наблюдается наибольшая концентрация лимфоцитов), селезенка, тимус и миндалины. Лимфоциты первоначально образуются в костном мозге. Лимфоидные органы также содержат другие типы клеток, такие как стромальные клетки, обеспечивающие поддержку. Лимфоидная ткань также ассоциируется со слизистыми оболочками, например, с лимфоидной тканью, связанной со слизистыми оболочками (MALT). Жидкость из циркулирующей крови просачивается в ткани организма посредством капиллярного действия, доставляя питательные вещества к клеткам. Эта жидкость омывает ткани в виде межклеточной жидкости, собирая продукты распада, бактерии и поврежденные клетки, а затем дренируется в виде лимфы в лимфатические капилляры и лимфатические сосуды. Эти сосуды переносят лимфу по всему телу, проходя через многочисленные лимфатические узлы, которые фильтруют нежелательные вещества, такие как бактерии и поврежденные клетки. Затем лимфа поступает в гораздо более крупные лимфатические сосуды, известные как лимфатические протоки. Правый лимфатический проток дренирует правую часть тела, а гораздо более крупный левый лимфатический проток, известный как грудной проток, дренирует левую часть тела. Протоки впадают в подключичные вены, чтобы вернуться в кровообращение. Движение лимфы по системе обеспечивается сокращениями мышц. У некоторых позвоночных имеется лимфатическое сердце, которое перекачивает лимфу в вены. Лимфатическая система была впервые описана в 17 веке независимо Олаусом Рудбеком и Томасом Бартолином.

The lymphatic system, or lymphoid system, is an organ system in vertebrates that is part of the immune system, and complementary to the circulatory system. It consists of a large network of lymphatic vessels, lymph nodes, lymphoid organs, lymphatic tissue and lymph. Lymph is a clear fluid carried by the lymphatic vessels back to the heart for re circulation. The Latin word for lymph, lympha, refers to the deity of fresh water, "Lympha". Unlike the circulatory system that is a closed system, the lymphatic system is open. The human circulatory system processes an average of 20 litres of blood per day through capillary filtration, which removes plasma from the blood. Roughly 17 litres of the filtered blood is reabsorbed directly into the blood vessels, while the remaining three litres are left in the interstitial fluid. One of the main functions of the lymphatic system is to provide an accessory return route to the blood for the surplus three litres. The other main function is that of immune defense. Lymph is very similar to blood plasma, in that it contains waste products and cellular debris, together with bacteria and proteins. The cells of the lymph are mostly lymphocytes. Associated lymphoid organs are composed of lymphoid tissue, and are the sites either of lymphocyte production or of lymphocyte activation. These include the lymph nodes (where the highest lymphocyte concentration is found), the spleen, the thymus, and the tonsils. Lymphocytes are initially generated in the bone marrow. The lymphoid organs also contain other types of cells such as stromal cells for support. Lymphoid tissue is also associated with mucosas such as mucosa associated lymphoid tissue (MALT). Fluid from circulating blood leaks into the tissues of the body by capillary action, carrying nutrients to the cells. The fluid bathes the tissues as interstitial fluid, collecting waste products, bacteria, and damaged cells, and then drains as lymph into the lymphatic capillaries and lymphatic vessels. These vessels carry the lymph throughout the body, passing through numerous lymph nodes which filter out unwanted materials such as bacteria and damaged cells. Lymph then passes into much larger lymph vessels known as lymph ducts. The right lymphatic duct drains the right side of the region and the much larger left lymphatic duct, known as the thoracic duct, drains the left side of the body. The ducts empty into the subclavian veins to return to the blood circulation. Lymph is moved through the system by muscle contractions. In some vertebrates, a lymph heart is present that pumps the lymph to the veins. The lymphatic system was first described in the 17th century independently by Olaus Rudbeck and Thomas Bartholin.

Структура

Лимфатическая система состоит из проводящей сети лимфатических сосудов, лимфоидных органов, лимфоидной ткани и циркулирующей лимфы. Тимус обеспечивает индуктивную среду для развития Т-клеток из гематопоэтических предшественников. Кроме того, стромальные клетки тимуса обеспечивают отбор функционального и самотолерантного репертуара Т-клеток. Следовательно, одной из важнейших функций тимуса является индукция центральной толерантности. Однако, тимус – это не место, где происходит борьба с инфекцией, поскольку Т-клетки еще не приобрели иммунокомпетентность.

