Szczepañski M. i wsp. Ultrastruktura ródb³onka naczyñ pozaw³osowatych migda³ka gard³owego 143 IMMUNOLOGIA KLINICZNA Alergia Astma Immunologia, 2001, 6(3), 143-147 Ultrastruktura ródb³onka naczyñ pozaw³osowatych migda³ka gard³owego The ultrastructure of high endothelial cells of postcapillary venules in the pharyngeal tonsil MAREK SZCZEPAÑSKI 1/, BEATA SZYNAKA 2/, JANUSZ DZIÊCIO£ 3/, JADWIGA MA£DYK 4/ 1/ Klinika Neonatologii Akademii Medycznej, Samodzielny Publiczny Szpital Kliniczny, ul. M. Curie-Sk³odowskiej 24a, 15-276 Bia³ystok Zak³ad Anatomii Patologicznej Akademii Medycznej w Bia³ymstoku, ul. Waszyngtona 13, 15-269 Bia³ystok 3/ Zak³ad Anatomii Prawid³owej Akademii Medycznej w Bia³ymstoku, ul. Mickiewicza 2a, 15-213 Bia³ystok 4/ Zak³ad Anatomii Patologicznej Akademii Medycznej w Warszawie, ul. Marsza³kowska 24, 00-628 Warszawa 2/ ¯ylne naczynia pozaw³osowate z charakterystycznymi komórkami wysokiego ródb³onka stwierdza siê w utkaniu wtórnych narz¹dów limfatycznych. Ró¿ni¹ siê one w sposób zasadniczy, zarówno pod wzglêdem budowy, jak i funkcji w porównaniu z naczyniami pozaw³osowatymi typu ci¹g³ego. ¯ylne naczynia pozaw³osowate o wysokim ródb³onku s¹ miejscem migracji limfocytów z krwi kr¹¿¹cej i stanowi¹ istotne ogniwo w recyrkulacji limfocytów. Alergia Astma Immunologia, 2001, 6(3), 143-147 Postcapillary venules with characteristic high endothelial cells are found in tissues of all secondary lymphoid organs. The structure and function of high endothelial cells of postcapillary venules is different from endothelial cells of other vessels. High endothelial venules are the place of lymphocyte migration from the blood and they are important in lymphocyte recirculation. S³owa kluczowe: ¿ylne naczynia w³osowate, komórki wysokiego ródb³onka, migracja limfocytów Key words: postcapillary venules, high endothelial cells, lymphocyte migration Rozwijaj¹cy siê organizm ju¿ w okresie ¿ycia p³odowego styka siê z ogromn¹ liczb¹ ró¿norodnych antygenów [1]. W pocz¹tkowym okresie s¹ to antygeny obecne we krwi kr¹¿enia ³o¿yskowo-p³odowego, a w okresie pourodzeniowym antygeny zawarte w pokarmach, wdychanym powietrzu, penetruj¹ce przez skórê oraz antygeny pochodzenia bakteryjnego, mikroflory b³on luzowych przewodu pokarmowego, uk³adu oddechowego czy pochwy [2,3]. Kontakt z obcym antygenem wywo³uje odpowied ze strony uk³adu immunologicznego, której celem jest swoiste rozpoznanie antygenu oraz ustosunkowanie siê do tego antygenu. Odpowied immunologiczna w stosunku do rozpoznanego antygenu mo¿e byæ ukierunkowana na jego eliminacjê (np. wirusy, bakterie, pierwotniaki, paso¿yty, komórki nowotworowe) lub tolerowanie (np. antygeny pokarmowe, wziewne, kontaktowe, niektóre bakterie). W obu zjawiskach najistotniejsz¹ rolê odgrywaj¹ komórki limfoidalne. ciany gard³a oraz tzw. pasma boczne. Nab³onek pokrywaj¹cy migda³ki podniebienne wnika w g³¹b tworz¹c system rozga³êzionych krypt, co wybitnie zwiêksza powierzchniê (do ok. 300 cm2 ) kontaktu podnab³onkowej tkanki limfatycznej z zawartoci¹ gard³a. Migda³ek gard³owy, w którego strukturze nie dostrzega siê krypt, zwiêksza swoj¹ powierzchniê poprzez utworzenie pod³u¿nych fa³dów, poprzedzielanych p³ytkimi bruzdami. Pod nab³onkiem migda³kowym znajduj¹ siê owalne grudki ch³onne oraz przestrzeñ miêdzygrudkowa. W grudkach ch³onnych stwierdza siê wyrany podzia³ na strefy z orodkami rozmna¿ania oraz stref¹ p³aszczow¹, w której dominuj¹ limfocyty B wytwarzaj¹ce immunoglobuliny (budowa grudki zale¿na jest od stopnia jej pobudzenia). W przestrzeni miêdzygrudkowej dominuj¹ grasiczozale¿ne limfocyty T, skupione g³ównie w pobli¿u licznie tu wystêpuj¹cych pozaw³osowatych naczyñ ¿ylnych. Budowa histologiczna oraz lokalizacja tkanki limfatycznej gard³a na granicy pomiêdzy pocz¹tkowymi, ektodermalnymi odcinkami przewodu pokarmowego i uk³adu oddechowego a ich dalszymi odcinkami endodermalnymi, wskazuje na niezwykle wa¿n¹ rolê tej czêci uk³adu ch³onnego cz³owieka. Uk³ad limfatyczny gard³a uczestniczy w: Budowa histopatologiczna i funkcja migda³ków Uk³ad ch³onny gard³a stanowi¹ du¿e skupiska tkanki limfatycznej tworz¹ce migda³ki, grudki ch³onne tylnej Alergia Astma Immunologia, 2001, 6(3), 143-147 144 Alergia Astma Immunologia, 2001, 6(3), 143-147 1. rozpoznawaniu antygenów wnikaj¹cych do ustroju przez b³onê luzow¹ wraz z otaczaj¹cym powietrzem i pokarmem, 2. kszta³towaniu zjawisk tolerancji w stosunku do wnikaj¹cych antygenów, 3. neutralizowaniu, niszczeniu i eliminacji wnikaj¹cych antygenów, 4. wywo³ywaniu lokalnych i ogólnoustrojowych obronnych reakcji immunologicznych w nastêpstwie kontaktu z antygenem. Uk³ad limfatyczny gard³a jest bardzo dobrze unaczyniony przez odga³êzienia têtnicy szyjnej zewnêtrznej, które wokó³ skupisk tkanki limfatycznej tworz¹ siatkê naczyñ têtniczych, wnikaj¹cych do przestrzeni miêdzygrudkowej i do grudek ch³onnych. System naczyñ kapilarnych (ci¹g³ych) strefy oko³ogrudkowej, odprowadzaj¹cy krew ¿yln¹ przechodzi w naczynia pozaw³osowate o wysokim ródb³onku, a nastêpnie naczynia ¿ylne o wiêkszym kalibrze, którymi krew odp³ywa do splotu ¿ylnego gard³a. Pomimo faktu, i¿ struktury anatomiczne uk³adu immunologicznego (pierwotne i wtórne narz¹dy limfatyczne) zlokalizowane s¹ w ró¿nych czêciach cia³a to funkcjonuje on jak pojedynczy narz¹d. Integracja rozrzuconych czêci uk³adu immunologicznego odbywa siê dziêki zjawisku kr¹¿enia limfocytów [4-8]. Tysi¹ce komórek opuszcza uk³ad krwionony, wêdruje do tkanek i wraca do kr¹¿enia poprzez uk³ad limfatyczny, sprawuj¹c sta³y nadzór immunologiczny zapewniaj¹cy integralnoæ ustroju [6]. O tym jak wa¿ne jest to zjawisko wiadczy fakt, ¿e pula kr¹¿¹cych limfocytów podlega wymianie od 10 do 48 razy na dobê. Najwiêksz¹ rolê w migracji limfocytów, zw³aszcza do wtórnych narz¹dów limfatycznych, odgrywaj¹ ¿ylne naczynia pozaw³osowane, wycielone szczególnym rodzajem komórek ródb³onkowych [5,7-10]. ne s¹ lit¹ warstw¹ sp³aszczonych komórek ródb³onka. Zwrócone do siebie powierzchnie s¹siaduj¹cych komórek zachodz¹ dachówkowato i s¹ oddzielone od siebie w¹skimi szczelinami (po³¹czenia szczelinowe nexus), w których na ró¿nej g³êbokoci wystêpuj¹ zespolenia desmosomalne (cis³e) (ryc. 1). Cytoplazma tych komórek zawiera drobne i stosunkowo