Thymus

Makroskopie

Der Thymus besteht aus zwei asymmetrischen Lappen, die miteinander in Verbindung stehen. Er liegt im oberen vorderen Mediastinum und reicht vom Oberrand des Sternums bis zum Knorpel der 4. Rippe. Der Thymus liegt vor der Aorta, der Vena cava superior, den Venae brachiocephalicae und dem Herzbeutel.

Angaben zum Volumen und Gewicht des Thymus variieren in der Literatur. Häufig wird angegeben, dass der Thymus beim Neugeborenen ca. 10 bis 15 g wiegt und in der Pubertät einen Höhepunkt von 35 bis 50 g erreicht. Davon abweichend findet man in der Literatur auch folgende Angaben:^[1]

• Ende 1. Lebensjahr: Maximum mit Volumen von 27 cm³ und 27 g
• Jugendalter: 21 cm³ und 21 g
• hohes Alter: 20 cm³ und 18 g

Mit zunehmendem Alter verfettet der Thymus (Thymusinvolution) und bildet sich im Laufe der Jahre zunehmend zurück, so dass er beim Erwachsenen makroskopisch meist nicht mehr klar abgegrenzt werden kann (Thymusfettkörper). Der Anteil der Rinde nimmt bis zum 40. Lebensjahr linear ab, anschließend zeigt sich nur noch ein geringer Abfall. Selbst im hohen Alter sind jedoch Reste von Mark und Rinde erkennbar.

Entsprechend der histologischen Entwicklung des Thymus unterscheidet man zwischen drei Stadien:

• Thymus epithelialis (Embryo)
• Thymus lymphaticus (Geburt bis zur Pubertät)
• Thymus adiposus bzw. Corpus adiposum retrosternale (nach der Pubertät bzw. Erwachsenenalter)

Verschiedene Hormone haben einen Einfluss auf das Thymuswachstum: Androgene und Östrogene wirken hemmend, Somatotropin wirkt fördernd. Weiterhin senken Glukokortikoide die Zahl der Thymuszellen und das Thymusvolumen.

Gefäßversorgung

Die arterielle Versorgung des Thymus erfolgt über die Rami thymici aus der Arteria thoracica interna und der Arteria thyroidea inferior. Das venöse Blut fließt über die Venae thymicae in die Venae brachiocephalicae.

Die arteriellen Äste dringen über Bindegewebssepten in die Mark-Rinden-Grenze vor, verzweigen sich dort und versorgen sowohl das Mark als auch die Rinde. In diesem Bereich finden sich Hochendothelvenolen, die der Diapedese von Lymphozyten dienen. Während die Kapillaren im Markbereich für Fremdantigene permeabel sind, findet sich in der Rinde die sogenannte Blut-Thymus-Schranke. Sie wird aus dem Endothel der Gefäßwände, der perivaskulären Bindegewebshülle sowie einer Schicht aus Thymusepithelzellen gebildet. Ihre funktionelle Bedeutung ist noch nicht abschließend geklärt.

Lymphgefäße

Der Thymus enthält keine afferenten Lymphbahnen. Die efferenten Bahnen verlaufen vom Mark über Bindegewebssepten zu den mediastinalen Lymphknoten. Somit können reife Lymphozyten nicht nur über Blutgefäße, sondern auch über Lymphgefäße den Thymus verlassen.

Innervation

Der Thymus wird sympathisch (Halsganglien des Truncus sympathicus) sowie über den Nervus laryngeus recurrens des Nervus vagus parasympathisch innerviert. Diese vegetative Nervenfasern dringen über Bindegewebssepten zu den Blutgefäßen, lymphatischen Zellen und Thymusepithelzellen vor. Sie vermitteln wahrscheinlich neuroimmunologische Effekte.

Der Thymus ist von einer Organkapsel aus kollagenem Bindegewebe umgeben. Im fetalen Thymus ist die Gliederung in Rinde und Mark deutlich erkennbar. Die dunklere Rindenzone ist von speziellen Epithelzellen, den Ammenzellen, geprägt sowie von dicht gelagerten, unreifen Lymphozyten (Thymozyten), die sich hier differenzieren. Die Rinde ist durch Einstülpungen der Organkapsel in Pseudoläppchen gegliedert.

Im helleren Mark befinden sich reife T-Lymphozyten, Makrophagen, Mastzellen, interdigitierende dendritische Zellen, Fibroblasten und Epithelzellen. Letztere lagern sich häufig zwiebelschalenartig aneinander und bilden so die sog. Hassall-Körperchen. Diese Strukturen spielen vermutlich für die Differenzierung von regulatorischen T-Zellen eine Rolle.

Die Thymusepithelzellen werden entsprechend ihrer Lokalisation in kortikale (cTECs) und medulläre Thymusepithelzellen (mTECs) differenziert. Aufgrund ihrer netzartigen Anordnung nennt man sie auch retikuläre Epithelzellen (RECs). Sie haben sehr heterogene Eigenschaften, die genau auf die komplexen Abläufe der T-Zell-Reifung abgestimmt sind. Insgesamt werden bis zu 6 Typen von Thymusepithelzellen unterschieden, wobei sie z.T. unterschiedliche Differenzierungsstadien darstellen. Durch das Vorliegen von Epithelzellen und Lymphozyten wird der Thymus auch als lymphoepitheliales Organ bezeichnet.

