Клетки Лангерганса - что это такое и как они работают? Функции клеток Лангергана

Клетки Лангерганса - это клетки, которые играют ключевую роль в иммунных механизмах кожи. Клетки Лангерганса колонизируют наш эпидермис и распознают антигены, которые в нем появляются. Несмотря на многолетние исследования, клетки Лангерганса по-прежнему считаются в научном мире чем-то загадочным - многие вопросы, касающиеся их происхождения и точных механизмов действия, остаются неясными. Узнайте, что такое клетки Лангерганса, как они функционируют в иммунной системе и какие состояния могут быть связаны с дисфункцией клеток Лангерганса.

Клетки Лангерганса - это клетки, которые играют ключевую роль в иммунных механизмах кожи. Клетки Лангерганса колонизируют наш эпидермис и распознают антигены, которые в нем появляются. Помимо кожи, клетки Лангерганса также обнаруживаются в эпителии рта, дыхательных путей и мочеполовой системы.

Основная роль клеток Лангерганса - распознавать патогены, попадающие в наш организм через естественные препятствия. В таких ситуациях благодаря клеткам Лангерганса немедленно стимулируется иммунная система. Клетки Лангерганса также играют важную роль в механизмах иммунной толерантности.

Оглавление:

1. Клетки Лангерганса - что это такое и где они встречаются?
2. Строение клеток Лангерганса
3. Клетки Лангерганса - функции в организме
4. Клетки Лангерганса и системы SALT и MALT
5. Роль клеток Лангерганса в патогенезе заболеваний
6. Клетки Лангерганса - клиническое применение

Клетки Лангерганса - что это такое и где они встречаются?

Клетки Лангерганса относятся к популяции белых кровяных телец, которые выполняют иммунную функцию. Место их образования - 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 в полости рта, носоглотке, дыхательных путях, пищеварительном тракте и урогенитальном тракте.

Клетки Лангерганса принадлежат к семейству дендритных клеток. Их название происходит от характерных выступов, напоминающих дендриты нервных клеток (это выступы, разветвляющиеся по форме кроны дерева).

Клетки Лангерганса постоянно оседают в местах постоянного контакта тканей нашего тела с внешней средой. Их расположение не случайно - это клетки, специализирующиеся на выполнении иммунных функций.

При контакте с чужеродным веществом или патогеном клетки Лангерганса «принимают решение» о том, нужно ли стимулировать иммунную систему в данной ситуации.

Если это так, то начинается процесс иммунного ответа и нейтрализации «злоумышленника». Если нет, так называемый иммунная толерантность - иммунная система не реагирует на данный антиген.

Строение клеток Лангерганса

Покинув костный мозг, клетки Лангерганса принимают небольшую округлую форму. Их форма кардинально меняется только при колонизации целевых тканей. Затем они значительно увеличиваются и создают характерные выступы.

В течение многих лет из-за их сходства с нервными клетками клетки Лангерганса рассматривались как части нервных окончаний, расположенных в коже. Лишь в 1970-х годах были обнаружены связи между клетками Лангерганса и иммунной системой, что до сих пор произвело революцию во взглядах на них.

Клетки Лангерганса наиболее легко локализуются в остистом слое эпидермиса.

Наш эпидермис состоит из пяти слоев клеток. Это, в свою очередь (изнутри) базальный, колючий, зернистый, светлый и роговой слой.

Таким образом, клетки Лангерганса населяют относительно глубокие слои эпидермиса. Тем не менее, они могут точно контролировать всю ее толщину. Как?

Это возможно благодаря вышеупомянутым выступам, которые доходят до самого внешнего слоя - рогового слоя. Эти выступы объединяются в разветвленную сеть, которая позволяет создать эффективный иммунный барьер.

Глядя на клетки Лангерганса под электронным микроскопом, мы можем увидеть очень характерные структуры в форме теннисных ракеток. Это так называемые Гранулы Бирбека, которые являются специфическим маркером клеток Лангерганса.

Эти «ракетки», вероятно, ответственны за процессы процессинга антигена, в которых специализируются клетки Лангерганса. Эти клетки имеют широкий спектр механизмов, которые позволяют им поглощать антигены, анализировать их и стимулировать или подавлять иммунный ответ.

Читайте также: Кожа - строение и функции кожи

Клетки Лангерганса - функции в организме

Клетки Лангерганса создают чрезвычайно интересный иммунный барьер в нашей коже и слизистых оболочках. Давайте подробнее рассмотрим их функции. Клетки Лангерганса отвечают за следующие процессы:

• Клетки Лангерганса - представление антигена

Важнейшая задача клеток Лангерганса - так называемая презентация антигена. О чем это явление? Это процесс поглощения, обработки и демонстрации антигенов другим клеткам иммунной системы. Благодаря этому можно стимулировать их к скоординированному иммунному ответу.

