Кроветворение (синоним гемопоэз) - это процесс образования, развития и созревания форменных элементов крови: эритроцитов (эритропоэз), лейкоцитов (лейкопоэз), (тромбопоэз). У кроветворение начинается в желточном мешке; со 2-го месяца эту функцию берет на себя , а с 4-го месяца возникает костномозговое кроветворение, которое к моменту рождения полностью вытесняет печеночное. Как в печени, так и в костном мозге происходит образование эритроцитов, гранулоцитов и тромбоцитов. Лимфоциты появляются лишь на 4-м месяце, когда образуются лимфатические узлы; начинает их продуцировать только после рождения. Красные кровяные клетки первых 3 месяцев - мегалобласты (крупные ядерные клетки, превращающиеся при созревании в крупные - мегалоциты) постепенно сменяются нормобластами, дающими начало нормальным эритроцитам. Во внеутробной жизни мегалобластический (эмбриональный) тип кроветворения возникает при пернициозной анемии и сходных с ней заболеваниях. К моменту рождения плода устанавливается окончательный характер кроветворения. У ребенка оно в принципе не отличается от кроветворения взрослого. До 4-летнего возраста лимфопоэз более активен, чем гранулопоэз, затем наступает обычное для взрослых их соотношение.
Родоначальником всех кровяных элементов является первичная кровяная - гемоцитобласт (см. цветную таблицу). Из него в костном мозге развиваются проэритробласты, дающие начало образованию эритроцитов, миелобласты, из которых образуются все гранулоциты (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы), монобласты - родоначальники моноцитов и мегакариобласты, являющиеся источником образования тромбоцитов. В лимфоидных органах гемоцитобласт превращается в лимфобласт - родоначальник лимфоцитов. Имеется также другая теория, которая предполагает существование так называемые стволовой клетки, функционирующей как родоначальная клетка кроветворения. Это понятие функциональное. Стволовой клеткой может быть элемент, потентный к кроветворению: ретикулярная, лимфоидно-ретикулярная клетка, лимфоцит; гемоцитобласт же рассматривается как одна из фаз клеточного развития от стволовой до зрелой клетки крови. Из клеток ретикулярной костного мозга образуются плазмоциты - клетки, наряду с лимфоцитами вырабатывающие и играющие важную роль в защите организма от инфекций. Созревание клеток происходит на месте кроветворения, в норме в периферическую кровь поступают только зрелые клетки. Клеточный состав крови и представляет собой систему, находящуюся в здоровом организме в динамическом равновесии: происходящее непрерывно разрушение форменных элементов уравновешивается соответствующим кроветворением. Такое равновесие поддерживается комплексом регуляторных механизмов. На кроветворение влияют центральная и , ряд гормонов, витаминов и специальных факторов кроветворения (см. Касла факторы, Цианокобаламин). При патологических состояниях одни факторы (кровопотеря, гемолиз, недостаток кислорода в крови, некоторых микробов) стимулируют кроветворение, другие (недостаток железа, факторов Касла, гиперспленизм, лучевые поражения, токсины ряда вирусов) тормозят его.
Схема развития кровяных клеток во внеутробной жизни
Кроветворение (гемоцитопоэз) — процесс образования форменных элементов крови.
Различают два вида кроветворения.
Миелоидное кроветворение:
эритропоэз;
гранулоцитопоэз;
тромбоцитопоэз;
моноцитопоэз.
N-лимфоидное кроветворение:
Т-лимфоцитопоэз;
В-лимфоцитопоэз.
Кроме того, гемопоэз подразделяется на два периода:
эмбриональный;
постэмбриональный.
Эмбриональный период гемопоэза приводит к образованию крови как ткани и потому представляет собой гистогенез крови. Постэмбриональный гемопоэз представляет собой процесс физиологической регенерации крови как ткани.
Эмбриональный период гемопоэза осуществляется поэтапно, сменяя разные органы кроветворения. В соответствии с этим эмбриональный гемопоэз подразделяется на три этапа:
желточный;
гепато-тимусо-лиенальный;
медулло-тимусо-лимфоидный.
Желточный этап осуществляется в мезенхиме желточного мешка, начиная со 2-3-ей недели эмбриогенеза, с 4-ой недели он снижается и к концу 3-го месяца полностью прекращается. Процесс кроветворения на этом этапе осуществляется следующим образом, вначале в мезенхиме желточного мешка, в результате пролиферации мезенхимальных клеток, образуются "кровяные островки", представляющие собой очаговые скопления отростчатых мезенхимальных клеток. Затем происходит дифференцировка этих клеток в двух направлениях (дивергентная дифференцировка):
периферические клетки островка уплощаются, соединяются между собой и образуют эндотелиальную выстилку кровеносного сосуда;
центральные клетки округляются и превращаются в стволовые клетки.
Из этих клеток в сосудах, то есть интраваскулярно, начинается процесс образования первичных эритроцитов (эритробластов, мегалобластов). Однако часть стволовых клеток оказывается вне сосудов (экстраваскулярно) и из них начинают развиваться зернистые лейкоциты, которые затем мигрируют в сосуды.