Вторичные лимфоидные органы

Вторичные (или периферические) лимфоидные органы, включающие лимфатические узлы и селезенку, поддерживают зрелые наивные лимфоциты и запускают адаптивный иммунный ответ. Вторичные лимфоидные органы – это места активации лимфоцитов антигенами. Активация приводит к клональной экспансии и созреванию аффинности. Зрелые лимфоциты рециркулируют между кровью и вторичными лимфоидными органами, пока не встретят свой специфический антиген.

Лимфатические узлы

Лимфатический узел – это организованный комплекс лимфоидной ткани, через который лимфа проходит на пути возврата в кровь. Лимфатические узлы расположены на определенном расстоянии друг от друга вдоль лимфатической системы. Несколько приносящих лимфатических сосудов доставляют лимфу, которая просачивается через вещество лимфатического узла и затем отводится одним отводящим лимфатическим сосудом. Из почти 800 лимфатических узлов в организме человека около 300 расположены в области головы и шеи. Многие из них сгруппированы в кластеры в различных областях, например, в подмышечных впадинах и брюшной полости. Кластеры лимфатических узлов обычно встречаются на проксимальных концах конечностей (пах, подмышки) и в шее, где лимфа собирается из областей тела, наиболее подверженных риску заражения патогенами при травмах. Лимфатические узлы особенно многочисленны в средостении грудной клетки, шее, тазу, подмышечной области, паховой области и вблизи кровеносных сосудов кишечника. ТЛО регулируются иначе, чем нормальный процесс формирования лимфоидной ткани в онтогенезе, поскольку зависят от цитокинов и гемопоэтических клеток, но при этом дренируют интерстициальную жидкость и транспортируют лимфоциты в ответ на те же химические сигналы и градиенты. ТЛО обычно содержат значительно меньше лимфоцитов и приобретают иммунную функцию только при контакте с антигенами, вызывающими воспаление. Они достигают этого, импортируя лимфоциты из крови и лимфы. ТЛО часто имеют активный зародышевый центр, окруженный сетью фолликулярных дендритных клеток (ФДК). Считается, что ТЛО играют важную роль в иммунном ответе на рак и могут иметь значение для иммунотерапии. Они были обнаружены при различных типах рака, таких как меланома, немелкоклеточный рак легкого и колоректальный рак (обзор в ), а также глиома. У пациентов с ТЛО вблизи опухолей, как правило, более благоприятный прогноз, хотя для некоторых видов рака наблюдается обратная картина. ТЛО, содержащие активный зародышевый центр, обычно имеют более благоприятный прогноз, чем ТЛО без зародышевого центра. ТЛО имеют различные названия, включая третичные лимфоидные структуры (TLS) и эктопические лимфоидные структуры (ELS). При ассоциации с колоректальным раком их часто называют лимфоидными реакциями, сходными с болезнью Крона. Области лимфоидной ткани, плотно заполненные лимфоцитами, известны как лимфоидные фолликулы. Лимфоидная ткань может быть структурно хорошо организована в виде лимфатических узлов или состоять из рыхло организованных лимфоидных фолликулов, известных как лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистыми оболочками (MALT). В центральной нервной системе также имеются лимфатические сосуды. Поиск Т-клеточных путей входа и выхода из оболочек мозга выявил функциональные менингеальные лимфатические сосуды, выстилающие дуральные синусы, анатомически интегрированные в мембрану, окружающую мозг.