Антигены - это специфические «метки» молекул и клеток, распознаваемые клетками, которые патрулируют тканевую среду. Антигены позволяют распознать данный объект и принять решение, является ли этот элемент патогенным.

Стоит помнить, что антигены присутствуют не только на поверхности «злоумышленников». Каждая клетка нашего тела имеет свои собственные антигены, распознаваемые иммунной системой таким образом, чтобы не вызывать воспалительный ответ против них.

Презентация антигена имеет решающее значение для эффективной защиты от патогенов. Как этот процесс протекает в клетках Лангерганса?

Первый шаг - распознать посторонний элемент. Клетки Лангерганса оснащены множеством инструментов для «улавливания» потенциально опасных частиц и микробов 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 о нем другие клетки иммунной системы. Для этого они должны сначала съесть объект.

Клетки Лангерганса оснащены рядом механизмов, обеспечивающих эндоцитоз, то есть поглощение веществ из внешней среды. В зависимости от своих потребностей они используют:

• фагоцитоз («поедание» частиц)
• пиноцитоз (всасывание жидких веществ)
• эндоцитоз с участием специальных рецепторов

В ходе этих процессов клетки Лангерганса имеют возможность тщательного анализа и знакомства с «злоумышленником». Затем антигены рассматриваемого микроорганизма подвергаются воздействию на поверхность клетки Лангерганса. Презентация антигена начинается.

Мы достигли стадии, когда клетка Лангерганса поглотила патоген и обнажила его антигены на своей поверхности.Пришло время представить их другим клеткам иммунной системы. Где можно найти такие клетки?

В коже их относительно мало. Здесь мы подходим к еще одному замечательному навыку клеток Лангерганса.

Что ж, чтобы представить антиген, они могут покинуть кожу и отправиться в места, где роятся клетки иммунной системы. Такими местами являются лимфатические узлы.

Клетки Лангерганса перемещаются от кожи к лимфатическим узлам по лимфатическим путям, используя соответствующие сигналы. Там они сталкиваются с множеством лимфоцитов - клеток, специализирующихся на уничтожении микробов.

Клетки Лангерганса представляют антигены лимфоцитам, которые таким образом учатся распознавать данный патоген и подготавливают иммунный ответ против него.

Помимо стимуляции так называемых цитотоксические лимфоциты, способные инактивировать микроорганизмы, этот процесс также создает клетки иммунной памяти. Благодаря им следующий контакт с тем же патогеном вызовет более быстрый и адаптированный иммунный ответ.

• Клетки Лангерганса - толерогенные свойства

В предыдущем абзаце основное внимание уделялось иммуногенным свойствам клеток Лангерганса. Их суть заключалась в стимуляции иммунной системы на борьбу с болезнетворными микроорганизмами. Относительно недавно было обнаружено, что клетки Лангерганса также способны выполнять принципиально другие функции.

В строго определенных условиях они приобретают толерогенные свойства. Их суть в подавлении иммунного ответа организма и создании толерантности к определенным антигенам.

Оказалось, что клетки Лангерганса поглощают элементы собственного тела (белки, фрагменты мертвых клеток) так же часто, как и патогенные элементы. Затем они путешествуют с ними к лимфатическим узлам и представляют их лимфоцитам.

Интересно, что такое поведение не приводит к развитию аутоиммунитета (разрушение собственных клеток организма иммунной системой). Напротив - так называемый регуляторные лимфоциты, задачей которых является подавление иммунного ответа. Так наша иммунная система учится распознавать собственные антигены.

То же самое и с другими посторонними предметами, не являющимися патогенными. В повседневной жизни наша кожа контактирует с множеством веществ (косметика, одежда, украшения), которые не должны вызывать воспалительную реакцию. Именно благодаря клеткам Лангерганса возможно развитие толерантности к этому типу антигенов.

Как видно, клетки Лангерганса постоянно балансируют между иммуногенной и толерогенной активностями.

Чрезвычайно важно поддерживать иммунный баланс кожи. 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 нарушение целостности кожи связано с возможностью более легкого проникновения микроорганизмов в организм. Заживление ран направлено не только на восстановление нормальной структуры тканей, но и на восстановление непрерывности иммунного барьера.

Клетки Лангерганса играют в этом процессе важную роль. Повреждение клеток эпидермиса приводит к воспалительной среде, которая способствует локальному притоку клеток иммунной системы. Этот процесс, координируемый, среди прочего, клетками Лангерганса, это первый этап заживления ран.

