Cấu trúc và sinh lý mạng lưới mạch bạch huyết – Phần 2: Cấu trúc Hệ bạch huyết tổng hợp

• Xuất bản: trực tuyến năm 2018 ngày 13 tháng 12
• Tác giả: Jerome W. Breslin , ¹ Ying Yang , ¹ Joshua P. Scallan , ¹ Richard S. Sweat , ² Shaquria P. Adderley , ¹ và W. Lee Murfee ³
• Link nghiên cứu: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6459625/

Xem lại PHẦN 1 của nghiên cứu này.

Nội dung chính [hiện]

Cấu trúc bạch huyết ban đầu

Các hạch bạch huyết ban đầu là nơi hình thành bạch huyết. Những mao mạch bạch huyết này thường là những mạch máu màu đục (Hình 2), nhưng cũng được quan sát như một đám rối của các mạch liên kết với nhau. Bạch huyết trong mạng lưới bạch huyết ban đầu có thể tự do chảy theo các hướng do lực thủy tĩnh cục bộ tác động và các chất hòa tan có thể khuếch tán tự do trong mạch. Điểm thoát khỏi mạng hoặc mạch bạch huyết ban đầu là một van trong lòng bao gồm các tế bào nội mô và mô liên kết xác định ranh giới giữa mạng hoặc mạch bạch huyết ban đầu và các bộ phận thu thập trước hoặc các mạch bạch huyết thu thập ở hạ lưu (Hình 2). Hình thái của bạch huyết ban đầu có thể rất khác nhau và phụ thuộc vào vị trí và loài mô. Ví dụ, ở da người, các mạch bạch huyết ban đầu thường có đường kính 35–70 μm và hình thành các mạng lưới liên kết với nhau ( 332 ). Ngược lại, các mạch sữa ở nhung mao ruột chuột chỉ có đường kính 15–30 μm ( 592 , 1097 ). Một ví dụ đặc biệt là hệ bạch huyết ban đầu của cánh dơi, là những túi có đầu đục có đường kính lên tới 450 μm và cũng có một lớp cơ trơn ( 1128 ). Một bản tóm tắt toàn diện hơn về sự đa dạng thú vị của các hình thái bạch huyết ban đầu có thể được tìm thấy trong các bài viết trước đây của Schmid-Schönbein ( 964 ) và Ohtani và Ohtani ( 795 ).

• Bệnh tự kỷ, giảm trí nhớ và sương mù não: Thải độc Hệ bạch huyết vùng đầu như thế nào?
• Hệ thống bạch huyết: Đánh giá về tác động của nắn chỉnh xương
• Lập bản đồ hệ thống bạch huyết trên các quy mô cơ thể và các lĩnh vực chuyên môn: Báo cáo từ hội thảo của Viện Tim, Phổi và Máu Quốc gia năm 2021 tại Hội nghị chuyên đề về bạch huyết Boston
• Hệ bạch huyết và hạch canh gác: đường dẫn ung thư di căn
• Cấu trúc và sinh lý mạng lưới mạch bạch huyết – Phần 8: Bạch huyết đường liêu hóa và liệu pháp miễn dịch

Hình 2. Hệ bạch huyết ban đầu (mao mạch bạch huyết) là nơi hình thành bạch huyết (A). Hình ảnh hiển vi trong tử cung cho thấy vi tuần hoàn mạc treo và bạch huyết của chuột được dán nhãn FITC-BSI-Lectin bôi tại chỗ, cho phép dễ dàng hình dung các cấu trúc mạch máu. Các mũi tên chỉ điểm mù của các mạch bạch huyết ban đầu (B) 

Hình ảnh trong hình A hiển thị nhãn màu của các tiểu động mạch (đỏ), mao mạch (đỏ/xanh) và tĩnh mạch (xanh) và các mạch bạch huyết ban đầu (vàng) để dễ quan sát hơn.

C. Hình minh họa này mô tả sự xâm nhập của dịch kẽ (mũi tên màu xanh) vào hệ bạch huyết ban đầu, tạo thành bạch huyết sau đó được vận chuyển đến nơi cần. Bộ thu gom trước được tách ra khỏi mạng lưới bạch huyết ban đầu bằng van một chiều trong lòng ống.

