Современная схема кроветворения подразделяет все клетки крови на 6 классов.
1) В первом классе определяются только стволовые клетки (СКК) – класс полипотентных клеток – предшественников . Эти клетки лимфоцитоподобные. Обычными способами микроскопирования не выделяются. Редко делятся, обладают свойством самоподдержания.
Одна СКК обеспечивает суточный объм крови: 200 млрд. эритроцитов и 300 млрд. лейкоцитов.
За прародительницу всех клеток крови принимается единственная СКК. Это привело к разработке Унитарной теории (А.А. Максимов).
2) Класс частично детерминированных клеток-предшественников. Клетки еще полипотентны, но среди них уже выделяют 2 типа клеток:
Клетка-предшественница лимфопоэза;
Клетка-предшественница миелопоэза.
От сюда различают два вида ткани: лимфоидная , которая составляет лимфоидные органы (тимус, селезнка, лимфоузлы, скопления лимфатических узелков); миелоидная , составляющая миелоидные органы (ККМ).
В лимфоидных органах – это ретикулярная и соединительная ткани, и последняя блокирует миелопоэз. В миелоидных органах – это ретикулярная ткань. Т.о., если меняется микроокружение, соединительная ткань теряет блокирующее свойство, и миелоидная ткань встречается в лимфоидных органах.
3) Класс унипотентных клеток-предшественников. Каждая клетка дает свой "росток"
Клетки 2-го и 3-го классов также морфологически не распознаваемы. Но эти клетки могут образовывать колонии в селезнке у смертельно облученных животных или при культивировании на питательных средах – это т.н. колонии-образующие единицы (КОЭ).
На клетки 2-го класса оказывает влияние микроокружение, а на клетки 3-го класса влияют гормоны – поэтины . Поэтому клетки 3-го класса называются поэтин-чувствительными клетками. Поэтины вырабатываются в различных органах: эритропоэтины вырабатываются в почках, желудке, яичке.; В-активин и Т-активин – в тимусе. Поэтины могут быть возбуждающего и блокирующего характера.
При установлении патологий на уровне 3-го класса требуется гормональное лечение. Около 50% патологий для данного класса практически излечимо.
4) Класс пролиферирующих клеток. Это морфологически распознаваемые клетки.
Название каждой клетки данного класса заканчивается на "-бласт". Возможна регуляция пролиферации за счет цитостатинов , цитомитогенетиков .
5) Класс созревающих клеток. Происходит в основном их дифференцировка, при этом:
Они постепенно уменьшаются в размерах;
Изменяется форма ядра (от круглой до сегментоядерного или вообще выбрасывается). Ядро становится менее базофильным;
Меняется цвет цитоплазмы;
Появляется специфическая зернистость.
Часть клеток продолжает делиться
– клетки эритроидного ряда;
– гранулоциты.
6) Класс зрелых клеток.
Они функционируют или в крови (эритроциты, тромбоциты), или за пределами сосудистого русла (лейкоциты).
КРОВЕТВОРЕНИЕ (син. гемопоэз ) - процесс, заключающийся в серии клеточных дифференцировок, которые приводят к образованию зрелых клеток периферической крови. В значительной части этот процесс был изучен у зародышей, в организме взрослого его можно проследить при восстановлении К. после тяжелых цитостатических воздействий.
В изучении К. большую роль сыграли работы А. А. Максимова, А. Н. Крюкова, А. Д. Тимофеевского, Н. Г. Хлопина, А. А. Заварзина, Паппенгейма (A. Pappenheim). Важнейшее значение в исследовании процессов клеточных дифференцировок имело применение специальных методов окраски клеток в мазках, разработанных П. Эрлихом и Д. Л. Романовским в 70-х гг. 19 в.
Наиболее распространенной в СССР была схема кроветворения И. А. Кассирского и Г. А. Алексеева (1967), к-рая подвела итог морфол, этапа изучения этого процесса. Она отражала гипотезу А. А. Максимова об унитарном происхождении всех клеток крови - из одного типа клеток (гемоцитобластов). При этом допускалось, что тесное соседство стромальных элементов (фибробластов), образующих ячейки костного мозга, и самих кроветворных клеток служит отражением их гистогенетического родства. Это предположение оказалось ошибочным. Наряду с унитарным представлением о К. имела место и дуалистическая гипотеза, допускавшая раздельное происхождение лимфоцитов и всех остальных элементов крови. Полифилетическая теория К., представлявшая происхождение многих рядов кроветворных клеток независимо друг от друга, имеет лишь исторический интерес.