Здесь стоит процитировать научное исследование, целью которого было изучить взаимосвязь между количеством клеток Лангерганса и эффективностью процесса заживления.

Исследователи 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.

Необходимы дополнительные исследования в этом направлении, чтобы понять точные механизмы, с помощью которых клетки Лангерганса работают в областях повреждения кожи. Возможно, благодаря им удастся найти способы использования клеток Лангерганса, например, при лечении трудно заживающих ран.

Клетки Лангерганса и системы SALT и MALT

Кожа и слизистые оболочки человека представляют собой механический барьер против проникновения микроорганизмов в организм. Однако их функция заключается не только в создании пассивной оболочки. Эти ткани обладают рядом высокоразвитых иммунных механизмов, которые позволяют им выполнять иммунные функции.

Роль кожи и слизистых оболочек в защите организма от патогенов подчеркивается тем фактом, что в современной иммунологии у них есть «собственные» субъединицы в организации иммунной системы.

Эти субъединицы сокращенно обозначаются как SALT и MALT. Это связанная с кожей иммунная система (связанная с кожей лимфоидная ткань) и связанная со слизистой оболочкой лимфоидная ткань (связанная со слизистой оболочкой лимфоидная ткань).

Как нетрудно догадаться, клетки Лангерганса являются важным звеном в обоих вышеупомянутых случаях. системы.

Работа систем SALT и MALT основана на взаимодействии эпителиальных клеток, антигенпрезентирующих клеток (включая клетки Лангерганса) и клеток, способных нейтрализовать патогены (в основном лимфоциты). Их совместное действие позволяет распознавать и обрабатывать антигены непосредственно в точке попадания в организм.

Такой эффективный иммунологический надзор предотвращает проникновение микроорганизмов из внешней среды в более глубокие ткани и органы.

Роль клеток Лангерганса в патогенезе заболеваний

Правильно функционирующие клетки Лангерганса помогают поддерживать баланс между воспалительной реакцией и толерантностью к выбранным антигенам кожи и слизистых оболочек.

Дисфункция клеток Лангерганса может лежать в основе некоторых дерматологических, иммунологических и даже онкологических заболеваний. Вот их примеры:

• Гистиоцитоз из клеток Лангерганса

Гистиоцитоз клеток Лангерганса - онкологическое заболевание, связанное с чрезмерным размножением клеток Лангерганса. Эти клетки могут накапливаться в различных органах - коже, костях, лимфатических узлах и внутренних органах.

Гистиоцитоз из клеток Лангерганса обычно диагностируется у детей, хотя он встречается и у взрослых.

Клетки Лангерганса могут размножаться в определенном месте (тогда речь идет о локализованной форме) или занимать многочисленные места (это так называемая мультифокальная форма).

Локализованная форма обычно связана с хорошим прогнозом, а в редких случаях может даже зажить сама по себе.

Мультифокальная форма требует агрессивного лечения, в основном химиотерапии. Этот вариант заболевания также связан с худшим прогнозом.

• Клетки Лангерганса и контактная экзема

Контактная экзема возникает из-за повышенной чувствительности кожи к определенным внешним факторам. Вещества, которые чаще всего вызывают контактную экзему, включают никель, хром, некоторые красители и консерванты, а также косметические ингредиенты.

Частицы этих веществ, благодаря своему небольшому размеру, способны проникать в последующие слои эпидермиса. В какой-то момент происходит «встреча» с клетками Лангерганса.

Клетки Лангерганса поглощают эти молекулы (в форме, связанной с белками), а затем представляют их на своей поверхности. Таким образом лимфоциты «учат» распознавать эти вещества.

В момент повторного контакта с ними (например, регулярного ношения данного украшения) срабатывает иммунный ответ. Развивается местное воспаление, проявляющееся образованием зудящих покрасневших папул и пузырьков.

Здесь стоит подчеркнуть, что, несмотря на частый контакт кожи человека с описанными выше веществами, симптомы контактной экземы возникают относительно редко.

Толерантность к указанным выше 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, вызванные клетками Лангерганса, способствуют развитию воспалительных дерматологических заболеваний.

По-видимому, активность клеток Лангерганса в вышеупомянутых заболевания смещены в сторону провоспалительной активности; однако их толерогенная активность ослаблена.

Подтверждением этой взаимосвязи может служить тот факт, что фотохимиотерапия успешно применяется при лечении как псориаза, так и атопического дерматита. Это лечение путем облучения с использованием ультрафиолетового излучения. Такое облучение успокаивает кожные изменения.