Hệ bạch huyết ban đầu bao gồm một lớp tế bào nội mô, với lớp nền không liên tục và thường không rõ ràng ( 413 ). Trong các phần mô, các tế bào nội mô của hệ bạch huyết ban đầu phần lớn giống với các mao mạch, và trong mô học cổ điển, các mao mạch bạch huyết được phân biệt với các mao mạch máu dựa trên kích thước lòng khác nhau của chúng, và đường viền của các tế bào thường có đường nhấp nhô và quá trình tế bào chất nhô ra. cả về mặt trong và về mặt bụng ( 413 ). Các báo cáo về hình thái hạch bạch huyết ban đầu ở lưỡi mèo, khí quản chuột, mạc treo chuột, ruột non chuột, tử cung chuột lang và chuột cống, và amidan ở người đã cho thấy các tế bào nội mô chuyên biệt có hình dạng “lá sồi” tương đối phẳng (Hình 3A) ( 61 , 166 , 531 , 736 , 792 , 1220 ). Những tế bào nội mô chuyên biệt này có ý nghĩa chức năng rõ ràng đối với sự hình thành bạch huyết, vì các tế bào chồng chéo liền kề tạo thành các cấu trúc trông giống như các vạt ( 166 , 792 , 996 ). Những vạt này được cho là hoạt động giống như các van một chiều cực nhỏ được cho là cho phép hình thành bạch huyết từ dịch kẽ. Schmid-Schönbein và các đồng nghiệp đã đặt tên cho những “van bạch huyết nguyên phát” này để phân biệt với các van tủy được quan sát thấy khi thu thập bạch huyết, mà họ gọi là “van bạch huyết thứ cấp” (634, 686, 965, 1083).

Những quan sát từ các nghiên cứu về sự định vị của các protein nối ở các vạt này chứng minh rằng chúng thực sự là những van chính hỗ trợ sự hình thành bạch huyết. VE-cadherin, một loại protein kết dính cần thiết để thiết lập tính toàn vẹn hàng rào nội mô bình thường và một số protein liên kết chặt chẽ (Occludin, Claudin-5, ZO-1, ESAM và JAM-A) định vị không liên tục ở viền tế bào, hoạt động như những “nút” giữ các tế bào nội mô bạch huyết ban đầu liền kề với nhau (Hình 3B). PECAM-1 và Lyve1 cũng định vị không liên tục, nhưng ở các vạt, nơi không có VE-cadherin và các protein liên kết chặt chẽ. Bởi vì PECAM-1 có vai trò được biết đến trong quá trình tạo bạch cầu, những vùng giàu PECAM-1 này giữa các “nút” VE-cadherin cũng được cho là những vị trí mà tế bào lympho có thể xâm nhập vào hệ bạch huyết ban đầu với ít sức đề kháng ( 61 , 861 ).

Hình 3: Hình dạng lá sồi của các tế bào nội mô của hệ bạch huyết ban đầu. MỘT . Ghi nhãn bạc nitrat ở các điểm nối giữa các tế bào nội mô của hệ bạch huyết ban đầu ở lớp bên trong của áo mạch máu từ tử cung chuột. OJ = sự hình thành mối nối mở. Thanh tỷ lệ = 45 m. Từ tài liệu tham khảo ( 1220 ) với sự cho phép. B. _ Phân phối VE-cadherin và PECAM-1 tại các điểm nối giữa các tế bào nội mô bạch huyết ban đầu trong khí quản chuột, được xác định bằng kính hiển vi miễn dịch huỳnh quang. Thanh tỷ lệ = 5 m. Từ tài liệu tham khảo ( 736 ) với sự cho phép.