Длительное сосуществование различных гипотез о происхождении клеток крови объясняется тем, что визуально проследить самые начальные стадии К. было невозможно из-за морф, сходства родоначальных клеток всех ростков К., а функц, методов не существовало.
В 1961 г. Тилл и Мак-Каллок (J. Е. Till, E. A. McCulloch) предложили метод, основанный на том, что после введения смертельно облученным мышам донорского костного мозга в их селезенках развиваются макроскопически видимые очаги (колонии) кроветворных клеток. С помощью метода хромосомных маркеров (стабильно измененных после облучения хромосом) Беккером (А. j. Becker, 1963) было показано, что каждая такая колония представляет собой клон - потомство одной клетки, названной колониеобразующей единицей в селезенке (КОЕс). При образовании колонии одна КОЕс продуцирует несколько миллионов дифференцированных клеток-потомков, одновременно поддерживая собственную линию колониеобразующих клеток, которые при ретрансплантации следующей облученной мыши снова дают кроветворные колонии в ее селезенке. Т. о., было продемонстрировано существование во взрослом организме специальных клеток, обладающих способностью к длительному самоподдержанию и дифференцировке в зрелые клетки крови. Новые клональные методы исследования позволили изучить потомство отдельной колониеобразующей клетки и непосредственно выявить кроветворные клетки - предшественницы разных классов, оценить их дифференцировочные и пролиферативные возможности (см. Культуры клеток и тканей).
Лимфоцитарные колонии в селезенках облученных мышей после введения костного мозга не образуются, поэтому вопрос о происхождении лимфоцитов из общей полипотентной клетки - предшественницы как кроветворных, так и лимфоидных клеток - долгое время был предметом дискуссий. Используя метод селезеночных колоний в сочетании с методом радиационных маркеров, удалось показать, что лимфоциты несут те же маркеры, что и кроветворные клетки селезеночных колоний. Т. о., экспериментально было подтверждено наличие полипотентной клетки, общей для всех ростков К., в т. ч. и для лимфоцитов. Эти клетки, названные стволовыми, оказались способными и к самоподдержанию, и к дифференцировкам по всем рядам К. (цветн. табл.).
Концентрация стволовых клеток в кроветворных органах (см.) сравнительно невелика - в костном мозге мышей их ок. 0,5%. Морфологически они неотличимы от лимфоцитов. Дифференцировка исходной полипотентной стволовой клетки в первые морфологически распознаваемые клетки того или иного ряда представляет собой многостадийный процесс, ведущий к значительному расширению численности каждого из рядов. На этом пути происходит постепенное ограничение способности клеток-предшественниц (этим термином обозначают всю совокупность морфологически сходных клеток верхних трех рядов схемы К.) к различным дифференцировкам и постепенное снижение их способности к самоподдержанию. Стволовые полипотентные клетки обладают очень высокой способностью к самоподдержанию - число проделываемых каждой клеткой митозов может достигать 100; большая их часть пребывает в состоянии покоя, одновременно в цикле находится ок. 20% клеток.
После того как было доказано существование стволовых клеток с помощью метода культуры костного мозга для гранулоцитарно-моноцитарного ростка, а затем и для эритроцитарного и мегакариоцитарного, были обнаружены поэтиночувствительные клетки-предшественницы. Разработка методов культивирования этих ростков позволила оценить и морфол., и функц, особенности соответствующих поэтиночувствительных клеток. Абсолютное большинство их находится в стадии активной пролиферации. Морфологически поэтиночувствительные клетки, так же как и стволовые, неотличимы от лимфоцитов. Принципиальной особенностью поэтиночувствительного ряда клеток является их способность отвечать на гуморальные регулирующие воздействия. Именно на уровне этих клеток реализуются механизмы количественной регуляции К., к-рое отвечает конкретным потребностям организма в клетках того или иного ряда. В агаровой культуре костного мозга происходит последовательное развитие гранулоцитов, сменяемых затем моноцитами, превращающимися в макрофаги. Моноциты появляются на смену гранулоцитам, нуждаясь, как и последние, в так наз. колониестимулирующем факторе - предполагаемом специфическом гормональном регуляторе.