Наиболее важными моментами желточного этапа являются:
образование стволовых клеток крови;
образование первичных кровеносных сосудов.
Несколько позже (на 3-ей неделе) начинают формироваться сосуды в мезенхиме тела зародыша, однако они являются пустыми щелевидными образованиями. Довольно скоро сосуды желточного мешка соединяются с сосудами тела зародыша, по этим сосудам стволовые клетки мигрируют в тело зародыша и заселяют закладки будущих кроветворных органов (в первую очередь печень), в которых затем и осуществляется кроветворение.
Гепато-тимусо-лиенальный этап гемопоэза осуществляется в начале в печени, несколько позже в тимусе (вилочковой железе), а затем и в селезенке. В печени происходит (только экстраваскулярно) в основном миелоидное кроветворение, начиная с 5-ой недели и до конца 5-го месяца, а затем постепенно снижается и к концу эмбриогенеза полностью прекращается. Тимус закладывается на 7-8-й неделе, а несколько позже в нем начинается Т-лимфоцитопоэз, который продолжается до конца эмбриогенеза, а затем в постнатальном периоде до его инволюции (в 25-30 лет). Процесс образования Т-лимфоцитов в этот момент носит название антиген независимая дифференцировка. Селезенка закладывается на 4-й неделе, с 7-8 недели она заселяется стволовыми клетками и в ней начинается универсальное кроветворение, то есть и миелоилимфопоэз. Особенно активно кроветворение в селезенке протекает с 5-го по 7-ой месяцы внутриутробного развития плода, а затем миелоидное кроветворение постепенно угнетается и к концу эмбриогенеза (у человека) оно полностью прекращается. Лимфоидное же кроветворение сохраняется в селезенке до конца эмбриогенеза, а затем и в постэмбриональном периоде.
Следовательно, кроветворение на втором этапе в названных органах осуществляется почти одновременно, только экстраваскулярно, но его интенсивность и качественный состав в разных органах различны.
Медулло-тимусо-лимфоидный этап кроветворения. Закладка красного костного мозга начинается со 2-го месяца, кроветворение в нем начинается с 4-го месяца, а с 6-го месяца он является основным органом миелоидного и частично лимфоидного кроветворения, то есть является универсальным кроветворным органом. В то же время в тимусе, в селезенке и в лимфатических узлах осуществляется лимфоидное кроветворение. Если красный костный мозг не в состоянии удовлетворить возросшую потребность в форменных элементах крови (при кровотечении), то гемопоэтическая активность печени, селезенки может активизироваться — экстрамедуллярное кроветворение.
Постэмбриональный период кроветворения — осуществляется в красном костном мозге и лимфоидных органах (тимусе, селезенке, лимфатических узлах, миндалинах, лимфоидных фолликулах).
Сущность процесса кроветворения заключается в пролиферации и поэтапной дифференцировке стволовых клеток в зрелые форменные элементы крови.
I. Кровь - внутренняя среда организма. Состав и функции крови.
Состав. Кровь является жидкой тканью, составляющей внутренней среды организма, которой отводится большая роль в жизнедеятельности. Общее количество крови в организме человека колеблется в пределах 1/11-1/13 общей массы тела (около 7%) и составляет в абсолютных цифрах 4,5-5 литров. Кровь здорового человека состоит на 55% из жидкой части (плазмы) и на 45% представлена различными форменными элементами (гематокритное число).
Удельный вес от 1050 до 1060, Рh - слабощелочная (Рh - 7,4) близкая к нейтральной. Жидкая часть крови - плазма (содержит фибриноген, сыворотка без него) содержит белки, углеводы, липиды, гормоны, витамины, ферменты, электролиты (минеральные вещества), растворённые газы, промежуточные продукты обмена веществ.
Клеточные элементы представляют: эритроциты (красные кровяные тельца), лейкоциты (белые кровяные тельца), тромбоциты (кровяные пластинки, самые маленькие элементы крови).
дыхательная - перенос О 2 (кислорода) к тканям и органам из лёгких и вынос из них для выведения из организма СО 2 (углекислого газа0;
транспортная (питательная) - доставка к отдельным частям тела и органам питательных веществ;
выделительная (экскреторная) - удаление из организма конечных продуктов продукта распада: креатинин, мочевина, аммиак и т.д.;
поддержание постоянства внутренней среды организма (гомеостаза); даже самое незначительное колебание кислотно-щелочного равновесия (нарушение баланса между содержанием кислоты и щёлочи в крови в ту или иную сторону) оказывает влияние на активность ферментов, изменяется скорость биохимических процессов; изменение кислотности крови (содержание кислоты и щелочных веществ) при Рh выше 7,8 или ниже 6,8 уже несовместимо с жизнью;
защитная - иммунологические реакции (выработка антител), участие в фагоцитозе;
способность свёртываться (образовывать сгусток) при повреждении сосуда.
II. Понятие о гемопоэзе, периодах кроветворения.
Кроветворение (гемопоэз) представляет собой серию клеточных дифференцировок, составляющих процесс образования зрелых клеток периферической крови (по Л.И. Воробьёву). Зрелые клетки крови различаются (дифференцированы) по структуре и функциям.