Các mạch bạch huyết ban đầu cũng có các sợi neo nhô vào các khoảng kẽ xung quanh ( 585 , 586 ). Các sợi neo của hệ bạch huyết ban đầu ở da người được báo cáo là có thành phần chủ yếu là fibrillin và kết nối từ ma trận ngoại bào với khung tế bào thông qua chất kết dính khu trú có chứa kinase bám dính khu trú (FAK) và α3β1 integrin ( 375 ). Cách đây vài năm người ta đã đưa ra giả thuyết rằng những sợi này truyền lực có nguồn gốc từ kẽ đến các tế bào nội mô bạch huyết như một phần của cơ chế vật lý hình thành bạch huyết. Ý tưởng là nếu áp lực kẽ trở nên cao, làm cho mô giãn nở thì các sợi sẽ kéo hoặc đẩy lên các tế bào nội mô, tạo điều kiện mở các van chính để cho chất lỏng đi vào ( 809 ). Tuy nhiên, dữ liệu chức năng để hỗ trợ giả thuyết này còn thiếu. Ngoài ra còn có khả năng ngược lại là những sợi này giúp duy trì hình dạng và sự thông suốt của mạch bạch huyết trong môi trường có độ dốc áp suất thay đổi nhanh chóng. Một khả năng khác là các sợi neo cho phép phát hiện các lực cục bộ trong môi trường mô cục bộ và chúng có thể dùng để truyền tín hiệu ( 375 ). Sẽ cần thêm công việc trong lĩnh vực này để đưa ra kết luận chắc chắn về tầm quan trọng chức năng của các sợi neo này.

Cấu trúc ban đầu

Cấu trúc hệ bạch huyết được mô tả gồm mạch bạch huyết có các van thứ cấp để ngăn dòng chảy ngược vào hệ bạch huyết ban đầu. Ở các tế bào tiền thu thập, các tế bào nội mô hình lá sồi có thể vẫn còn hiện diện ở các vùng xa gần hệ bạch huyết ban đầu, nhưng ở các vùng gần hơn, các tế bào nội mô có hình dạng hình thoi hơn, tương tự như các tế bào nội mô tĩnh mạch ( 1221 ). Theo đó, các mối nối giữa các tế bào nội mô bắt đầu có biểu hiện liên tục của PECAM-1 và VE-cadherin, cho thấy rằng các mạch này có thể hoạt động như ống dẫn hơn là vị trí hình thành bạch huyết ( 61 ). Bởi vì không có lớp cơ trơn nên sự di chuyển của bạch huyết trong các cơ quan thu gom trước phụ thuộc rất nhiều vào áp lực dòng vào và dòng ra của từng phân đoạn.

Cấu trúc bạch huyết tổng hợp

Thành mạch bạch huyết góp có nội mô bên trong được bao quanh bởi một lớp tế bào cơ trơn tròn ở giữa. Hình 4 cho thấy một ví dụ về thành bạch huyết thu thập mạc treo chuột với các tế bào nội mô và cơ trơn được dán nhãn ( 568 ). Trong ví dụ này, các tế bào cơ trơn thường tạo thành một lớp liên tục, tuy nhiên cũng không hiếm trường hợp các vùng không liên tục cũng được quan sát thấy trong các trường hợp khác, đặc biệt là xung quanh van thứ cấp. Cấu hình này có thể khác nhau giữa các loài. Ví dụ, bạch huyết thu thập mạc treo của chuột lang đã được mô tả là có các tế bào cơ trơn chồng lên nhau định hướng theo hướng tròn ( 1109 ). Một ví dụ thú vị khác được báo cáo ở cơ hoành của chuột 6 tuần tuổi, trong đó hệ bạch huyết thu thập có cơ tròn nơi đặt các van trong lòng ruột, nhưng chủ yếu là cơ trơn dọc giữa các van ( 798 ). Khi các mạch bạch huyết tập hợp lại và trở nên lớn hơn, các lớp trung gian dày hơn cũng có thể xuất hiện. Ví dụ, trong hệ bạch huyết thu thập mạc treo bò lớn hơn, một cấu trúc có ba lớp tế bào cơ trơn đã được mô tả, với các lớp dọc bên trong và bên ngoài và một lớp tròn ở giữa ( 783 ). Các loại tế bào khác cũng có thể được xác định trên bề mặt của thành mạch bạch huyết thu thập, chẳng hạn như tế bào đuôi gai, đại thực bào và tế bào thần kinh ( 133 , 466 , 560 , 1178 , 1201 ). Ngoài ra, việc thu thập bạch huyết có thể có sự hỗ trợ vi tuần hoàn ở gần bên ngoài mạch máu, hoặc mạch máu trong lớp cơ trơn hoặc lớp cơ trơn, cung cấp oxy và chất dinh dưỡng ( 784 , 964 , 1178 ).