nieliczne mitochondria, o typowej strukturze i elektronowo gêstej macierzy oraz sk¹pe, krótkie kana³y i sp³aszczone zbiorniki szorstkiej sieci ródplazmatycznej, jak równie¿ pêcherzyki mikropinocytarne, bêd¹ce czêsto w bezporednim kontakcie z b³on¹ komórkow¹. Aparaty Golgiego s¹ s³abo rozbudowane. Spotyka siê te¿ cia³ka gêste o ró¿nej wielkoci i strukturze. J¹dra komórek ródb³onka s¹ wyd³u¿one o ziarnistej, zagêszczonej heterochromatynie zlokalizowanej pod b³on¹ j¹drow¹. Od zewn¹trz warstwa komórek ródb³onka otoczona jest piercieniem amorficznej b³ony podstawnej o redniej gêstoci elektronowej. Na zewn¹trz b³ony podstawnej widoczne s¹ cienkie wypustki pericytów (ryc. 1). Komórki ródb³onka naczyñ ¿ylnych Komórki te w obrazie mikroskopowym maj¹ szecienny lub cylindryczny kszta³t (st¹d nazwa komórki wysokiego ródb³onka naczyñ ¿ylnych high endothelial venule HEV) i ró¿ni¹ siê pod tym wzglêdem zasadniczo od komórek nab³onka naczyniowego naczyñ w³osowatych [7,11]. Ok. 25% limfocytów przep³ywaj¹cych przez naczynie typu HEV ulega zatrzymaniu na powierzchni naczynia i przechodzi przez jego cianê, co jak wyliczono powoduje, ¿e do pojedynczego wêz³a ch³onny migruje przez nie ok. 1.4×104 limfocytów w ci¹gu 1 sekundy [7]. W ci¹gu ka¿dej sekundy przez wszystkie naczynia typu HEV w ustroju ludzkim migruje ok. 5×106 limfocytów [7]. Znaczny odsetek wród nich stanowi¹ limfocyty obdarzone pamiêci¹ immunologiczn¹ [5,6,12]. P³askie i wyd³u¿one komórki ródb³onka naczyñ w³osowatych typu ci¹g³ego charakteryzuj¹ siê najwiêksz¹ gruboci¹ w miejscu wystêpowania j¹dra i znacznym scieñczeniem w pozosta³ej czêci komórki (ryc. 1). W komórkach wysokiego ródb³onka obecnoæ j¹dra komórkowego nie wp³ywa w sposób zasadniczy na kszta³t komórki (ryc. 2). Naczynia w³osowate typu ci¹g³ego wys³a- Rycina 1. Przekrój poprzeczny przez naczynie w³osowate. wiat³o (Lu) wys³ane 4 sp³aszczonymi komórkami ródb³onkowymi (En), po³¹czonymi po³¹czeniami kompleksowymi (→). Otoczone b³on¹ podstawn¹ (Bm) oraz cienkimi wypustkami pericytów (P). Pow. X 4.400. Komórki ródb³onka otaczaj¹ce wiat³o naczyñ typu HEV oddzielone s¹ od siebie w¹skimi szczelinami, pomiêdzy którymi widoczne s¹ s³abo rozwiniête, nieliczne po³¹czenia cis³e. Na powierzchni komórek ródb³onka znajduj¹ siê palczaste wypustki cytoplazmatyczne (mikrokosmki), których liczba na komórkach HEV jest znacznie wiêksza ni¿ na komórkach ródb³onka naczyñ w³osowatych (ryc. 2, 3) [7,13,14]. Obserwuje siê znaczn¹ zmiennoæ iloci, wielkoci oraz kszta³tu mikrokosmków, zale¿n¹ m.in. od dojrza³oci tych komórek, stopnia pobudzenia, czy intensywnoci Szczepañski M. i wsp. Ultrastruktura ródb³onka naczyñ pozaw³osowatych migda³ka gard³owego 145 stanu zapalnego otaczaj¹cej tkanki. Mikrokosmki w sposób istotny zwiêkszaj¹ powierzchniê komórek HEV, a jednoczenie zwiêkszaj¹ szansê uzyskania kontaktu z przemieszczaj¹cymi siê wzd³u¿ naczynia limfocytami [7,14]. Na powierzchni komórek HEV obserwuje siê równie¿ obecnoæ zag³êbieñ, które zwiêkszaj¹ si³ê kontaktu limfocyta z komórk¹ HEV poprzez penetruj¹ce w te zag³êbienia mikrokosmki limfocytów. Na czêci podstawnej komórek