Созревание клеток крови, специализация является основным процессом в кроветворении. В этом процессе важна способность кроветворных клеток к делению, т.е. их высокая пролиферативная способность.
Благодаря способности к делению кроветворных клеток некоторое их количество ежесуточно разрушается в организме в норме.
Таким образом, система крови это постоянно обновляющаяся (регенерирующая) система клеток. Количество клеток крови у человека в норме находится на постоянном уровне.
Периоды кроветворения.
Процесс кроветворения начинается в конце 2-й начале 3-й недели развития эмбриона человека. Сначала гемопоэз происходит в желточном мешке, затем в печени и перед рождением - в красном костном мозге. Костный мозг остаётся основным органом кроветворения на протяжении всей жизни человека. Такие органы как печень, селезёнка, лимфатические узлы, тоже являются местом образования всех форменных элементов крови в эмбриогенезе. Поэтому в этих органах, где имеются все условия для кроветворения возникают очаги внекостно-мозгового образования клеток крови при лейкозах, тяжёлых анемиях. Эти органы увеличиваются при этих заболеваниях, и их называют факультативными органами кроветворения.
После рождения кроветворение делится на миелопоэз (костно-мозговое кроветворение) и лимфопоэз. В костном мозге образуются эритроциты (эритропоэз), гранулоциты (гранулоцитопоэз), моноциты (моноцитопоэз), тромбоциты (тромбоцитопоэз) и частичные лимфоциты. В костном мозге образуются и функционируют клетки-предшественницы. К моменту рождения человека селезёнка и лимфатические узлы (которые в период эмбрионального кроветворения являлись местом образования всех форменных элементов крови) становятся органами, в которых образуются только лимфоидные клетки. В органах лимфоидной системы (вилочковая железа, селезёнка, лимфатические узлы) образуются Т-лимфоциты. В-лимфоциты и NK-клетки (естественные киллеры).
(лейкопоэз) и тромбоцитов (тромбоцитопоэз).
У взрослых животных он совершается в красном костном мозге, где образуются эритроциты, все зернистые лейкоциты, моноциты, тромбоциты, В-лимфоциты и предшественники Т-лимфоцитов. В тимусе проходит дифференцировка Т-лимфоцитов, в селезенке и лимфатических узлах — дифференцировка В-лимфоцитов и размножение Т-лимфоцитов.
Общей родоначальной клеткой всех клеток крови является полипотентная стволовая клетка крови, которая способна к дифференцировке и может дать начало роста любым форменным элементам крови и способна к длительному самоподдержанию. Каждая стволовая кроветворная клетка при своем делении превращается в две дочерние клетки, одна из которых включается в процесс пролиферации, а вторая идет на продолжение класса полипотентных клеток. Дифференцировка стволовой кроветворной клетки происходит под влиянием гуморальных факторов. В результате развития и дифференцировки разные клетки приобретают морфологические и функциональные особенности.
Эритропоэз проходит в миелоидной ткани костного мозга. Средняя продолжительность жизни эритроцитов составляет 100-120 сут. В сутки образуется до 2 * 10 11 клеток.
Рис. Регуляция эритропоэза
Регуляция эритропоэза осуществляется эритропоэтинами, образующимися в почках. Эритропоэз стимулируется мужскими половыми гормонами, тироксином и катехоламинами. Для образования эритроцитов нужны витамин В 12 и фолиевая кислота, а также внутренний фактор кроветворения, который образуется в слизистой оболочке желудка, железо, медь, кобальт, витамины. В нормальных условиях продуцируется небольшое количество эритропоэтина, который достигает клеток красного мозга и взаимодействует с рецепторами эритропоэтина, в результате чего изменяется концентрация в клетке цАМФ, что повышает синтез гемоглобина. Стимуляция эритропоэза осуществляется также под влиянием таких неспецифических факторов, как АКТГ, глюкокортикоиды, катехоламины, андрогены, а также при активации симпатической нервной системы.
Разрушаются эритроциты путем внутриклеточного гемолиза мононуклеарами в селезенке и внутри сосудов.
Лейкопоэз происходит в красном костном мозге и лимфоидной ткани. Этот процесс стимулируется специфическими ростовыми факторами, или лейкопоэтинами, которые воздействуют на определенные предшественники. Важную роль в лейкопоэзе играют интерлейкины, которые усиливают рост базофилов и эозинофилов. Лейкопоэз также стимулируется продуктами распада лейкоцитов и тканей, микроорганизмами, токсинами.
Тромбоцитопоэз регулируется тромбоцитопоэтинами, образующимися в костном мозге, селезенке, печени, а также интерлейкинами. Благодаря тромбоцитопоэтинам регулируется оптимальное соотношение между процессами разрушения и образования кровяных пластинок.
Гемоцитопоэз и его регуляция
Гемоцитопоэз (гемопоэз, кроветворение) - совокупность процессов преобразования стволовых гемопоэтических клеток в разные типы зрелых клеток крови (эритроцитов — эритропоэз, лейкоцитов — лейкопоэз и тромбоцитов — тромбоцитопоэз), обеспечивающих их естественную убыль в организме.
