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Der Thymus

Thymus

Der Thymus ist ein primäres lymphatisches Organ des Immunsystems. Innerhalb des Thymus reifen T-Zellen oder T-Lymphozyten heran. T-Zellen sind wichtig für das adaptive Immunsystem, wobei sich der Körper an fremde Eindringlinge spezifisch anpasst. Der Thymus besteht aus zwei identischen Lappen und befindet sich anatomisch in dem vorderen oberen Mediastinum, vor dem Herzen und hinter dem Brustbein. Histologisch kann jeder Lappen des Thymus in eine zentrale Medulla und einen peripheren Kortex unterteilt werden, der von einer äußeren Kapsel umgeben ist. Der Kortex und die Medulla spielen verschiedene Rollen in der Entwicklung von T-Zellen. Die Zellen im Thymus können in stromale Zellen und Zellen hämatopoetischen Ursprungs unterteilt werden. Sich entwickelnde T-Zellen werden als Thymozyten bezeichnet und sind hämatopoetischen Ursprungs. Die Stromazellen umfassen Epithelzellen des Kortex und der Medulla sowie dendritische Zellen.

Der Thymus stellt eine induktive Umgebung für die Entwicklung von T-Zellen aus hämatopoetischen Vorläuferzellen dar. Zusätzlich ermöglichen die Stromazellen die Auswahl eines funktionalen T-Zellen-Repertoires. Daher ist eine der wichtigsten Aufgaben des Thymus die Induktion der zentralen Toleranz. Der Thymus ist bei Neugeborenen und in der präpubertären Phase am größten und aktivsten. Während der Pubertät beginnen die Thymusdrüse und das Thymus-Stroma zu verkümmern und werden vor allem durch Fettgewebe ersetzt. Dennoch setzt sich die verbleibende T-Lymphopoese während des Erwachsenenlebens fort.

Anatomie

Der Thymus weist eine rötlich-graue Farbe auf, ist weich und auf seiner Oberfläche gelappt. Bei der Geburt ist er etwa 5 cm lang, 4 cm breit und etwa 6 mm dick. Das Organ vergrößert sich in der Kindheit und verkümmert in der Pubertät. Im Gegensatz zu Leber, Niere oder Herz ist der Thymus bei Kindern am größten. Er erreicht ein Höchstgewicht von 20 bis 37 Gramm. Der Thymus älterer Menschen ist kaum von dem umgebenden Fettgewebe zu unterscheiden. Wenn mit zunehmendem Alter langsam die Thymusdrüse schrumpft, zerfällt sie schließlich in winzige Inseln von Fettgewebe. Ab einem Alter von 75 Jahren wiegt der Thymus nur noch 6 Gramm. Bei Kindern hat die Thymusdrüse eine grau-rosa Farbe, bei Erwachsenen ist sie gelb.

Jeder Seitenlappen des Thymus besteht aus zahlreichen Läppchen, die vom dünnen Areolargewebe zusammengehalten werden. Das gesamte Organ ist von einer Kapsel mit einer ähnlichen, aber dichteren Struktur eingeschlossen. Die primären Läppchen variieren in ihrer Größe von der eines Stecknadelkopfes bis hin zu der einer kleinen Erbse, und bestehen aus einer Reihe von kleinen Knötchen oder Follikeln.

Die Follikel sind unregelmäßig in ihrer Form und mehr oder weniger miteinander verschmolzen, insbesondere in Richtung des Organinneren. Jeder Follikel hat einen Durchmesser von 1 bis 2 mm und besteht aus einem medullären und einem kortikalen Abschnitt, welche sich in wesentlichen Einzelheiten voneinander unterscheiden.

Kortex:

• Der kortikale Abschnitt besteht hauptsächlich aus Lymphozyten, die von einem Netzwerk aus fein verzweigten epithelialen Retikulumzellen getragen werden. Dieses setzt sich in einem ähnlichen Netzwerk in dem medullären Abschnitt fort.
• Dieses Netzwerk bildet eine Adventitia der Blutgefäße.
• Im Kortex finden die frühesten Entwicklungsstufen der Thymozyten statt.

