胸腺长期以来被认为是一个内分泌器官,尽管大量观察表明,它更有可能是激素影响的对象,而非特定激素的来源。然而,近年来,人们从胸腺中分离出了许多主要影响人体免疫过程的活性物质。
人类胸腺位于胸骨后方,从下方延伸至主动脉弓。它由两个紧密相邻的叶组成,叶外覆结缔组织囊,隔膜从囊壁延伸而出,将器官分隔成独立的叶。每个叶均有皮质和髓质之分。出生时胸腺质量为10-15克。随后,质量逐渐增加,在青春期开始时达到最大值(30-40克),之后逐渐减少(与年龄相关的胸腺退化)。在许多猝死病例中,尸检时会发现较大的胸腺。这种特征与松弛的(“淋巴”)体型相结合,长期以来一直被认为是存在一种特殊的胸腺-淋巴系统的原因,这种系统据称会导致身体极易受到不良影响。目前,胸腺-淋巴系统尚未得到如此重视,甚至有人对其存在本身表示怀疑。事实上,在暴力死亡病例中,胸腺的大小通常与假定的胸腺淋巴状态一样大。另一方面,明显的胸腺增生,例如恶性肌无力症,通常不会导致猝死。胸腺的生理性退化是指特征性细胞成分逐渐消失,并被脂肪细胞和纤维组织取代。通常与应激有关的胸腺急性退化也可见于观察。
胸腺皮质由小淋巴细胞和少量网状内皮细胞组成。这些成分的比例约为100:1。髓质含有所谓的哈萨尔氏小体 - 围绕淋巴细胞和嗜酸性粒细胞的上皮细胞簇。然而,前者在髓质中的数量大约是后者的1/20。后者具有绒毛,并含有类似甲状腺胶体的PAS阳性物质。电子显微镜研究显示这些细胞中存在粗面内质网、发达的板层复合体(高尔基体)和颗粒,其内容物可能具有激素活性。关于胸腺血管壁的结构(即该器官中是否存在组织造血屏障),尚无定论。动脉仅在胸腺皮质中穿过,而静脉则在髓质中穿过。有丝分裂几乎仅存在于胸腺皮质的淋巴细胞中。
根据该器官的结构特征,人们认为它是体内淋巴细胞的重要来源,但与其他类似结构不同,它并不直接参与免疫反应。胸腺中存在的囊性结构,其壁细胞具有分泌特性,可能反映了该器官的内分泌功能。
在系统发育和个体发育过程中,胸腺的出现和发育与机体免疫反应的出现之间存在着清晰的联系。因此,胸腺的主要作用在于调节免疫过程。该器官的淋巴细胞生成活性与该功能密切相关。胸腺内分化出各种T淋巴细胞亚群,这些亚群具有辅助、抑制和杀伤作用。近年来,研究表明,胸腺的免疫调节和淋巴细胞生成功能是通过体液因子的分泌来实现的。髓质上皮细胞似乎具有分泌活性。胸腺在体内的作用在其功能不足或缺失所导致的病理状况中清晰可见。
该表格显示了一些临床综合征与胸腺活动之间假设的依赖关系,但并未提及胸腺的其他一些已证实的功能。然而,即使以这种形式,它也展现了胸腺生理活动的多样性和重要性。
胸腺功能及其紊乱引起的综合症
功能 |
综合征 |
免疫能力的发展 恢复免疫能力 维持免疫能力 外周淋巴系统的调节 骨髓刺激因子的产生 降血糖因子的产生 渗透因子的产生 神经肌肉传递抑制因子的产生 |
免疫缺陷综合征 自身免疫性疾病 肿瘤形成 淋巴组织增生 胸腺瘤、无丙种球蛋白血症伴红细胞发育不全 白血病中的低血糖 迟发型超敏反应 恶性肌无力 |
动物(尤其是啮齿类动物)的新生儿胸腺切除术会导致所谓的萎缩综合征——生长迟缓、淋巴组织耗竭、低丙种球蛋白血症、皮肤营养不良性改变伴脱发、皮下脂肪组织萎缩,最终导致早期死亡。除了纯粹的免疫学原因外,某些胸腺因子与垂体生长激素功能相互作用的中断也可能是该综合征发生的原因之一。通过近亲繁殖而产生的先天性胸腺缺失(突变型胸腺缺乏症)的啮齿类动物突变品系也会出现类似的变化。这类动物可能完全缺乏T淋巴细胞,无法产生细胞介导免疫,并且它们的死亡时间比特定物种的正常个体要早得多。人类先天性胸腺发育不全和发育不全的特征是全身淋巴组织耗竭和外周淋巴结构肥大。免疫球蛋白合成和细胞免疫功能受到抑制。患有此类疾病的儿童通常活不过1岁。使用常规胸腺制剂(胸腺肽)治疗可改善患者病情,并伴随血液中T淋巴细胞数量的增加。