Современные представления о гемопоэзе, включающие пути дифференциации полипотентных стволовых гемопоэтических клеток, важнейшие цитокины и гормоны, регулирующие процессы самообновления, пролиферации и дифференциации полипотентных стволовых клеток в зрелые клетки крови представлены на рис. 1.
Полипотентные стволовые гемопоэтические клетки находятся в красном костном мозге и способны к самообновлению. Они могут также циркулировать в крови вне органов кроветворения. ПСГК костного мозга при обычной дифференциации дают начало всем типам зрелых клеток крови — эритроцитам, тромбоцитам, базофилам, эозинофилам, нейтрофилам, моноцитам, В- и Т-лимфоцитам. Для поддержания клеточного состава крови на должном уровне в организме человека ежесуточно образуется в среднем 2,00 . 10 11 эритроцитов, 0,45 . 10 11 нейтрофилов, 0,01 . 10 11 моноцитов, 1,75 . 10 11 тромбоцитов. У здоровых людей эти показатели достаточно стабильны, хотя в условиях повышенной потребности (адаптация к высокогорью, острая кровопотеря, инфекция) процессы созревания костномозговых предшественников ускоряются. Высокая пролиферативная активность стволовых гемопоэтических клеток перекрывается физиологической гибелью (апоптозом) их избыточного потомства (в костном мозге, селезенке или других органах), а в случае необходимости и их самих.
Рис. 1. Иерархическая модель гемоцитопоэза, включающая пути дифференциации (ПСГК) и важнейшие цитокины и гормоны, регулирующие процессы самообновления, пролиферации и дифференциации ПСГК в зрелые клетки крови: А — миелоидная стволовая клетка (КОЕ-ГЭММ), являющаяся предшественницей моноцитов, гранулоцитов, тромбоцитов и эротроцитов; Б — лимфоидная стволовая клетка-предшественница лимфоцитов
Подсчитано, что каждый день в организме человека теряется (2-5) . 10 11 клеток крови, которые замешаются на равное количество новых. Чтобы удовлетворить эту огромную постоянную потребность организма в новых клетках, гемоцитопоэз не прерывается в течение всей жизни. В среднем у человека за 70 лет жизни (при массе тела 70 кг) образуется: эритроцитов — 460 кг, гранулоцитов и моноцитов — 5400 кг, тромбоцитов — 40 кг, лимфоцитов — 275 кг. Поэтому кроветворные ткани рассматриваются как одни из наиболее митотически активных.
Современные представления о гемоцитопоэзе базируются на теории стволовой клетки, основы которой были заложены русским гематологом А.А. Максимовым в начале XX в. Согласно данной теории, все форменные элементы крови происходят из единой (первичной) полипотентной стволовой гемопоэтической (кроветворной) клетки (ПСГК). Эти клетки способны к длительному самообновлению и в результате дифференциации могут дать начало любому ростку форменных элементов крови (см. рис. 1.) и одновременно сохранять их жизнеспособность и свойства.
Стволовые клетки (СК) являются уникальными клетками, способными к самообновлению и дифференцировке не только в клетки крови, но и в клетки других тканей. По происхождению и источнику образования и выделения СК разделяют на три группы: эмбриональные (СК эмбриона и тканей плода); региональные, или соматические (СК взрослого организма); индуцированные (СК, полученные в результате репрограммирования зрелых соматических клеток). По способности к дифференцировке выделяют тоти-, плюри-, мульти- и унипотентные СК. Тотипотентная СК (зигота) воспроизводит все органы эмбриона и структуры, необходимые для его развития (плаценту и пуповину). Плюрипотентная СК может быть источником клеток, производных любого из трех зародышевых листков. Мульти (поли) потентная СК способна образовывать специализированные клетки нескольких типов (например клетки крови, клетки печени). Унипотентная СК в обычных условиях дифференцируется в специализированные клетки определенного типа. Эмбриональные СК являются плюрипотентными, а региональные — полипотентными или унипотентными. Частота встречаемости ПСГК составляет в среднем 1:10 000 клеток в красном костном мозге и 1:100 000 клеток в периферической крови. Плюрипотентные СК могут быть получены в результате репрограммирования соматических клеток различного типа: фибробластов, кератиноцитов, меланоцитов, лейкоцитов, β-клеток поджелудочной железы и другие, с участием факторов транскрипции генов или микроРНК.
Все СК обладают рядом общих свойств. Во-первых, они недифференцированы и не располагают структурными компонентами для выполнения специализированных функций. Во- вторых, они способны к пролиферации с образованием большого числа (десятков и сотен тысяч) клеток. В-третьих, они способны к дифференцировке, т.е. процессу специализации и образованию зрелых клеток (например, эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов). В-четвертых, они способны к асимметричному делению, когда из каждой СК образуются две дочерние, одна из которых идентична родительской и остается стволовой (свойство самообновления СК), а другая дифференцируется в специализированные клетки. Наконец, в-пятых, СК могут мигрировать в очаги повреждения и дифференцироваться в зрелые формы поврежденных клеток, способствуя регенерации тканей.