Medulla:

• Im Markabschnitt ist das Netzwerk von retikulären Zellen gröber als in der Hirnrinde, die lymphoide Zellen sind relativ geringer in der Zahl und es gibt konzentrische, nestförmige Zellen.
• Diese konzentrischen Körperchen bestehen aus einer zentralen Masse, die aus einer oder mehreren granulären Zellen sowie einer Kapsel von Epithelzellen gebildet wird.
• Jeder Follikel ist von einem Gefäßplexus umgeben, aus dem Gefäße in den Innenraum gelangen. Im Zentrum des medullären Abschnitts gibt es nur sehr wenige winzige Gefäße.
• In der Medulla wird die Entwicklung der Thymozyten abgeschlossen.
• Die Medulla ist darauf spezialisiert, den Thymocyten weitere Durchgänge negativer Selektion zu ermöglichen, um auto-reaktive T-Zellen aus dem entwickelten Repertoire zu entfernen.

Blutversorgung

Die Arterien, die den Thymus versorgen, werden aus der inneren Brustwandarterie, der Schilddrüsenarterie und anderen Schilddrüsen abgeleitet. Die Venen enden in der linken brachiocephalischen Vene und in den Schilddrüsenvenen.

Funktion

Sobald die T-Zellen gereift sind, wandern sie aus dem Thymus und bilden das periphere T-Zell-Repertoire, das verantwortlich für das adaptive Immunsystems ist. Der Verlust des Thymus in einem frühen Alter durch genetische Mutation (wie beim DiGeorge-Syndrom) führt zu einer schweren Immunschwäche und anschließender hoher Anfälligkeit für Infektionen.

Jede T-Zelle greift eine bestimmte fremde Substanz (Antigen) an, die sie mit ihrem Rezeptor identifiziert. T-Zellen, die körpereigene Proteine angreifen, werden im Thymus eliminiert. Zuerst werden T-Zellen einer „positiven Selektion“ unterzogen. Danach erfahren die T-Zellen eine „negative Selektion“, in der sie mit dendritischen Zellen interagieren, wodurch T-Zellen mit hoher Affinität zur Interaktion durch Apoptose eliminiert werden (um Autoimmunität zu vermeiden) und solche mit mittlerer Affinität überleben.

Der Bestand an T-Lymphozyten wird im frühen Leben aufgebaut, sodass die Funktionalität des Thymus bei Erwachsenen vermindert ist. Die Involution des Thymus steht mit einem Verlust der Immunfunktion bei älteren Menschen, mit Anfälligkeit für Infektionen und Krebs in Verbindung.

Die Fähigkeit von T-Zellen fremde Antigene zu erkennen wird durch die T-Zell-Rezeptoren vermittelt. Die T-Zell-Rezeptoren erfahren eine genetische Umordnung, während die Thymozyten reifen, wodurch jeder T-Zelle ein einzigartiger T-Zell-Rezeptor, spezifisch für einen begrenzten Satz von MHC-Kombinationen, gegeben wird. Die zufällige Natur der genetischen Umordnung führt zu der Anforderung, die zentralen Toleranzmechanismen zu entfernen oder die T-Zellen zu deaktivieren, die einen T-Zellrezeptor mit der Fähigkeit tragen, selbst Peptide zu erkennen.

Gesundheitliche Risiken

Das Immunsystem ist ein interaktives System aus mehreren Komponenten. Es schützt den Wirt effektiv vor verschiedenen Infektionen. Ein unzureichend funktionierendes Immunsystem kann zu Beschwerden, Krankheiten oder sogar zum Tod führen. Die Art der Störung fällt in eine oder mehrere der folgenden Hauptgruppen: Überempfindlichkeit oder Allergie, Autoimmunerkrankungen oder Immunschwäche.