成人胸腺切除的后果不太明显,而且这种后果需要相当长的时间才能显现出来。在接受手术的小鼠中,“移植物抗宿主”反应有所减弱。在这种情况下,免疫缺陷只能通过长寿命免疫活性细胞群恢复速度的减缓来观察,例如X射线照射会减少。
许多自身免疫性疾病,即血液中出现针对自身组织抗原的抗体,都与胸腺产生的因子有关。在这些疾病中,最受关注的是恶性肌无力,它伴有明显的胸腺变化(自身免疫性胸腺炎)。一种因子(胸腺嘧啶)已被从正常胸腺中分离出来,它会减缓神经冲动向肌肉细胞的传递。其分泌过多可能是恶性肌无力发展的根本原因。此外,胸腺因子(或其缺乏)通过影响免疫活性细胞,可以促进针对乙酰胆碱受体和其他肌肉细胞抗原的“克隆抑制”淋巴细胞抗体的产生。
还有其他数据表明胸腺具有激素活性。胸腺大小随年龄变化的动态变化早已表明其参与调节人体生长。然而,尽管已从胸腺组织中分离出影响生长的物质,但在其他组织中也发现了它们的存在。尽管如此,已有研究表明,胸腺切除后,生长激素的生长效应显著减弱。将胸腺移植到细孔扩散室中进行的实验,提供了胸腺因子系统性产生的直接证据。该手术有助于消除或减轻胸腺切除的症状。
目前,已从胸腺组织中分离出多种(超过20种)在各种测试体系中具有生物活性的物质。其中大多数尚未得到深入研究。在某些情况下,甚至无法确定它们是真正的不同化合物还是仅仅在提取方法上有所不同。胸腺中产生的物质包括分子量为900-14,000道尔顿的多肽(胸腺肽-5、胸腺生成素、血液胸腺因子、活性胸腺因子-AFT-6、胸腺素)以及其他因子,这些因子在T细胞标志物的表达、消瘦综合征的消除、无胸腺小鼠T淋巴细胞群的恢复、DNA合成的刺激、肿瘤生长和其他现象方面表现出不同的活性。在许多情况下,此类因子(例如血液中的胸腺因子)的氨基酸序列、分子活性部分的定位,甚至其作用机制(通过环磷酸腺苷和前列腺素)都已确定。因此,胸腺生成素是一种由49个氨基酸残基组成的单链肽。它诱导胸腺原细胞分化为具有免疫活性的T细胞,并完全表达表面抗原。天然胸腺生成素分子的作用可通过包含第32至36个氨基酸序列的合成五肽来复制。静脉注射可缓解类风湿性关节炎的症状。
α1-胸腺肽是从牛胸腺提取物中分离的,含有28个氨基酸残基。目前,该物质是通过基因工程获得的。将其注射到无胸腺侏儒小鼠体内后,可以观察到淋巴细胞增殖,小鼠的生长速度加快,并恢复了对同种异体移植的排斥能力。临床研究关注的是胸腺肽注射对患有遗传性免疫缺陷的儿童以及恶性肿瘤放疗或化疗后淋巴细胞减少患者的有益作用数据。
免疫学手册对相关因素进行了更详细的描述,因为它们主要控制免疫反应。同时,有数据表明胸腺被纳入了人体更传统的内分泌调节系统。这些数据表明胸腺与其他内分泌腺的活动之间存在关联。例如,抗垂体组织血清会导致新生小鼠胸腺萎缩。相反,抗淋巴细胞血清会导致垂体前叶嗜酸性细胞脱颗粒,而生长激素就是在垂体前叶合成的。新生儿胸腺切除术也会导致垂体发生类似的变化。在成年大鼠中,切除腺体会导致血液中生长激素水平升高。促甲状腺激素(TSH)含量也会增加。胸腺切除会导致肾上腺质量增加,同时抗坏血酸和胆固醇含量降低,这是肾上腺皮质分泌活动增强的标志。还发现胸腺切除动物血液中的皮质类固醇(尤其是醛固酮)水平升高。这些物质(以及性激素)对胸腺状况的影响数据已为人所知。至于胸腺因子对其他内分泌腺功能的影响,实验研究结果尚不明确;临床数据也未明确表明存在相应的相互作用。
在胸腺切除术和胸腺肽的代谢效应中,值得注意的是胸腺切除动物血清中甘油三酯水平的增加以及在胸腺肽的影响下其正常化。