Различают два периода гемоцитопоэза: эмбриональный — у эмбриона и плода и постнатальный — с момента рождения и до конца жизни. Эмбриональное кроветворение начинается в желточном мешке, затем вне его в прекардиальной мезенхиме, с 6-недельного возраста оно перемещается в печень, а с 12 — 18-недельного возраста — в селезенку и красный костный мозг. С 10-недельного возраста начинается образование Т-лимфоцитов в тимусе. С момента рождения главным органом гемоцитопоэза постепенно становится красный костный мозг. Очаги кроветворения имеются у взрослого человека в 206 костях скелета (грудине, ребрах, позвонках, эпифизах трубчатых костей и др.). В красном костном мозге происходит самообновление ПСГК и образование из них миелоидной стволовой клетки, называемой также колониеобразующей единицей гранулоцитов, эритроцитов, моноцитов, мегакариоцитов (КОЕ-ГЭММ); лимфоидную стволовую клетку. Мислоидная полиолигопотентная стволовая клетка (КОЕ-ГЭММ) может дифференцироваться: в монопотентные коммитированные клетки — предшественницы эритроцитов, называемые также бурстобразующей единицей (БОЕ-Э), мегакариоцитов (КОЕ- Мгкц); в полиолигопотентные коммитированные клетки гранулоцитов-моноцитов (КОЕ-ГМ), дифференцирующиеся в монопотентные предшественницы гранулоцитов (базофилы, нейтрофилы, эозинофилы) (КОЕ-Г), и предшественницы моноцитов (КОЕ-М). Лимфоидная стволовая клетка является предшественницей Т- и В- лимфоцитов.
В красном костном мозге из перечисленных колониеобразующих клеток через ряд промежуточных стадий образуются регикулоциты (предшественники эритроцитов), мегакариоциты (от которых «отшнуровываются» тромбоцит!,i), гранулоциты (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы), моноциты и В-лимфоциты. В тимусе, селезенке, лимфатических узлах и лимфоидной ткани, ассоциированной с кишечником (миндалины, аденоиды, пейеровы бляшки) происходит образование и дифференцирование Т-лимфоцитов и плазматических клеток из В-лимфоцитов. В селезенке также идут процессы захвата и разрушения клеток крови (прежде всего эритроцитов и тромбоцитов) и их фрагментов.
В красном костном мозге человека гемоцитопоэз может происходить только в условиях нормального гемоцитопоэзиндуцирующего микроокружения (ГИМ). В формировании ГИМ принимают участие различные клеточные элементы, входящие в состав стромы и паренхимы костного мозга. ГИМ формируют Т-лимфоциты, макрофаги, фибробласты, адипоциты, эндотелиоциты сосудов микроциркуляторного русла, компоненты экстрацеллюлярного матрикса и нервные волокна. Элементы ГИМ осуществляют контроль за процессами кроветворения как с помощью продуцируемых ими цитокинов, факторов роста, так и благодаря непосредственным контактам с гемопоэтическими клетками. Структуры ГИМ фиксируют стволовые клетки и другие клетки-предшественницы в определенных участках кроветворной ткани, передают им регуляторные сигналы, участвуют в их метаболическом обеспечении.
Гемоцитопоэз контролируется сложными механизмами, которые могут поддерживать его относительно постоянным, ускорять или тормозить, угнетая пролиферацию и дифферен- цировку клеток вплоть до инициирования апоптоза коммитированных клеток-предшественниц и даже отдельных ПСГК.
Регуляция гемопоэза — это изменение интенсивности гемопоэза в соответствии с меняющимися потребностями организма, осуществляемое посредством его ускорения или торможения.
Для полноценного гемоцитопоэза необходимо:
- поступление сигнальной информации (цитокинов, гормонов, нейромедиаторов) о состоянии клеточного состава крови и ее функций;
- обеспечение этого процесса достаточным количеством энергетических и пластических веществ, витаминов, минеральных макро- и микроэлементов, воды. Регуляция гемопоэза основана на том, что все типы взрослых клеток крови образуются из гемопоэтических стволовых клеток костного мозга, направление дифференцировки которых в различные типы клеток крови определяется действием на их рецепторы локальных и системных сигнальных молекул.
Роль внешней сигнальной информации для пролиферации и апоптоза СГК выполняют цитокины, гормоны, нейромедиаторы и факторы микроокружения. Среди них выделяют раннедействующие и позднедействующие, мультилинейные и монолинейные факторы. Одни из них стимулируют гемопоэз, другие — тормозят. Роль внутренних регуляторов плюрипотентности или дифференцировки СК играют транскрипционные факторы, действующие в ядрах клеток.
Специфичность влияния на стволовые кроветворные клетки обычно достигается действием на них не одного, а сразу нескольких факторов. Эффекты действия факторов достигаются посредством стимуляции ими специфических рецепторов кроветворных клеток, набор которых изменяется на каждом этапе дифференцировки этих клеток.
