Клетки Лангерганса играют ключевую роль в иммунных механизмах кожи. Клетки Лангерганса населяют наш эпидермис и распознают появляющиеся в нем антигены. Несмотря на многолетние исследования, клетки Лангерганса до сих пор считаются в научном мире несколько загадочными - многие вопросы, касающиеся их происхождения и точных механизмов действия, остаются невыясненными. Узнайте, что такое клетки Лангерганса, какова их функция в иммунной системе и какие заболевания могут быть связаны с дисфункцией клеток Лангерганса.
клетки Лангерганса - это клетки, которые играют ключевую роль в иммунных механизмах кожи. Клетки Лангерганса населяют наш эпидермис и распознают появляющиеся в нем антигены. Помимо кожи, клетки Лангерганса обнаруживаются также в эпителии ротовой полости, дыхательных путей и мочеполовой системы.
Основная роль клеток Лангерганса заключается в распознавании патогенов, попадающих в наш организм через естественные барьеры. В таких ситуациях благодаря клеткам Лангерганса сразу же стимулируется иммунная система. Клетки Лангерганса также играют важную роль в механизмах иммунной толерантности.
Клетки Лангерганса - что это такое и где они находятся?
Клетки Лангерганса относятся к популяции лейкоцитов, выполняющих иммунные функции. Местом их образования является костный мозг. Оттуда клетки Лангерганса попадают в кровь, которая транспортирует их в соответствующие ткани.
Клетки Лангерганса населяют как нашу кожу, так и эпителий слизистых оболочек полости рта, носоглотки, дыхательных путей, пищеварительного тракта и мочеполовой системы.
Клетки Лангерганса принадлежат к семейству дендритных клеток. Их название происходит от характерных выступов, напоминающих дендриты нервных клеток (это выступы, разветвляющиеся в форме кроны дерева).
Клетки Лангерганса постоянно поселяются в местах постоянного контакта тканей нашего организма с внешней средой. Их расположение не случайно - это клетки, специализирующиеся на выполнении иммунных функций.
После контакта с чужеродным веществом или возбудителем клетки Лангерганса «решают», нужно ли стимулировать иммунную систему в той или иной ситуации.
Если да, то начинается процесс иммунного ответа и нейтрализации «незваного гостя». Если нет, то так называемый иммунная толерантность - иммунная система не реагирует на данный антиген.
Структура клеток Лангерганса
Клетки Лангерганса приобретают маленькую круглую форму, когда покидают костный мозг. Их форма резко меняется только в момент колонизации тканей-мишеней. Затем они значительно увеличиваются и образуют характерные выпячивания.
На протяжении многих лет из-за сходства с нервными клетками клетки Лангерганса воспринимались как элементы нервных окончаний, расположенных в коже. Только в 1970-х годах была обнаружена связь между клетками Лангерганса и иммунной системой, что произвело революцию в существующих представлениях о них.
Клетки Лангерганса предпочитают располагаться в шиповатом слое эпидермиса.
Наш эпидермис состоит из пяти слоев клеток. Это последовательно (изнутри) базальный, шиповатый, зернистый, прозрачный и роговой слои.
Клетки Лангерганса обитают в относительно глубоких слоях эпидермиса. Тем не менее, они могут осуществлять точный контроль над всей его толщиной. Как?
Это возможно благодаря ранее упомянутым выступам, которые простираются до самого внешнего слоя - рогового слоя. Эти выступы объединяются в разветвленную сеть, которая позволяет создать эффективный иммунный барьер.
Глядя на клетки Лангерганса в электронный микроскоп, мы заметим очень характерные структуры в форме теннисных ракеток. Это так называемые Гранулы Бирбека, которые являются специфическим маркером клеток Лангерганса.
Эти ракеты, вероятно, ответственны за процессинг антигена, на котором специализируются клетки Лангерганса. Эти клетки обладают широким спектром механизмов, позволяющих абсорбировать антигены, проводить их анализ и вызывать или подавлять иммунный ответ.
Читайте также: Кожа - строение и функции кожи
Клетки Лангерганса - функции в организме
Клетки Лангерганса создают очень интересный иммунный барьер внутри нашей кожи и слизистых оболочек. Рассмотрим подробнее их функции. Клетки Лангерганса отвечают за следующие процессы:
- клетки Лангерганса - презентация антигена
Важнейшей задачей клеток Лангерганса является так называемая антигенпрезентация. Что это за явление? Это процесс поглощения, обработки и представления антигенов другим клеткам иммунной системы. Благодаря этому удается стимулировать их к скоординированному иммунному ответу.