Hình 4. Hình ảnh kính hiển vi cho thấy các lớp nội mô, cơ trơn và lớp ngoại mạc của mạch bạch huyết mạc treo chuột. Bảng trên cùng hiển thị nhãn glycocalyx (màu đỏ) bằng BSI-Lectin-TRITC. Bảng giữa hiển thị Actin cơ trơn (màu xanh). Bảng dưới cùng hiển thị lớp phủ, cộng với các hạt nhân được dán nhãn màu trắng. Lưu ý hướng dọc của nhân nội mô so với nhân tế bào cơ trơn tròn. Các tế bào bổ sung, các sợi thần kinh và các mạch máu thường gặp ở lớp vỏ ngoài. Hình ảnh từ tài liệu tham khảo ( 568 ) với sự cho phép.

Cũng nổi bật trong việc thu thập bạch huyết là các van thứ cấp tuần hoàn tổ chức các mạch thành một chuỗi các ngăn nối tiếp (Hình 5). Trong hầu hết các trường hợp, đây là những van hai lá ngăn chặn dòng bạch huyết chảy ngược ( 196 , 665 , 964 ). Mỗi lá van bao gồm một lớp tế bào nội mô kép gấp nếp với các mặt đỉnh của chúng hướng ra xa nhau. Các mặt cơ bản của các tế bào nội mô van trong lòng được ngăn cách bởi một ma trận ngoại bào hỗ trợ bên trong có chứa các sợi đàn hồi ( 665 , 881 ). Trong một số trường hợp, van lá đơn đã được mô tả. Đây có thể đại diện cho van đang phát triển hoặc thoái lui. Trong các nghiên cứu ban đầu về hệ bạch huyết phổi được chia cắt, một cấu trúc giống như phễu đã được đề xuất ( 581 ). Trong các nghiên cứu ban đầu về hệ bạch huyết ở da bị cắt, các van đơn bào có thể là van mới phát triển đã được mô tả ( 235 ) và sau đó được xác nhận ( 944 ). Trong mọi trường hợp, van lá đơn dường như rất hiếm, ngoại trừ trong quá trình phát triển. Các van thứ cấp được đặt dọc theo chiều dài của mạch bạch huyết thu thập theo khoảng cách bán đều đặn, tạo thành các buồng. Mỗi khoang giữa hai van liên tiếp tạo thành một đơn vị co bóp chức năng, được gọi là hạch bạch huyết , có nghĩa là “tim bạch huyết” ( 703 ). Mỗi hạch bạch huyết có khả năng co bóp độc lập hoặc kết hợp với các hạch bạch huyết ở thượng nguồn và hạ lưu của nó ( 702 ). Sự co bóp phối hợp theo từng giai đoạn của các hạch bạch huyết, phối hợp với các van thứ cấp hoạt động bình thường, cho phép bơm bạch huyết nội tại một cách hiệu quả chống lại chênh lệch áp suất do trọng lực áp đặt ở một cá thể đứng. Chi tiết sẽ được thảo luận chi tiết hơn trong phần tiếp theo.

Hình 5. Van thứ cấp như được thấy trong một mạch bạch huyết thu thập mạc treo ruột chuột bị cô lập. Bình trong hình được đóng ống ở cả hai đầu và ngâm trong dung dịch không chứa Ca ²⁺ để nó được thư giãn hoàn toàn (A). Khi áp suất chất lỏng trong cả hai pipet bằng nhau thì van ở vị trí mở (B)

• Khi áp suất chất lỏng trong pipet dòng ra (phía bên phải) tăng cao hơn áp suất của pipet dòng vào (phía bên trái), van sẽ đóng lại. Những hình ảnh được thu được trong phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Joshua Scallan.

Không giống như các mạch bạch huyết ban đầu và các bộ thu thập trước, mạng lưới mạch bạch huyết thu thập được tổ chức nhất quán hơn dưới dạng cây nhị phân. Tại mỗi điểm phân nhánh của mạng lưới, thường có một hoặc hai van thứ cấp ( 665 ). Các mạng kết nối với nhau có thể được quan sát thấy, nhưng ít phổ biến hơn. Mạng lưới các mạch bạch huyết thu thập trước nút (hướng tâm) dẫn đến các hạch bạch huyết. Nhiều mạch bạch huyết thu thập trước nút có thể chảy vào một hạch bạch huyết. Thông thường, nhưng không phải trong mọi trường hợp, một nút sau (tách) thu thập bạch huyết sẽ thoát ra khỏi nút.