Раннедействующими ростовыми факторами, способствующими выживанию, росту, созреванию и превращению стволовых и других кроветворных клеток-предшественниц нескольких линий клеток крови, являются фактор стволовых клеток (ФСК), ИЛ-3, ИЛ-6, ГМ-КСФ, ИЛ-1, ИЛ-4, ИЛ-11, ЛИФ.
Развитие и дифференцировку клеток крови преимущественно одной линии предопределяют позднедействующие ростовые факторы — Г-КСФ, М-КСФ, ЭПО, ТПО, ИЛ-5.
Факторами, ингибирующими пролиферацию гемопоэтических клеток, являются трансформирующий ростовой фактор (TRFβ), макрофагальный воспалительный белок (МIР-1β), фактор некроза опухолей (ФНОа), интерфероны (ИФН(3, ИФНу), лактоферрин.
Действие цитокинов, факторов роста, гормонов (эритропоэтина, гормона роста и др.) на клетки гемоноэтических органов чаще реализуется всего через стимуляцию 1-TMS- и реже 7-ТМS-рецепторов плазматических мембран и реже — через стимуляцию внутриклеточных рецепторов (глюкокортикоиды, Т 3 иТ 4).
Для нормального функционирования кроветворная ткань нуждается в поступлении ряда витаминов и микроэлементов.
Витамины
Витамин B12 и фолиевая кислота нужны для синтеза нуклеопротеинов, созревания и деления клеток. Для защиты от разрушения в желудке и всасывания в тонком кишечнике витамину В 12 нужен гликопротеин (внутренний фактор Кастла), который вырабатывается париетальными клетками желудка. При дефиците этих витаминов в пище или отсутствии внутреннего фактора Кастла (например, после хирургического удаления желудка) у человека развивается гиперхромная макроцитарная анемия, гиперсегментация нейтрофилов и снижение их продукции, а также тромбоцитопения. Витамин В 6 нужен для синтеза тема. Витамин С способствует метаболизму (родиевой кислоты и участвует в обмене железа. Витамины Е и РР защищают мембрану эритроцита и гем от окисления. Витамин В2 нужен для стимуляции окислительно-восстановительных процессов в клетках костного мозга.
Микроэлементы
Железо, медь, кобальт нужны для синтеза гема и гемоглобина, созревания эритробластов и их дифференцирования, стимуляции синтеза эритропоэтина в почках и печени, выполнения газотранспортной функции эритроцитов. В условиях их дефицита в организме развивается гипохромная, микроцитарная анемия. Селен усиливает антиоксидантное действие витаминов Е и РР, а цинк необходим для нормального функционирования фермента карбоангидразы.
Кроветворение - образование из стволовой кроветворной клетки клеток-предшественниц конкретных гемопоэзов, их пролиферация и дифференцировка, а также созревание клеточных элементов крови в условиях специфического микроокружения и под влиянием факторов гемопоэза. В пренатальном периоде гемопоэз происходит в нескольких развивающихся органах. Кроветворение после рождения, у детей, подростков и взрослого человека осуществляется в костном мозге плоских костей (череп, рёбра, грудина, позвонки, кости таза) и эпифизов трубчатых костей, а кроветворными органами для лимфоцитов являются селезёнка, тимус, лимфатические узлы, лимфоидные фолликулы в составе разных органов.
· Клетки кровяных островков желточного мешка до 12 нед внутриутробного развития образуют первые клетки крови - первичные эритробласты - крупные клетки, содержащие ядро и эмбриональные типы Hb.
· В течение второго месяца развития стволовые клетки крови заселяют печень, селезёнку и тимус. Образуются все виды клеток крови.
· Костный мозг у эмбриона закладывается к концу третьего месяца внутриутробного периода. К четвёртому месяцу в костном мозге появляются лимфоидные элементы и родоначальные клетки крови, а с пятого месяца возникает дифференцированное костномозговое кроветворение. Помимо этого, созревание лимфоцитов происходит и в других органах - печени, тимусе, селезёнке, лимфатических узлах. Последние в антенатальном периоде также являются органом эритроцитопоэза. К моменту рождения, после рождения и у взрослого кроветворение ограничивается костным мозгом и лимфоидной тканью. При недостаточности костного мозга восстанавливается экстрамедуллярный гемопоэз (кроветворение в печени, селезёнке и лимфатических узлах).
Зрелые клетки периферической крови развиваются из предшественников, созревающих в красном костном мозге. Унитарная теория кроветворения (рис. 24–3) предусматривает, что родоначальница всех клеточных элементов крови - стволовая кроветворная клетка . Её потомки - полипотентные клетки -предшественницы лимфоцитопоэза (CFU-Ly) и миелопоэза (CFU-GEMM). В результате деления CFU-Ly и CFU-GEMM их потомки остаются полипотентными или превращаются в коммитированные (предопределённые судьбой) унипотентные клетки -предшественницы , также способные делиться, но дифференцирующиеся (развивающиеся) только в одном направлении. Пролиферацию унипотентных клеток–предшественниц стимулируют колониестимулирующие факторы и интерлейкины (особенно ИЛ3).