A lymph node is an organized collection of lymphoid tissue, through which the lymph passes on its way back to the blood. Lymph nodes are located at intervals along the lymphatic system. Several afferent lymph vessels bring in lymph, which percolates through the substance of the lymph node, and is then drained out by an efferent lymph vessel. Of the nearly 800 lymph nodes in the human body, about 300 are located in the head and neck. Many are grouped in clusters in different regions, as in the underarm and abdominal areas. Lymph node clusters are commonly found at the proximal ends of limbs (groin, armpits) and in the neck, where lymph is collected from regions of the body likely to sustain pathogen contamination from injuries. Lymph nodes are particularly numerous in the mediastinum in the chest, neck, pelvis, axilla, inguinal region, and in association with the blood vessels of the intestines. TLOs are regulated differently from the normal process whereby lymphoid tissues are formed during ontogeny, being dependent on cytokines and hematopoietic cells, but still drain interstitial fluid and transport lymphocytes in response to the same chemical messengers and gradients. TLOs typically contain far fewer lymphocytes, and assume an immune role only when challenged with antigens that result in inflammation. They achieve this by importing the lymphocytes from blood and lymph. TLOs often have an active germinal center, surrounded by a network of follicular dendritic cells (FDCs). TLOs are thought to play an important role in the immune response to cancer and to have possible implications in immunotherapy. They have been observed in a number of cancer types such as melanoma, non small cell lung cancer and colorectal cancer (reviewed in ) as well as glioma. Patients with TLOs in the vicinity of their tumors tend to have a better prognosis, although the opposite is true for certain cancers. TLOs that contain an active germinal center tend to have a better prognosis than those with TLOs without a germinal center. TLOs have been referred to in many different ways, including as tertiary lymphoid structures (TLS) and ectopic lymphoid structures (ELS). When associated with colorectal cancer, they are often referred to as a Crohn's like lymphoid reaction. Regions of the lymphoid tissue that are densely packed with lymphocytes are known as lymphoid follicles. Lymphoid tissue can either be structurally well organized as lymph nodes or may consist of loosely organized lymphoid follicles known as the mucosa associated lymphoid tissue (MALT). The central nervous system also has lymphatic vessels. The search for T cell gateways into and out of the meninges uncovered functional meningeal lymphatic vessels lining the dural sinuses, anatomically integrated into the membrane surrounding the brain.

Лимфатические сосуды

Лимфатические сосуды, также называемые лимфатическими сосудами, представляют собой тонкостенные сосуды, проводящие лимфу между различными частями тела. Они включают трубчатые сосуды лимфатических капилляров и более крупные собирающие сосуды – правый лимфатический проток и грудной проток (левый лимфатический проток). Лимфатические капилляры в основном отвечают за всасывание интерстициальной жидкости из тканей, в то время как лимфатические сосуды продвигают всосанную жидкость в более крупные собирающие протоки, где она в конечном итоге возвращается в кровоток через одну из подключичных вен. Ткани лимфатической системы отвечают за поддержание баланса жидкости в организме. Их сеть капилляров и собирающих лимфатических сосудов эффективно дренирует и транспортирует выпотевшую жидкость, наряду с белками и антигенами, обратно в кровеносную систему. Многочисленные внутрипросветные клапаны в сосудах обеспечивают однонаправленный поток лимфы, предотвращая ее обратный ток. Для достижения этого однонаправленного потока используются две клапанные системы – первичная и вторичная. Капилляры имеют слепой конец, а клапаны на концах капилляров используют специализированные соединения вместе с удерживающими филаментами для обеспечения однонаправленного потока в первичные сосуды. При увеличении количества интерстициальной жидкости возникает отек, который растягивает коллагеновые волокна, прикрепленные к окружающей соединительной ткани, тем самым открывая однонаправленные клапаны на концах этих капилляров и облегчая поступление и последующий дренаж избыточной лимфатической жидкости. Собирающие лимфатические сосуды, однако, способствуют продвижению лимфы благодаря совместному действию внутрипросветных клапанов и клеток лимфатической мускулатуры.

Разработка

Лимфатические ткани начинают развиваться к концу пятой недели эмбрионального развития. Лимфатические сосуды развиваются из лимфатических мешков, которые формируются из развивающихся вен, происходящих из мезодермы. Первыми появляются парные югулярные лимфатические мешки в месте соединения внутренних югулярных и подключичных вен. От югулярных лимфатических мешков лимфатические капиллярные сплетения распространяются на грудную клетку, верхние конечности, шею и голову. Некоторые из сплетений увеличиваются и формируют лимфатические сосуды в соответствующих регионах. Каждый югулярный лимфатический мешок сохраняет как минимум одно соединение со своей югулярной веной, а левый развивается в верхний отдел грудного протока. Селезенка развивается из мезенхимальных клеток между слоями спинного мезентерия желудка. Тимус формируется как вырост третьего глоточного мешка.