Im Bereich des kortikomedullären Übergangs finden sich vereinzelt auch (meist quergestreifte) Muskelzellen, die als Myoidzellen bezeichnet weden. Ihre Funktion ist derzeit (2022) unklar.

Der Thymus entwickelt sich sowohl aus dem Endoderm der 3. und 4. Schlundtasche sowie teilweise aus dem Ektoderm der 3. Schlundfurche. Die Organkapsel sowie die Gefäße sind mesodermalen Ursprungs.

Die paarigen, schlauchartigen Aussackungen (Primordialthymus) wandern in der 4. Embryonalwoche nach kaudal und verlieren in der 6. Woche die Verbindung zur Schlundtasche. Die beiden Anteile legen sich aneinander, ohne zu verschmelzen. Dabei kann versprengtes Gewebe zwischen den Halseingeweiden verbleiben (zervikale Nebenthymi).

Bis zur 8. Embryonalwoche besteht die Thymusanlage nur aus Epithelzellen. Anschließend wandern lymphozytäre Vorläuferzellen ein, die dem Dottersack, der fetalen Leber und postnatal dem Knochenmark entstammen. Im weiteren Verlauf wird der embryonale Thymus von sog. ektomesenchymalen Zellen umgeben, die der Neuralleiste entstammen und somit auch ektodermalen Ursprungs sind. Die Mesenchymzellen sind mitverantwortlich für die weitere Proliferation und Differenzierung der Epithelzellen.

Die Differenzierung in Rinde und Mark beginnt in der 12. Entwicklungswoche und ist in der 17. Woche abgeschlossen. Die Epithelzellen des Kortex sind endodermalen Ursprungs, die medullären Thymusepithelzellen und eine direkt unter der Organkapsel liegende Zellschicht entstammen dem Ektoderm.

Der Thymus dient der Ausreifung und Differenzierung der T-Lymphozyten sowie der Elimination unbrauchbarer T-Zellen. Während der Fetalzeit wandern Lymphozyten aus dem Knochenmark in den Thymus ein und erhalten hier durch Interaktion mit Thymusepithelzellen ihre immunologische Prägung. Dieser Prozess wird als Thymopoese bezeichnet. Hier finden zwei Selektionsschritte statt:

• Positive Selektion: Unter positiver Selektion versteht man die Selektion von Thymozyten durch kortikale Thymusepithelzellen. Sie präsentieren Peptide im Komplex mit MHC-Molekülen auf ihrer Oberfläche und erkennen, mit welcher Affinität die noch unreifen T-Zellen an diese Peptid/MHC-Komplexe binden. Bei Erkennung einer mittleren Affinität wird ein positives Wachstumssignal generiert, welches das Überleben der betreffenden Zellen sichert. Je nachdem, ob MHC-Klasse-I- oder MHC-Klasse-II-Komplexe erkannt werden, entstehen dabei CD8+ oder CD4+-T-Zellen. Alle anderen Thymozyten, die nicht oder mit zu geringer Affinität binden, erhalten keine Wachstumssignale und verenden durch "death by neglect".
• Negative Selektion: Positiv selektierte Thymozyten, die körpereigene Peptide binden, werden im Rahmen der negativen Selektion apoptotisch abgebaut. Dabei spielt der Transkriptionsfaktor AIRE sowie Makrophagen, dendritische Zellen und medulläre Thymusepithelzellen eine entscheidende Rolle.

Bei den Selektionsabläufen sterben mehr als 90 % der T-Zellen. Der Rest verlässt den Thymus als naive T-Lymphozyten, die zu diesem Zeitpunkt noch keinen Kontakt zu Antigenen hatten. Sie wandern über das Blut in die sekundär lymphatischen Organe (Milz, Lymphknoten, Tonsillen, MALT) und stehen dort in den T-Zell-Regionen im Dienste der Immunabwehr. Die Blut-Thymus-Schranke in der Rinde soll während der Ausreifung den Kontakt zu körperfremden Antigenen verhindern.

Für die Reifung der T-Zellen entscheidend sind:

• enger Zellkontakt und Interaktion zwischen Epithelzellen und T-Zellen durch Interleukine und Chemokine
• Gewebehormone, die vom Thymusepithel gebildet werden: Thymomodulin, Thymostimulin (TP-1), Thymopentin (TP-5), Thymus-Serum-Faktor (THF) und Thymosine (z.B. Thymosin α1, Thymosin β4)

Anfangs sind die Prä-T-Zellen CD4- und CD8-negativ. Die Zellen "durchwandern" die einzelnen Schichten des Thymus und differenzieren sich zunehmend. Im Bereich der kortikomedullären Grenze tragen die Thymozyten sowohl das CD4- als auch das CD8-Antigen. Nach der Selektion enthalten die T-Zellen nur eines der beiden Oberflächenantigene und verlassen die Thymusmedulla.

siehe auch: Thymopoese

Erkrankungen

Zu den Erkrankungen des Thymus zählen unter anderem:

• Aplasie (i.R. des DiGeorge-Syndroms)
• Thymusdysplasie
• Thymushyperplasie, Thymushypoplasie
• Thymitis
• Thymom, Thymuskarzinom
• Myasthenia gravis

Pharmakologie

Die therapeutische Wirkung der vom Thymus gebildeten Peptidhormone ist zur Zeit (2022) Gegenstand der klinischen Forschung.

• Bildquelle Podcast: © Fabien Maurin / Unsplash