Предполагается, что одним из механизмов действия фотохимиотерапии является уменьшение количества и ослабление функции клеток Лангерганса, что способствует подавлению избыточного иммунного ответа.

• Клетки Лангерганса и трансплантат против хозяина (GvHD)

Болезнь трансплантат против хозяина является одним из возможных осложнений трансплантации костного мозга и переливания крови. Его суть заключается в отторжении органов реципиента трансплантированными ему донорскими лейкоцитами.

Одним из наиболее часто отторгающихся органов при заболевании является кожа. Точная роль клеток Лангерганса в патогенезе трансплантат против хозяина до сих пор неизвестна.

Однако научные исследования, проведенные до сих пор на животных, показывают, что уменьшение количества клеток Лангерганса в реципиенте трансплантата снижает риск развития реакции трансплантат против хозяина.

• Клетки Лангерганса и ВИЧ-инфекция

В течение многих лет в научном мире клетки Лангерганса считались первой целью атаки ВИЧ. Также была гипотеза, что ВИЧ-инфицированные клетки Лангерганса несли его к лимфатическим узлам, способствуя распространению инфекции на другие клетки иммунной системы.

Однако последние научные отчеты опровергают вышеуказанную теорию. Клетки Лангерганса теперь считаются иммунным барьером: они действительно поглощают частицы ВИЧ, но блокируют его дальнейшую передачу.

Также кажется, что активированные вирусом клетки Лангерганса вызывают благоприятный ответ иммунной системы в начальной фазе инфекции.

• Клетки Лангерганса и рак кожи

Клетки Лангерганса осуществляют иммунологический надзор за микроорганизмами, которые появляются 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. Во время неопластического процесса также нарушается презентация антигенов клетками Лангерганса.

Понимание роли клеток Лангерганса в противораковой защите положило начало серии научных исследований, направленных на поиск использования этих клеток в терапии рака.

Клетки Лангерганса - клиническое применение

Клетки Лангерганса являются предметом научных исследований, направленных на их использование в противораковой терапии.

Примером метода, в котором используются клетки Лангерганса, является чрескожная иммунизация, то есть, проще говоря, противораковая вакцина.

Идея состоит в том, чтобы вводить подкожные антигены раковых клеток (например, белки, характерные для клеток меланомы). Эти антигены будут обрабатываться клетками Лангерганса, а затем представлены другим клеткам иммунной системы. Таким образом, иммунная система будет стимулирована к борьбе с раком.

Исследования по чрескожной иммунизации в терапии рака все еще продолжаются - надеемся, что надежды, связанные с этим методом, подтвердятся в клинических экспериментах.

Библиография:

1. «Кожные болезни и болезни, передающиеся половым путем» С. Яблоньска, С. Маевский, PZWL 2013
2. "Клетки Лангерганса: оценка окружающей среды в условиях здоровья и болезней" J.Decker et. al. Фронт Иммунол. 2018; 9: 93 - он-лайн доступ
3. «Баланс между иммунитетом и толерантностью: роль клеток Лангерганса» K. Mutyambizi et. al. Cell Mol Life Sci. 2009 Март; 66 (5): 831–840. - он-лайн доступ
4. «Клетки Лангерганса - дендритные клетки эпидермиса» N.Romani et.al. Журнал патологии, микробиологии и иммунологии APMIS, том 111, выпуск 7-8, июль 2003 г.
5. «Для иммунотерапии опухолей путем подкожной иммунизации требуются клетки Лангерганса». П. Стойцнер и др. Журнал иммунологии 01 февраля 2008 г., 180 (3) - онлайн-доступ
6. «Истощение клеток-хозяев Лангерганса перед трансплантацией донорских аллореактивных Т-клеток предотвращает реакцию кожного трансплантата против хозяина». Merad M. et.al. Nat Med. 2004 May; 10 (5): 510-7 - Доступ в режиме онлайн
7. «Иммунологическая функция клеток Лангерганса при ВИЧ-инфекции». Matsuzawa T.et. al. J Dermatol Sci. 2017 август; 87 (2): 159-167
8. «Повышенное количество клеток Лангерганса в эпидермисе язв диабетической стопы коррелирует с исходом заживления» O. Stojadinovic, Immunol Res. 2013 Dec; 57 (0): 222–228 - доступ в режиме онлайн

Об авторе

Krzysztof Białoy Студент медицинского факультета Collegium Medicum в Кракове, постепенно вступая в мир постоянных проблем, связанных с работой врача. Ее особенно интересуют гинекология и акушерство, педиатрия и медицина образа жизни. Любитель иностранных языков, путешествий и горных походов.

Прочитать больше статей этого автора