Поглощение жиров

Лимфатические сосуды, называемые молочными, расположены в начале желудочно-кишечного тракта, преимущественно в тонком кишечнике. В то время как большинство других питательных веществ, всасываемых тонким кишечником, поступают в портальную венозную систему и отводятся через портальную вену в печень для переработки, жиры (липиды) поступают в лимфатическую систему для транспортировки в кровоток через грудной лимфатический проток. (Существуют исключения, например, триглицериды средней цепи – это жирные кислоты, сложные эфиры глицерина, которые пассивно диффундируют из желудочно-кишечного тракта в портальную систему.) Лимфа, обогащенная жирами и образующаяся в лимфатических сосудах тонкого кишечника, называется хилусом. Питательные вещества, поступающие в кровообращение, перерабатываются печенью после прохождения через системный кровоток.

Иммунная функция

Лимфатическая система играет ключевую роль в иммунной системе организма, являясь основным местом для клеток, участвующих в адаптивном иммунитете, включая Т-клетки и В-клетки. Клетки лимфатической системы реагируют на антигены, представленные или обнаруженные непосредственно клетками или другими дендритными клетками. При распознавании антигена запускается иммунологический каскад, включающий активацию и привлечение все большего числа клеток, выработку антител и цитокинов, а также привлечение других иммунных клеток, таких как макрофаги.

Клиническое значение

Изучение лимфатического дренажа различных органов важно для диагностики, прогноза и лечения рака. Лимфатическая система, благодаря своей близости ко многим тканям организма, отвечает за перенос раковых клеток между различными его частями в процессе, называемом метастазированием. Промежуточные лимфатические узлы могут задерживать раковые клетки. Если им не удается уничтожить раковые клетки, узлы могут стать очагами вторичных опухолей.

Расширенные лимфатические узлы

Лимфаденопатия – это увеличение одного или нескольких лимфатических узлов. Небольшие группы или единично увеличенные лимфатические узлы обычно являются реактивными в ответ на инфекцию или воспаление. Это называется локальной лимфаденопатией. Если поражено множество лимфатических узлов в разных областях тела, это называется генерализованной лимфаденопатией. Генерализованная лимфаденопатия может быть вызвана инфекциями, такими как инфекционный мононуклеоз, туберкулез и ВИЧ, заболеваниями соединительной ткани, такими как системная красная волчанка и ревматоидный артрит, а также злокачественными новообразованиями, включая как рак самой ткани лимфатических узлов, который будет обсуждаться ниже, так и метастазы раковых клеток из других частей тела, распространившиеся через лимфатическую систему.

Лимфедема

Лимфедема – это отек, вызванный накоплением лимфы, который может возникнуть при повреждении или пороках развития лимфатической системы. Обычно она поражает конечности, хотя также может затрагивать лицо, шею и живот. В тяжелой форме, называемой слоновостью, отек прогрессирует до такой степени, что кожа утолщается и приобретает вид кожи на конечностях слона. В большинстве случаев причины неизвестны, но иногда в анамнезе отмечаются тяжелые инфекции, как правило, вызванные паразитарными заболеваниями, такими как лимфатический филяриаз. Лимфангиоматоз – это заболевание, характеризующееся множественными кистами или поражениями, формирующимися из лимфатических сосудов. Лимфедема также может развиться после хирургического удаления лимфатических узлов в подмышечной области (вызывая отек руки из-за нарушения лимфатического оттока) или в паховой области (вызывая отек ноги). Стандартное лечение включает ручной лимфатический дренаж и компрессионный трикотаж. Два препарата для лечения лимфедемы проходят клинические испытания: Lymfactin и Ubenimex/Bestatin. Нет данных, подтверждающих стойкость эффекта от ручного лимфатического дренажа.