Các thân bạch huyết lớn hơn cũng có cấu trúc bạch huyết thu thập tổng quát tương tự, nhưng có sự khác biệt về chức năng với các thân nhỏ hơn. Thân ruột và các thân bạch huyết vùng thắt lưng dưới đổ vào bể chứa nhũ trấp, ở đáy ống ngực. Các thân bạch huyết ngoại vi khác từ hầu hết các bộ phận của cơ thể cũng đổ vào ống ngực. Bạch huyết phát sinh từ ngực trên bên phải, cánh tay phải, bên phải đầu và cổ, và trong một số trường hợp thùy dưới phổi trái đổ vào ống bạch huyết phải ( 1178 ), mặc dù trong một số trường hợp có các nhánh từ trong lồng ngực. các cơ quan vào ống ngực ( 912 ). Ống ngực đổ vào tĩnh mạch dưới đòn trái, trong khi ống bạch huyết phải đổ vào tĩnh mạch dưới đòn phải ( 1178 ).

Dấu hiệu miễn dịch của nội mô bạch huyết

Việc phát hiện ra một số protein thường được tìm thấy trên các tế bào nội mô bạch huyết chứ không phải ở tế bào nội mô máu đã hỗ trợ: 1) phân lập hai loại tế bào rộng rãi này để nghiên cứu nuôi cấy và 2) xác định mạch bạch huyết dễ dàng hơn bằng cách dán nhãn miễn dịch huỳnh quang. Những dấu hiệu này bao gồm một điểm tương đồng của gen thịnh vượng của gen Drosophila melanogaster homeobox, được gọi là thịnh vượng homeobox protein 1 (PROX1 hoặc Prox1; viết tắt tương ứng cho protein của người và động vật gặm nhấm), thụ thể hyaluronan nội mô mạch bạch huyết 1 (LYVE1 hoặc Lyve1), yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu thụ thể-3 (VEGFR3 hoặc Vegfr3) và podoplanin. Tất cả đều đã được chứng minh là dấu hiệu hữu ích, tuy nhiên không chỉ có tác dụng chọn lọc đối với các tế bào nội mô bạch huyết. Do đó, chúng thường được sử dụng kết hợp với nhau hoặc với chất đánh dấu nội mô.

Gen Prox1 mã hóa yếu tố phiên mã hạt nhân được mô tả là gen kiểm soát chính cho phép biểu hiện các dấu hiệu nội mô bạch huyết ( 1139 ). Prox1 được biểu hiện cao ở các tế bào bạch huyết và tiền thu thập ban đầu (Hình 6). Trong việc thu thập bạch huyết, nơi lớp tế bào nội mô có mức độ màng đáy lớn hơn và được bao quanh bởi lớp tế bào cơ trơn bên ngoài, biểu hiện Prox1 thấp hơn nhiều ( 1169 ). Tuy nhiên, biểu hiện Prox1 rất cao trong các tế bào nội mô của van thứ cấp trong hệ bạch huyết thu thập, trong đó biểu hiện FOXC2, một chất điều hòa quan trọng nhận dạng tế bào van ( 859 ), cũng rất cao ( 944 ). Mặc dù là dấu hiệu đáng tin cậy của các tế bào nội mô bạch huyết, Prox1 có thể được phát hiện ở các loại tế bào không nội mô khác. Chúng bao gồm nội mô van tim, biểu mô tuyến tụy, tế bào gan, tế bào ống mật, tế bào thần kinh nội tiết tủy thượng thận, tế bào megakaryocytes, tế bào cơ tim, tế bào cơ xương/tế bào vệ tinh và tiểu cầu ( 916 , 1081 ).