HEV, znajduj¹ siê nieregularne, g³êbokie wg³êbienia (ryc. 2, 3). W obrêbie cytoplazmy obecne s¹ liczne mitochondria o ró¿nej wielkoci, bogata szorstka sieæ ródplazmatyczna, rozbudowane aparaty Golgiego, zwykle zlokalizowane w bezporednim s¹siedztwie j¹dra, co wiadczy o du¿ym potencjale aktywnoci biosyntetycznej [7]. Ponadto w cytoplazmie zauwa¿a siê doæ du¿e wi¹zki równolegle u³o¿onych mikrofilamentów, okr¹g³e b¹d owalne cia³ka o wysokiej gêstoci elektronowej (odpowiadaj¹ce prawdopodobnie strukturom lizosomalRycina 2. Przekrój poprzeczny przez naczynie pozaw³osowate nym), cia³ka Weibel-Palade oraz pêcherzyki mikropinoo wysokim ródb³onku. wiat³o (Lu) wys³ane szeciennymi komórkami ródb³onkowymi (En) z j¹drem (N) o nieregularnych cytarne. J¹dra komórkowe s¹ du¿e, maj¹ nieregularny kszta³tach. Powierzchnia komórki od strony wiat³a z licznymi kszta³t oraz silnie rozproszon¹ chromatynê j¹drow¹ [7]. wypustkami (→). W cytoplazmie widoczne mitochondria (M) B³ona podstawna o zmiennej szerokoci, otaczaj¹ca kooraz kana³y sieci endoplazmatycznej szorstkiej (RER). mórki ródb³onka, nierzadko rozdwaja siê lub tworzy Pow. X 3.000. multiplikacje. W ró¿nej szerokoci szczelinach b³ony podstawnej i na jej powierzchni zewnêtrznej znajduj¹ siê wypustki pericytów (ryc. 2, 3). Funkcja komórek wysokiego ródb³onka ¿ylnych naczyñ pozaw³osowatych Wykazano, ¿e komórki HEV, które w sposób istotny przyczyniaj¹ siê do kr¹¿enia limfocytów, odgrywaj¹ równie¿ niezwykle wa¿n¹ rolê w fagocytozie i niszczeniu limfocytów, w których rozpocz¹³ siê proces apoptozy [15]. Rozpoznanie i usuniêcie uszkodzonych, nie w pe³ni sprawnych limfocytów w obrêbie bariery ródb³onka ¿ylnych naczyñ pozaw³osowatych jest szczególnie istotne i zapobiega uwalnianiu przez uszkodzone w trakcie przechodzenia przez cianê naczynia lub w tkance oko³onaczyniowej komórki licznych prozapalnych cytokin. Aktywnoæ fagocytarna komórek HEV w stosunku do limfocytów, w których rozpocz¹³ siê proces apoptozy ogranicza nap³yw uszkodzonych komórek do tkanki limfatycznej, zapobiega uszkodzeniu naczynia i wspomaga makrofagi tkankowe w eliminacji apoptycznych limfocytów. Rycina 3. Przekrój poprzeczny przez naczynie pozaw³osowate Bariera ródb³onkowa utworzona przez komórki HEV o wysokim ródb³onku. Komórki ródb³onka (En) prawie zamykaj¹ wiat³o naczynia (Lu). W cytoplazmie nieregularnych jest równie¿ nie do pokonania przez niedojrza³e komórki kszta³tów j¹dro komórkowe (N), w pobli¿u rozbudowany aparat limfoidalne pochodzenia grasiczego oraz niedojrza³e koGolgiego (Go), pêczki delikatnych fibryli (f), liczne mitochondria mórki pochodzenia szpikowego [16]. (M), kana³y sieci endoplazmatycznej szorstkiej (RER) oraz cia³ka Naczynia pozaw³osowate z komórkami HEV wystêo wysokiej gêstoci elektronowej (*). Komórki u podstawy puj¹ we wszystkich wtórnych narz¹dach limfatycznych, z licznymi wrêbami (→), otoczone b³on¹ podstawn¹ (Bm). a wiêc wêz³ach ch³onnych, migda³kach, kêpkach W pobli¿u komórka pericyta (P). Pow. x 3.000. Peyera, wyrostku robaczkowym. Zlokalizowane s¹ one g³ównie w przestrzeni oko³ogrudkowej, zasiedlanej g³ównie przez limfocyty T (ryc. 4) [7,10,17]. W ¿yciu p³odowym 146 Alergia Astma Immunologia, 2001, 6(3), 143-147 stwierdza siê je w obrêbie migda³ków ju¿ od 14 tygodnia ci¹¿y [17-19]. Rycina 5. Przekrój poprzeczny przez naczynia pozaw³osowate o wysokim ródb³onku (HEV), otoczone wianuszkiem limfocytów. Pow. x 300. Rycina 4. Przekrój poprzeczny i pod³u¿ny naczynia pozaw³osowatego o wysokim ródb³onku (HEV) w przestrzeni oko³ogrudkowej migda³ka gard³owego. Pow. x 300. Stwierdzono równie¿ ich obecnoæ w miejscach, w których skupiska tkanki ch³onnej s¹ niewielkie, np. w tkance ch³onnej zwi¹zanej ze spojówkami (zarówno w grudkach, jak i blaszce podstawnej), czy w ma³ych agregatach tkanki ch³onnej ¿o³¹dka i jelita grubego [20]. Pojawienie siê naczyñ pozaw³osowatych z komórkami HEV oraz wysoki wspó³czynnik ich proliferacji jest typowy dla wszystkich tkanek, w których toczy siê przewlek³y proces zapalny [7,18]. Zwiêksza to wielokrotnie mo¿liwoæ migracji limfocytów do tkanki objêtej tym procesem [7,18]. Dlatego w preparatach histologicznych obserwuje siê czê- sto wianuszek limfocytów (zarówno T, jak i B) wokó³ naczyñ pozaw³osowatych typu HEV (ryc. 5). Komórki HEV w hodowlach tkankowych charakteryzuje wysoki wspó³czynnik przylegania z powstawaniem desmosomów i zdolnoæ do tworzenia form tubularnych ze wiat³em w rodku [21]. Komórki HEV wykazuj¹ na swej powierzchni, zwróconej do wiat³a naczynia, bogat¹ ekspresjê ligandów zaliczanych do adresyn, m.in. ICAM-1 (CD54), ICAM-2 (CD102), VCAM-1 (CD106), CD31, selektyny E (CD62E), adresyny b³on luzowych (MADCAM-1) [79,14,18,22-25]. Ekspresja poszczególnych ligandów na komórkach HEV jest od 5-30 razy wiêksza ni¿ na komórkach ródb³onka naczyñ w³osowatych typu ci¹g³ego [14]. Obecnoæ tak licznie reprezentowanych adresyn odgrywa podstawow¹ rolê w kaskadzie zjawisk, które zachodz¹ w trakcie aktywacji, toczenia siê, przylegania i migracji limfocytów do tkanki otaczaj¹cej naczynie. Pimiennictwo 1. Rieger CH i wsp. Local and systemic immune response to food antigens in neonates and infants. Allergy Proc 1991; 12: 309-312. 2. Wiedermann U i wsp. Suppression of antigen-specific T- and B-cell responses by intranasal or oral administration of recombinant bet v 1, the major birch pollen allergy, in a murine model of type I allergy. J Allergy Clin Immunol 1999; 103: 1202-1210. 3. Corthesy B, Spertini F. Secretory immunoglobulin A: from mucosal protection to vaccine development. Biol Chem 1999; 380: 1251-1262. 4. Tamatani T i wsp. Molecular mechanisms underlying lymphocyte recirculation. II. Differential regulation of LFA-1 in the interaction between lymphocytes and high endothelial cells. Eur J Immunol 1991; 21: 855-858. 5. Zidan M, Jecker P, Pabst R. Differences in lymphocyte subsets in the wall of high endothelial venules and the lymphatics of human palatine tonsils. Scand J Immunol 2000; 51: 372-276. 6. Bird IN i wsp. Studies of lymphocyte transendothelial migration: analysis of migrated cell phenotypes with regard to CD31 (PECAM-1), CD45RA and CD45RO. Immunology 1993; 80: 553-560. 7. Girard JP, Springer TA. High endothelial venules (HEVs): specialized endothelium for lymphocyte migration. Immunol Today 1995; 16: 449-457. 