Рис . 24–3 . Схема гемопоэза .; CFU‑GEMM - полипотентная клетка-предшественница миелопоэза; CFU‑Ly - полипотентная клетка-предшественница лимфоцитопоэза; CFU‑GM - полипотентная клетка-предшественница гранулоцитов и моноцитов; CFU‑G - полипотентная клетка-предшественница нейтрофилов и базофилов. Унипотентные предшественники: BFU‑E и CFU‑E - эритроцитов; CFU‑Eo - эозинофилов; CFU‑M - моноцитов; CFU‑Meg - мегакариоцитов. CFU - Colony Forming Unit - колониеобразующая единица (КОЕ), BFU - Burst Forming Unit - взрывообразующая единица.
· Эритропоэз (рис. 24–4). Начало эритроидного ряда - стволовая клетка эритропоэза, или взрывообразующая единица (BFU-E), из которой формируется унипотентный предшественник эритроцитов (CFU-E). Последний даёт начало проэритробласту. Дальнейшая дифференцировка приводит к увеличению содержания Hb и потере ядра. Из проэритробласта путём пролиферации и дифференцировки последовательно развиваются эритробласты: базофильный ® полихроматофильный ® оксифильный (нормобласт) и далее неделящиеся формы - ретикулоцит и эритроцит. От BFU-E до нормобласта - 12 клеточных поколений, а от CFU-E до позднего нормобласта - 6 или меньше клеточных делений. Длительность эритропоэза (от его стволовой клетки BFU-E до эритроцита) - 2 недели. Интенсивность эритропоэза контролирует эритропоэтин. Основной стимул для выработки эритропоэтина - уменьшение содержания кислорода в крови (рО 2) - гипоксия (рис. 24–5).
Рис . 24–4 . Эритропоэз . Из взрывообразующей единицы эритропоэза BFU-E дифференцируется унипотентный предшественник эритроцитов CFU-E. Последний даёт начало проэритробласту. Дальнейшая дифференцировка приводит к уменьшению размеров клеток и количества органелл, но к увеличению содержания Hb и потере ядра. При этом из проэритробласта последовательно дифференцируются базофильный, полихроматофильный, оксифильный (неделящийся нормобласт) эритробласт, ретикулоцит, эритроцит. Вытолкнутое из нормобласта ядро поглощает макрофаг.
Рис . 24–5 . Регуляция эритропоэза . Пролиферацию взрывообразующей единицы эритропоэза (BFU-E) стимулирует ИЛ3. Унипотентный предшественник эритроцитов CFU-E чувствителен к эритропоэтину. Решающий стимул для образования эритроцитов - гипоксия, запускающая синтез эритропоэтина в почке, а у плода также в печени. Эритропоэтин выходит в кровь и поступает в костный мозг, где стимулирует размножение и дифференцировку унипотентного предшественника эритроцитов (CFU-E) и дифференцировку последующих клеток эритроидного ряда. В результате количество эритроцитов в крови увеличивается. Соответственно возрастает количество кислорода, поступающего в почку, что тормозит образование эритропоэтина.
· Гранулоцитопоэз (рис. 24–6). Гранулоциты образуются в костном мозге. Нейтрофилы и базофилы происходят из полипотентной клетки-предшественницы нейтрофилов и базофилов (CFU-G), а эозинофилы - из унипотентного предшественника эозинофилов (CFU-Eo). CFU-G и CFU-Eo - потомки полипотентной клетки-предшественницы гранулоцитов и моноцитов (CFU-GM). При развитии гранулоцитов можно выделить такие стадии: миелобласты ® промиелоциты ® миелоциты ® метамиелоциты ® палочкоядерные и сегментоядерные гранулоциты. Специфические гранулы появляются на стадии миелоцитов; с этого момента клетки называют в соответствии с типом образующихся из них зрелых гранулоцитов. Клеточные деления прекращаются на стадии метамиелоцита. Пролиферацию и дифференцировку клеток-предшественниц контролируют колониестимулирующие факторы (гранулоцитов и макрофагов - GM-CSF, гранулоцитов - G-CSF), ИЛ3 и ИЛ5 (предшественники эозинофилов).
Рис . 24–6 . Гранулоцитопоэз . В ходе дифференцировки предшественников гранулоцитов выделяют: миелобласт, промиелоцит, миелоцит, метамиелоцит, палочкоядерный и сегментоядерный гранулоциты.
· Колониестимулирующий фактор гранулоцитов и макрофагов (GM-CSF). На образование и пролиферацию фагоцитов (гранулоцитов и моноцитов) влияет более десятка цитокинов. Наиболее значим GM-CSF, способствующий образованию моноцитов и гранулоцитов. GM-CSF продуцируют моноциты, Т-лимфоциты, фибробласты, клетки эндотелия. GM-CSF влияет на ранние стадии гемопоэза, стимулируя пролиферацию практически всех классов ранних клеток-предшественниц гранулоцитов и макрофагов.
· Колониестимулирующий фактор гранулоцитов (G-CSF) влияет на полипотентную клетку-предшественницу нейтрофилов и базофилов (CFU-G), стимулируя её дифференцировку в унипотентные клетки-предшественницы нейтрофилов и базофилов. G-CSF синтезируют макрофаги и фибробласты.