Колонии фибробластов никогда не дают роста кроветворных клеток, и никогда не происходит трансформации кроветворных клеток в фибробласты.
Существенным дополнением к представлению о лимфоцитопоэзе явилось открытие двух типов лимфоцитов - В- и Т-клеток, первые из которых ответственны за гуморальный иммунитет, т. е. выработку антител, а вторые осуществляют клеточный иммунитет, участвуют в реакции отторжения чужеродной ткани (см. Иммунокомпетентные клетки). Оказалось, что В-лимфоциты в результате антигенной стимуляции могут из морфологически зрелой клетки превращаться в бластную форму и дальше дифференцироваться в клетки плазматического ряда. Под влиянием антигенной стимуляции трансформируются в бластную форму и Т-лимфоциты. Т. о., ранее казавшийся единым лимф, ряд представлен тремя рядами клеток: В-, Т-лимфоцитами и тесно связанными с В-лимфоцитами плазматическими клетками. Кроме того, привычное представление о бластной клетке (бластом называется клетка, имеющая обычно неширокую цитоплазму, нежноструктурное ядро, к-рое отличается равномерностью калибра и окраски хроматиновых нитей, часто содержит нуклеолы) как о родоначальнице ряда оказалось не совсем точным для лимфоцитов: зрелые лимфоциты при воздействии на них специфических антигенов вновь способны трансформироваться в бластные клетки. Этот феномен получил название реакции бластотрансформации лимфоцитов (см.). Трансформированные под действием антигенов лимфоциты называют иммунобластами. В схему К. пришлось ввести стрелки, указывающие на возможность перехода морфологически зрелых лимфоцитов в соответствующие бластные формы.
Между стволовыми и поэтиночувствительными клетками находятся клетки-предшественницы миелопоэза и лимфоцитопоэза. Существование этих клеток строго не доказано, однако обнаружен целый ряд лейкозов, прежде всего хрон, миелолейкоз, а также сублейкемический миелоз, эритромиелоз, при которых единственным источником опухолевой пролиферации могут быть клетки более молодые (менее дифференцированные), чем поэтиночувствительные, но более зрелые, чем стволовые. Показано также существование лимф, лейкозов, представленных и В- и Т-лимфоцитами одновременно, т. е. возникших из их общего предшественника.
В схеме К. стволовая клетка и клетки 2-го и 3-го рядов взяты в рамки и даны в двух морфологически разных вариантах, в которых они способны находиться: лимфоцитоподобном и бластном.
На уровне поэтиночувствительных клеток происходит дальнейшее ограничение дифференцировочных возможностей клеток. На этой и следующих морфологически распознаваемых стадиях дифференцировки подавляющее большинство клеток находится в состоянии пролиферации.
Последними клетками, способными к делению, среди гранулоцитов являются миелоциты, а среди эритрокариоцитов - полихроматофильные нормоциты. В процессе дифференцировки морфологически распознаваемые клетки эритроцитарного ряда проделывают 5-6 митозов; гранулоцитарные клетки - 4 митоза; при моноцитопоэзе от монобласта до макрофага проходит 7-8 митозов. В мегакариоцитопоэзе выделяют несколько морфологически различимых предшественников, которые начиная с мегакариобласта претерпевают 4-5 эндомитозов (деления ядра без деления цитоплазмы).
С помощью метода клонирования и анализа хромосомных маркеров было показано, что фагоцитирующие клетки, в частности купферовские клетки печени и все другие тканевые макрофаги, объединенные в систему фагоцитирующих мононуклеаров, относятся к производным кроветворных клеток и являются потомством моноцитов, а не ретикулярных клеток и не эндотелия. Клетки этой системы не имеют гистогенетической общности ни с ретикулярными клетками, ни с эндотелиальными. Основные функц, характеристики, присущие входящим в эту систему клеткам,- способность к фагоцитозу, пиноцитозу, прочному прилипанию к стеклу. По мере дифференцировки в клетках этого ряда появляются рецепторы для иммуноглобулинов и комплемента, благодаря чему клетки приобретают способность к активному фагоцитозу (см.).