Überempfindlichkeit

Allergien ergeben sich aus einer unangemessenen und übermäßigen Immunantwort auf gemeinsame Antigene. Substanzen, die eine allergische Reaktion auslösen, werden Allergene genannt. Allergien betreffen hauptsächlich Antikörper und Histamin. Manchmal kann ein Allergen eine plötzliche und schwere Immunreaktion verursachen, die in einem sensiblen Individuum möglicherweise tödliche Reaktionen hervorrufen kann. Dies wird Anaphylaxie genannt.

Immunschwäche

Da der Thymus das Organ der T-Zell-Entwicklung ist, kann jeder angeborene Defekt in der Thymus-Genese oder ein Defekt in der Thymozyten-Entwicklung zu einem schweren T-Zell-Mangel bei primären Immunerkrankungen führen. Mängel, die sowohl die T-Zell-und B-Zell-Lymphozyten betreffen, führen zum schweren kombinierten Immundefekt (SCID). Ein erworbener T-Zell-Mangel kann sich auch auf die Entwicklung der Thymozyten im Thymus auswirken.

DiGeorge-Syndrom

Das DiGeorge-Syndrom ist eine genetische Störung, die durch das Löschen eines kleinen Abschnitts des Chromosoms verursacht wird. Aufgrund des Fehlens von T-Zellen leiden Patienten häufig unter einer schweren Immunschwächekrankheit. Das DiGeorge-Syndrom ist die häufigste Ursache für eine angeborene Thymusaplasie beim Menschen.

SCID

Das SCID bezeichnet eine Gruppe von seltenen angeborenen genetischen Erkrankungen, die zum Mangel an T-Lymphozyten und B-Lymphozyten führen. Diese Syndrome werden durch defekte hämatopoetischen Vorläuferzellen verursacht, die die Vorläufer von B- und T-Zellen sind. Dies führt zu einer starken Verringerung der Thymozyten im Thymus und folglich zu einer Thymusatrophie.

HIV / AIDS

Das HIV-Virus verursacht eine erworbene T-Zellen-Immunschwäche (AIDS), in dem es speziell CD4 + T-Zellen abtötet. Während die größte Wirkung des Virus’ sich besonders auf die reifen peripheren T-Zellen auswirkt, kann HIV auch sich entwickelte Thymozyten im Thymus infizieren.

Autoimmunerkrankungen

Autoimmunerkrankungen werden durch ein hyperaktives Immunsystem verursacht, dass statt fremde Erreger anzugreifen gegen den Wirtsorganismus reagiert und somit Erkrankungen verursacht. Eine der primären Funktionen des Thymus ist es, Autoimmunität durch den Prozess der zentralen Toleranz zu verhindern.

Krebs

Zwei primäre Formen von Tumoren können sich im Thymus entwickeln.
• Thymomas: Die Behandlung erfordert oft eine Operation, bei der der gesamte Thymus entfernt wird (Thymektomie).
• Lymphome: Sie werden als Vorläufer einer akuten lymphoblastischen Leukämie klassifiziert.

Thymektomie

Eine Thymektomie ist die chirurgische Entfernung des Thymus. Der übliche Grund für eine Thymektomie ist die Gewinnung eines Zugangs zum Herzen, um bei einer Operation von Neugeborenen einen angeborenen Herzfehler zu korrigieren. Bei Neugeborenen, nicht aber bei älteren Kindern oder Erwachsenen, behindert die relative Größe des Thymus den chirurgischen Zugang zum Herzen. Die Entfernung des Thymus in der Kindheit führt zu Immunschwäche, obwohl T-Zellen einige Maßnahmen zur Kompensation entwickeln. Es ist unbekannt, ob sich die Wahrscheinlichkeit für Erkrankungen im späteren Leben dadurch vergrößert. Dies liegt daran, dass während der Entwicklung des Fötus ausreichend T-Zellen vor der Geburt erzeugt werden. Diese T-Zellen sind langlebig und können sich während der Lebenszeit des Patienten vermehren. Allerdings gibt es Anzeichen für eine vorzeitige Immunalterung bei Patienten, deren Thymus während der frühen Kindheit entfernt wurde.

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