8. Warnock RA i wsp. Molecular mechanisms of lymphocyte homing to peripheral lymph nodes. J Exp Med 1998; 187: 205-216. Szczepañski M. i wsp. Ultrastruktura ródb³onka naczyñ pozaw³osowatych migda³ka gard³owego 9. Tangemann K i wsp. A high endothelial cell-derived chemokine induces rapid, efficient, and subset-sensitive arrest of rolling T lymphocytes on a reconstituted endothelial substrate. J Immunol 1998; 161: 6330-6337. 10. Pals ST i wsp. Human lymphocyte-high endothelial venule interaction: organ-selective binding of T and B lymphocyte populations to high endothelium. J Immunol 1986; 137: 760-763. 11. Duijvestijn AM, Rep M, Hendriks HR, Kraal G. Functional capacities of high endothelial venules appear not to be controlled by recirculating lymphocytes. Immunobiology 1990; 180: 295-307. 12. Westermann J i wsp. CD4+ T cells of both the naive and the memory phenotype enter rat lymph nodes and Peyers patxches via high endothelial venules: within the tissue their migratory behavior differs. Eur J Immunol 1997; 27: 3174-3181. 13. Belz GT. An unusual structure of venules in tonsils of the soft palatine of young pigs. J Anat 1998; 192: 131-135. 14. Sasaki K i wsp. Ultrastructural localization of the intercellular adhesion molecule (ICAM-1) on the cell surface of high endothelial venules in lymph nodes. Anat Rec 1996; 244: 105-111. 15. Hess KL i wsp. Human and murine high endothelial venule cells phagocytose apoptotic leukocytes. Exp Cell Res 1997; 236: 404-411. 16. Chin YH, Cai JP, Johnson K. Lymphocyte adhesion to cultured Peyers patch high endothelial venule cells is mediated by organspecific homing receptors and can be regulated by cytokines. J Immunol 1990; 145: 3669-3677. 147 17. Modrzyñski M, Zawisza E, Samoliñska-Zawisza U. Uk³ad ch³onny gard³a - ogólna charakterystyka. Nowa Medycyna 1999; 6: 19-26. 18. Perry M, Whyte A. Immunology of the tonsils. Immunol Today 1998; 19: 414-420. 19. Holibka V. High-endothelial postcapillary venules in the fetal palatine tonsil. Acta Univ Palacki. Olomuc Fac Med 1991; 130: 61-70. 20. Haynes RJ i wsp. Human conjunctiva contains high endothelial venules that express lymphocyte homing receptors. Exp Eye Res 1999; 69: 397-403. 21. Cook-Mills JM, Gallagher JS, Feldbush TL. Isolation and characterization of high endothelial cell lines derived from mouse lymph nodes. In Vitro Cell Dev Biol Anim 1996; 32: 167-177. 22. Baekkevold ES i wsp. Culture characterization of differentiated high endothelial venule cells from human tonsils. Lab Invest 1999; 79: 327-336. 23. Sasaki K i wsp. Three-dimensional distribution of intercellular adhesion molecule-1 on lymphocytes in the high endothelial venule analyzed by backscatter electron imaging. Acta Anat (Basel) 1998; 162: 33-39. 24. Perry ME i wsp. Expression of adhesion molecules on the microvasculature of the pharyngeal tonsil (adenoid). Acta Otolaryngol (Stockh) 1996; 523: 47-51. 25. Ebnet K i wsp. Orchestrated information transfer underlying leukocyte endothelial interactions. Ann Rev Immunol 1996; 14: 155-177.