Антигены - это специфические «метки» молекул и клеток, распознаваемые клетками, патрулирующими окружающую среду данной ткани. Антигены позволяют распознавать объект и решать, является ли этот элемент патогенным.
Стоит помнить, что антигены присутствуют не только на поверхности «незваных гостей». Каждая клетка нашего организма имеет свои антигены, распознаваемые иммунной системой таким образом, чтобы не вызывать воспалительную реакцию, направленную против них.
Представление антигена имеет решающее значение для эффективной защиты от патогенов. Как этот процесс работает в клетках Лангерганса?
Первый шаг - распознать посторонний элемент. Клетки Лангерганса оснащены множеством приспособлений, позволяющих им «улавливать» потенциально опасные частицы и микробы из окружающей среды.
Одним из таких инструментов являются так называемые рецепторы распознавания патогенов (PRR). Благодаря им клетки Лангерганса «знают», что имеют дело с чужеродной клеткой, обладающей патогенными свойствами.
Когда клетки Лангерганса распознают патоген, они хотят немедленно предупредить об этом другие клетки иммунной системы. Для этого они должны сначала поглотить объект.
Клетки Лангерганса оснащены рядом механизмов, обеспечивающих эндоцитоз, т.е. поглощение веществ из внешней среды. В зависимости от нужд используют:
- фагоцитоз («поедание» твердых частиц)
- пиноцитоз (поглощение жидких веществ)
- эндоцитоз со специальными рецепторами
Во время этих процессов клетки Лангерганса имеют возможность тщательно проанализировать и познакомиться с «нарушителем». Затем на поверхность клетки Лангерганса экспонируют антигены данного микроба. Начинается презентация антигена.
Мы достигли стадии, когда клетка Лангерганса поглотила патоген и выставила его антигены на свою поверхность. Значит, пришло время представить их другим клеткам иммунной системы. Где найти такие клетки?
Их относительно немного в коже. Здесь мы подходим к еще одной удивительной способности клеток Лангерганса.
Ну, а для того, чтобы представить антиген, они могут покидать кожу и перемещаться в места, кишащие клетками иммунной системы. Такими местами являются лимфатические узлы.
Клетки Лангерганса мигрируют из кожи в лимфатические узлы через лимфатические сосуды, используя соответствующие сигналы. Там они сталкиваются со множеством лимфоцитов - клеток, специализирующихся на уничтожении микробов.
Клетки Лангерганса презентируют антигены лимфоцитам, которые таким образом учатся распознавать данный возбудитель и готовить против него иммунный ответ.
В дополнение к стимуляции так называемого при этом также образуются цитотоксические лимфоциты, способные инактивировать микроорганизмы, и клетки иммунной памяти. Благодаря им последующий контакт с тем же возбудителем вызовет более быстрый и целенаправленный иммунный ответ.
- клетки Лангерганса - толерогенные свойства
Предыдущий абзац был посвящен иммуногенным свойствам клеток Лангерганса. Суть их заключалась в стимуляции иммунной системы для борьбы с болезнетворными микроорганизмами. Относительно недавно было обнаружено, что клетки Лангерганса также способны выполнять принципиально иные функции.
В строго определенных условиях они приобретают толерогенные свойства. Суть их в том, чтобы погасить иммунный ответ организма и создать толерантность к определенным антигенам.
Оказалось, что клетки Лангерганса поглощают элементы собственного организма (белки, фрагменты мертвых клеток) так же часто, как и патогенные элементы. Затем они перемещаются с ними в лимфатические узлы и представляют их лимфоцитам.
Что интересно, такое поведение не приводит к развитию аутоиммунитета (разрушение собственных клеток организма иммунной системой). Наоборот, так называемая регуляторные лимфоциты, задачей которых является гашение иммунного ответа. Так наша иммунная система учится распознавать собственные антигены.
То же самое касается и других непатогенных инородных тел. В повседневной жизни наша кожа контактирует с большим количеством веществ (косметика, одежда, украшения), которые не должны вызывать воспалительной реакции. Именно благодаря клеткам Лангерганса возможно развитие толерантности к данному типу антигенов.
Как видите, клетки Лангерганса постоянно балансируют между иммуногенной и толерогенной активностью.