· Колониестимулирующий фактор макрофагов (M-CSF) стимулирует полипотентную клетку-предшественницу гранулоцитов и моноцитов (CFU-GM), а также на унипотентный предшественник моноцитов (CFU-M). M-CSF вырабатывают макрофаги и фибробласты.
· Интерлейкин -3 действует на стволовую кроветворную клетку и полипотентную клетку-предшественницу миелопоэза (CFU-GEMM), на большинство клеток-предшественниц миелоидного ряда, стимулируя формирование эритроцитов, гранулоцитов, моноцитов, тромбоцитов. Вырабатывается Т-лимфоцитами и клетками стромы костного мозга. ИЛ-3 поддерживает размножение практически всех классов ранних клеток-предшественниц.
· Моноцитопоэз . Моноциты и гранулоциты имеют общую клетку-предшественницу - колониеобразующую единицу гранулоцитов и моноцитов (CFU-GM), образующуюся из полипотентной клетки-предшественницы миелопоэза (CFU-GEMM). В развитии моноцитов выделяют две стадии - монобласт и промоноцит.
· Тромбоцитопоэз . Из мегакариобластов развиваются самые крупные (30–100 мкм) клетки костного мозга - мегакариоциты (рис. 24–7). При дифференцировке мегакариоцит увеличивается в размерах, его ядро становится дольчатым. Образуется развитая система демаркационных мембран, по которым происходит отделение («отшнуровка») тромбоцитов (рис. 24–8). Пролиферацию предшественников мегакариоцитов - мегакариобластов - стимулирует синтезируемый в печени тромбопоэтин.
Рис . 24–7 . Мазок костного мозга . Видны клетки крови, преимущественно эритроциты, на разных стадиях дифференцировки. Хорошо заметен мегакариоцит (1) - очень крупная клетка с большим дольчатым ядром. Окраска по Романовскому –Гимзе .
Рис . 24–8 . Образование тромбоцитов . Находящийся в костном мозге мегакариоцит образует протромбоцитарную псевдоподию. Последняя проникает сквозь стенку капилляра в его просвет. От псевдоподии отделяются тромбоциты и поступают в кровоток.
· Лимфопоэз . Из стволовой кроветворной клетки (CFU-blast) происходит полипотентная клетка-предшественница лимфопоэза (CFU-Ly), которая впоследствии даёт начало клеткам-предшественницам B-лимфопоэза, T-лимфопоэза и (частично) предшественницам NK-клеток. Ранние предшественники В-лимфоциты образуются в костном мозге, а Т-лимфоцитов - в тимусе. Дальнейшая дифференцировка включает в себя уровни про-B(T)-клеток, пре-B(T)-клеток, незрелых B(T)-клеток, зрелых («наивных») B(T)-клеток и (после контакта с Аг) - зрелых B(T)-клеток окончательных стадий дифференцировки. Продуцируемый клетками стромы костного мозга ИЛ7 способствует образованию Т- и В-лимфоцитов, воздействуя на их клетки-предшественницы. В отличие от других клеток крови, лимфоциты могут пролиферировать и вне костного мозга. Это происходит в тканях иммунной системы в ответ на стимуляцию.
· Пункция костного мозга . Для оценки гемопоэзов, особенно при заболеваниях крови, проводят пункцию костного мозга.
à Оснащение : игла Кассирского; шприц ёмкостью 10–20 мл; стерильные шарики и салфетки; спирт, 5% раствор йода, эфир; лейкопластырь; предметные стёкла; шлифованное стекло; пробирки с разводящей жидкостью для подсчёта абсолютного количества мегакариоцитов и миелокариоцитов.
à Обезболивание : премедикация с использованием промедола, седуксена, пипольфена и дроперидола; местное обезболивание раствором новокаина.
à Техника
1 . Место пункции - грудина на уровне III–IV межреберья или рукоятка по средней линии.
2 . Положение больного - на спине, под лопатки подкладывают валик.
3 . После обработки кожи больного иглу Кассирского берут в правую руку и быстрым движением вводят в костномозговой канал. Иглу вводят строго по срединной линии вращающими движениями. При прокалывании наружной костной пластинки слышится хруст и ощущается чувство «провала»; при этом необходимо прекратить дальнейшее продвижение иглы вглубь. После этого из иглы вынимают мандрен, насаживают шприц и проводят аспирацию. Во избежание большой примеси крови к костному мозгу необходимо набирать как можно меньше материала (не более 0,5 мл).
4 . Если аспират получить не удаётся, следует осторожно продвинуть иглу вглубь кости или, не вынимая иглу из кожи, сделать прокол соседнего участка кости, предварительно вставив мандрен.
5 . При появлении в шприце костного мозга, аспирацию прекращают, шприц снимают с иглы, вставляют мандрен и в таком собранном виде иглу извлекают из кости. Место пункции смазывают йодом и накладывают стерильную повязку (салфетку прикрепляют лейкопластырем).
6 . Из аспирированного костного мозга приготавливают мазок и проводят его исследование (см. рис. 24–7).
Загрузка...