Hình 6. Các dấu hiệu kháng nguyên của nội mô bạch huyết có các kiểu ghi nhãn khác nhau ở bạch huyết ban đầu, các bộ phận thu thập trước, các mạch bạch huyết thu thập và các van trong lòng mạch. Trong mạng lưới bạch huyết ban đầu (mao mạch bạch huyết), nồng độ Prox1, podoplanin và Lyve1 tương đối cao được phát hiện, cộng với các tế bào nội mô này cũng dương tính với Vegfr3. Trong Precollectors, các tế bào nội mô dương tính với Prox1, Lyve1 và có hàm lượng podoplanin có thể phát hiện được tương đối thấp. Thu thập nội mô bạch huyết dương tính với Prox1 và podoplanin, với reelin ngoại bào nằm giữa nội mô và lớp cơ trơn. Nội mô của van bạch huyết trong lòng (van thứ cấp) có hàm lượng Prox1 và FoxC2 cao, đồng thời cũng là nhãn tích cực của podoplanin, Lyve1 và Vegfr3.

LYVE1 là một glycoprotein màng tích hợp quan trọng cho việc di chuyển tế bào ( 65 ). Biểu hiện của LYVE1 cao nhất ở bạch huyết ban đầu, trong khi đó nó thấp hoặc thậm chí không thể phát hiện được ở bạch huyết thu thập ( 633 , 646 , 1122 , 1169 ). Gần đây, LYVE1 đã được sử dụng thành công làm chất đánh dấu để phân loại và nuôi cấy tế bào nội mô bạch huyết ở da chuột ( 1068 ). Mặc dù nhìn chung là một dấu hiệu tốt cho nội mô bạch huyết, LYVE1 cũng đã được phát hiện trên các đại thực bào và nội mô hình sin ở gan và lá lách ( 732 ).

VEGFR3, còn được gọi là FLT4, là dấu hiệu kháng nguyên đầu tiên được sử dụng để xác định nội mô bạch huyết ( 478 , 502 , 505 ). VEGFR3 là một thụ thể tyrosine kinase cho cả VEGF-C và VEGF-D làm trung gian cho quá trình tạo mạch bạch huyết ( 518 , 831 , 832 ). Nó được sử dụng rộng rãi để xác định các tế bào nội mô bạch huyết trước khi phát hiện ra các dấu hiệu khác. Biểu hiện của nó thường cao hơn ở bạch huyết ban đầu và thấp hơn ở bạch huyết thu thập. Trong quá trình phát triển, VEGFR3 cũng có thể được tìm thấy trên các mạch máu.

Podoplanin ban đầu được mô tả trên tế bào nang ở thận chuột dưới dạng glycoprotein xuyên màng loại chất nhầy ( 123 ), và sau đó được phát hiện là có khả năng xác định các mao mạch bạch huyết một cách đáng tin cậy ( 124 ). Podoplanin đã được chứng minh là mục tiêu hữu ích để phân loại quần thể tế bào nội mô bạch huyết ( 558 ) và hiện đang được sử dụng thương mại để sản xuất nuôi cấy tế bào nội mô bạch huyết. Sự biểu hiện của Podoplanin vẫn tồn tại trong mạng lưới bạch huyết ( 1122 , 1169 ). Tuy nhiên, một báo cáo gợi ý rằng có những tế bào nội mô có biểu hiện podoplanin thấp trong các bộ thu thập trước góp phần di chuyển các tế bào CCR10+ T ( 1138 ).

Các kiểu biểu hiện của các protein này đã dẫn đến sự phát triển gần đây của chuột biến đổi gen được sử dụng làm phóng viên hoặc để xóa, đột biến hoặc bổ sung có chọn lọc các gen trong các tế bào nội mô bạch huyết ( 96 , 188 , 447 , 475 , 817 ). Vì vậy, hai loại protein đáng chú ý khác cũng cần được đề cập ở đây. Đầu tiên, FOXC2, như đã đề cập ở trên, cần thiết cho sự trưởng thành của van và được biểu hiện có chọn lọc ở nội mô van bạch huyết ở người trưởng thành ( 944 ). Thứ hai, sự biểu hiện của reelin glycoprotein ngoại bào rất cao trong việc thu thập bạch huyết. Những con chuột thiếu reelin bị suy giảm sự trưởng thành của các mạch bạch huyết thu thập và do đó duy trì biểu hiện cao của Lyve1 với độ bao phủ cơ trơn bị suy giảm ( 633 ).

​Danh mục tài liệu tham khảo của báo cáo.