Поддержание иммунного баланса кожи чрезвычайно важно. Правильно функционирующие клетки Лангерганса вызывают воспалительную реакцию, когда это действительно необходимо.
С другой стороны, подавление чрезмерного или ненужного иммунного ответа позволяет предотвратить реакции гиперчувствительности.
- клетки Лангерганса - заживление ран
Любое повреждение сплошности кожи связано с возможностью более легкого проникновения микроорганизмов в организм. Заживление ран направлено не только на восстановление правильной структуры тканей, но и на восстановление непрерывности иммунного барьера.
Клетки Лангерганса играют важную роль в этом процессе. Повреждение эпидермальных клеток приводит к воспалительной среде, которая способствует локальному притоку иммунных клеток. Этот процесс, координируемый клетками Лангерганса, является первой стадией заживления ран.
Здесь уместно процитировать научное исследование, целью которого было изучить взаимосвязь между количеством клеток Лангерганса и эффективностью процесса заживления.
Ученые провели 4-недельное наблюдение за процессом заживления ран у пациентов, лечившихся от диабетической стопы. Результаты исследования показали, что большее количество клеток Лангерганса в непосредственной близости от раны коррелирует с лучшими результатами заживления.
Для понимания точных механизмов действия клеток Лангерганса в местах повреждения кожи необходимы дальнейшие исследования в этом направлении. Возможно, благодаря им можно будет найти способы использования клеток Лангерганса, например, при лечении труднозаживающих ран.
клетки Лангерганса и системы SALT и MALT
Кожа и слизистые оболочки человека являются механическим барьером на пути проникновения микроорганизмов в организм. Однако их функция заключается не только в создании пассивной оболочки. Эти ткани имеют ряд высокоразвитых иммунных механизмов, которые позволяют им выполнять иммунные функции.
Роль кожи и слизистых оболочек в защите организма от патогенов подчеркивается тем, что в современной иммунологии они имеют «свои» субъединицы в организации иммунной системы.
Эти субъединицы обозначаются аббревиатурой СОЛЬ и СОЛОД. Это, соответственно, иммунная система лимфоидной ткани, ассоциированной с кожей, и иммунная система лимфоидной ткани, ассоциированной со слизистой оболочкой.
Как нетрудно догадаться, клетки Лангерганса являются важным звеном в обоих вышеперечисленных процессах. системы.
Работа систем SALT и MALT основана на кооперации клеток, строящих эпителий, клеток, представляющих антигены (включая клетки Лангерганса), и клеток, способных нейтрализовать патогены (преимущественно лимфоцитов). Их совместное действие позволяет распознавать и обрабатывать антигены непосредственно в месте их поступления в организм.
Такой эффективный иммунный надзор препятствует проникновению микроорганизмов из внешней среды в более глубокие ткани и органы.
Роль клеток Лангерганса в патогенезе заболеваний
Правильно функционирующие клетки Лангерганса обеспечивают баланс между воспалительной реакцией и толерантностью к определенным антигенам в коже и слизистых оболочках.
Нарушения функции клеток Лангерганса могут лежать в основе некоторых дерматологических, иммунологических и даже онкологических заболеваний. Вот несколько примеров:
- Гистиоцитоз клеток Лангерганса
Гистиоцитоз из клеток Лангерганса - онкологическое заболевание, связанное с избыточной пролиферацией клеток Лангерганса. Эти клетки могут накапливаться в различных органах - на коже, в костях, в лимфатических узлах и во внутренних органах.
Гистиоцитоз из клеток Лангерганса обычно диагностируют у детей, хотя его можно наблюдать и у взрослых.
Клетки Лангерганса могут размножаться в определенном месте (тогда говорят о локализованной форме) или занимать несколько мест (это так называемая мультифокальная форма).
Локальная форма обычно имеет хороший прогноз и в редких случаях может даже самоизлечиваться.
Многоочаговая форма требует агрессивного лечения, преимущественно химиотерапией. Этот вариант заболевания также связан с худшим прогнозом.
- клетки Лангерганса и контактный дерматит
Контактная экзема возникает в результате повышенной чувствительности кожи к некоторым внешним факторам. К веществам, которые чаще всего вызывают контактную экзему, относятся: никель, хром, некоторые красители и консерванты, а также косметические ингредиенты.