Рак

Рак лимфатической системы может быть первичным или вторичным. Лимфома – это рак, возникающий из лимфатической ткани. Лимфоидные лейкемии и лимфомы теперь рассматриваются как опухоли одного типа клеточного происхождения. Они называются "лейкемией", когда обнаруживаются в крови или костном мозге, и "лимфомой", когда поражают лимфатическую ткань. Все они объединяются под общим названием "лимфоидные злокачественные новообразования". Лимфома обычно классифицируется как лимфома Ходжкина или неходжкинская лимфома. Лимфома Ходжкина характеризуется наличием особого типа клеток, называемых клетками Рида-Стернберга, которые видны под микроскопом. Она связана с предшествующей инфекцией вирусом Эпштейна-Барра и обычно вызывает безболезненную, "эластичную" лимфаденопатию. Для определения стадии заболевания используется классификация Энн-Арбор. Химиотерапия обычно включает схему ABVD и может дополняться лучевой терапией. Первое упоминание о лимфатических сосудах относится к III веку до н.э. и принадлежит Герофилу, греческому анатому из Александрии, который ошибочно полагал, что "абсорбирующие вены лимфатических сосудов", то есть молочные сосуды (лимфатические сосуды кишечника), впадают в печеночные воротные вены, а затем в печень. Он также идентифицировал грудной проток, но не заметил его связи с молочными сосудами. Идея о том, что кровь циркулирует по всему телу, а не постоянно вырабатывается печенью и сердцем, впервые была принята благодаря работам Уильяма Гарвея, опубликованным в 1628 году. В 1652 году Олаус Рудбек (1630–1702) обнаружил в печени определенные прозрачные сосуды, содержащие прозрачную жидкость (а не белую), и назвал их гепатико-водными сосудами. Он также выяснил, что они впадают в грудной проток и имеют клапаны. В то же время аналогичные открытия были опубликованы Томасом Бартолином, который дополнительно сообщил о наличии таких сосудов во всем организме, а не только в печени. Именно он впервые назвал их "лимфатическими сосудами", обвинив в плагиате Рудбека. Александр Монро из медицинской школы Эдинбургского университета первым подробно описал функцию лимфатической системы.

Cancer of the lymphatic system can be primary or secondary. Lymphoma refers to cancer that arises from lymphatic tissue. Lymphoid leukaemias and lymphomas are now considered to be tumours of the same type of cell lineage. They are called "leukaemia" when in the blood or marrow and "lymphoma" when in lymphatic tissue. They are grouped together under the name "lymphoid malignancy". Lymphoma is generally considered as either Hodgkin lymphoma or non Hodgkin lymphoma. Hodgkin lymphoma is characterised by a particular type of cell, called a Reed–Sternberg cell, visible under microscope. It is associated with past infection with the Epstein–Barr virus, and generally causes a painless "rubbery" lymphadenopathy. It is staged, using Ann Arbor staging. Chemotherapy generally involves the ABVD and may also involve radiotherapy. The first mention of lymphatic vessels was in the 3rd century BC by Herophilos, a Greek anatomist living in Alexandria, who incorrectly concluded that the "absorptive veins of the lymphatics," by which he meant the lacteals (lymph vessels of the intestines), drained into the hepatic portal veins, and thus into the liver. He also identified the thoracic duct but failed to notice its connection with the lacteals. The idea that blood recirculates through the body rather than being produced anew by the liver and the heart was first accepted as a result of works of William Harvey—a work he published in 1628. In 1652, Olaus Rudbeck (1630–1702) discovered certain transparent vessels in the liver that contained clear fluid (and not white), and thus named them hepatico aqueous vessels. He also learned that they emptied into the thoracic duct and that they had valves. and in the interim similar findings were published by Thomas Bartholin, who additionally published that such vessels are present everywhere in the body, not just in the liver. He is also the one to have named them "lymphatic vessels." and Rudbeck, whom he accused of plagiarism. Alexander Monro, of the University of Edinburgh Medical School, was the first to describe the function of the lymphatic system in detail.

Этимология

Лимфа происходит от классического латинского слова lympha, означающего "вода", которое также является источником английского слова limpid. Написание с y и ph было обусловлено народной этимологией, связанной с греческим νύμφη (nýmphē) – "нимфа". Прилагательное, используемое для системы, транспортирующей лимфу, – лимфатический. Прилагательное, используемое для тканей, в которых формируются лимфоциты, – лимфоидный. Лимфатический происходит от латинского слова lymphaticus, означающего "относящийся к воде".