Частицы этих веществ, благодаря своим малым размерам, способны проникать через последовательные слои эпидермиса. В какой-то момент они «встречаются» с клетками Лангерганса.
Клетки Лангерганса поглощают эти молекулы (в связанной с белком форме) и представляют их на своей поверхности. Таким образом они «учат» лимфоциты распознавать вышеперечисленные вещества.
Во время многократного контакта с ними (например, регулярное ношение данного украшения) срабатывает иммунный ответ. Развивается местное воспаление, проявляющееся образованием зудящих, красных папул и волдырей.
Здесь стоит подчеркнуть, что, несмотря на частый контакт кожи человека с вышеописанными веществами, симптомы контактной экземы возникают относительно редко.
Толерантность к вышеуказанным антигенам у большинства людей, вероятно, обусловлена толерогенными свойствами клеток Лангерганса.
- клетки Лангерганса и дерматологические заболевания
Клетки Лангерганса, по-видимому, играют важную роль в патогенезе некоторых кожных заболеваний, таких как атопический дерматит и псориаз. Нарушения иммунной регуляции, за которые отвечают клетки Лангерганса, способствуют формированию воспалительных дерматологических заболеваний.
Похоже, что активность клеток Лангерганса в вышеупомянутом заболевания смещается в сторону провоспалительной активности; при этом их толерогенная активность ослаблена.
Подтверждением этих взаимосвязей может служить тот факт, что фотохимиотерапия успешно применяется при лечении как псориаза, так и атопического дерматита. Это лечение с использованием облучения с использованием ультрафиолетового излучения. Такое облучение успокаивает кожные изменения.
Подозревается, что одним из механизмов действия фотохимиотерапии является уменьшение количества и ослабление функции клеток Лангерганса, что способствует угнетению избыточного иммунного ответа.
- клетки Лангерганса и трансплантат против хозяина (РТПХ)
Болезнь «трансплантат против хозяина» - одно из возможных осложнений трансплантации костного мозга и переливания крови. Суть его заключается в отторжении органов реципиента пересаженными ему донорскими лейкоцитами.
В ходе болезни одним из наиболее часто отторгаемых органов является кожа. Точная роль клеток Лангерганса в патогенезе реакции «трансплантат против хозяина» до сих пор неизвестна.
Однако исследования на животных до сих пор показывают, что уменьшение числа клеток Лангерганса у реципиента трансплантата снижает риск развития реакции «трансплантат против хозяина».
- клетки Лангерганса и ВИЧ-инфекция
На протяжении многих лет научный мир считал, что клетки Лангерганса были первой мишенью атаки ВИЧ. Также была выдвинута гипотеза, что ВИЧ-инфицированные клетки Лангерганса переносят его в лимфатические узлы, способствуя распространению инфекции на другие клетки иммунной системы.
Последние научные отчеты, однако, опровергают приведенную выше теорию. Клетки Лангерганса в настоящее время считаются иммунным барьером: они действительно поглощают частицы ВИЧ, но блокируют дальнейшую передачу.
Вирус-активированные клетки Лангерганса, по-видимому, также вызывают положительный ответ иммунной системы на начальной стадии инфекции.
- клетки Лангерганса и рак кожи
Клетки Лангерганса осуществляют иммунологический надзор за микроорганизмами, появляющимися в нашей коже. Кроме того, они также способны распознавать раковые клетки и вызывать против них иммунный ответ.
Исследования рака кожи показали, что количество клеток Лангерганса в непосредственной близости от опухоли значительно снижается. В процессе канцерогенеза также ослабляется презентация антигенов клетками Лангерганса.
Открытие роли клеток Лангерганса в противораковой защите положило начало ряду научных исследований, направленных на поиск применения этих клеток в терапии рака.
Клетки Лангерганса - клиническое применение
Клетки Лангерганса являются предметом научных исследований, направленных на их использование в противораковой терапии.
Примером метода с использованием клеток Лангерганса является трансдермальная иммунизация, или, проще говоря, противораковая вакцина.
Идея заключается в подкожном введении антигенов раковых клеток (например, белков, характерных для клеток меланомы). Эти антигены будут обработаны клетками Лангерганса, а затем представлены другим клеткам иммунной системы. Таким образом, иммунная система будет стимулироваться для борьбы с раком.
Исследования по трансдермальной иммунизации в терапии рака все еще продолжаются - будем надеяться, что надежды, связанные с этим методом, подтвердятся в клинических экспериментах.