В эритроцитопоэзе (эритропоэзе) самой молодой клеткой является эритробласт (ее называют также проэритробластом), который имеет бластную структуру и обычно круглое ядро. Цитоплазма при окраске темносиняя, располагается узким ободком, часто дает своеобразные выросты. В отношении клеток эритрокариоцитарного ряда нет единой номенклатуры. Одни называют их нормобластами, другие эритробластами. Поскольку для других рядов термин «бласт» применяется лишь для клеток-родоначальниц того или иного ростка (отсюда и название «бласт» - росток), все клетки, являющиеся потомством эритробласта, должны иметь в названии окончание «цит». Поэтому термин «нормобласты» был заменен на «нормоциты».
За эритробластом появляется пронормоцит, который отличается от эритробласта более грубым строением ядра, хотя оно и сохраняет правильную структуру хроматиновых нитей. Диаметр ядра меньше, чем у эритробласта, ободок цитоплазмы шире, и становится видна перинуклеарная зона просветления. При изучении миелограммы (см.) пронормоцит легко спутать с эритробластом. В связи с трудностью разделения этих клеток некоторые авторы предлагают в практической гематологии их вообще не дифференцировать.
Следующий - полихроматофильный - нормоцит имеет еще более плотную структуру ядра; цитоплазма занимает большую часть клетки и имеет базофильную окраску за счет структур, содержащих РНК, и оксифильную за счет появления уже достаточного количества гемоглобина.
Ортохромный, или оксифильный, нормоцит имеет маленькое плотное ядро (как вишневая косточка), оксифильную или с базофильным оттенком цитоплазму. В норме оксифильных нормоцитов сравнительно мало, т. к., выталкивая на этой стадии ядро, клетка превращается в эритроцит, но в «новорожденном» эритроците всегда сохраняются остатки базофилии за счет небольшого количества РНК, к-рая исчезает в течение первых суток. Такой эритроцит с остатками базофилии называется полихроматофильным эритроцитом. При применении специальной прижизненной окраски базофильное вещество выявляется в виде сеточки; тогда эту клетку называют ретикулоцитом.
Зрелый эритроцит имеет форму двояковогнутого диска, поэтому в мазке крови он имеет центральное просветление. По мере старения форма эритроцита постепенно приближается к сферической (см. Эритроциты).
Самой молодой клеткой тромбоцитопоэза (тромбопоэза) является мегакариобласт - одноядерная небольшая клетка с крупным бластным ядром, хроматинные нити к-рого толще и грубее, чем у эритробласта; в ядре могут быть видны 1 - 2 темно-синие нуклеолы. Цитоплазма беззернистая, темно-синего цвета, отростчатая, узким ободком окружает ядро. Промегакариоцит возникает в результате нескольких эндомитозов. Ядро полиморфное с грубым строением хроматина; цитоплазма темно-синяя, беззернистая.
Зрелый мегакариоцит отличается от промегакариоцита большим ядром. Цитоплазма имеет сине-розовую окраску, содержит азурофильную красноватую зернистость. Внутри мегакариоцита формируются тромбоциты (см.). В мазке можно видеть и распадающиеся Мегакариоциты, окруженные кучками тромбоцитов. При тромбоцитолитических состояниях отшнуровка тромбоцитов может происходить и на стадии промегакариоцита, тромбоциты при этом лишены азурофильной субстанции, но они активно участвуют в гемостазе.
Лейкоцитопоэз (лейкопоэз) включает гранулоцитопоэз (гранулопоэз), лимфоцитопоэз (лимфопоэз) и моноцитопоэз (монопоэз).
В гранулоцитарном ряду миелобласт является первой морфологически различимой клеткой. Он имеет нежноструктурное ядро, единичные нуклеолы. Форма ядра круглая, размеры чуть меньше, чем у эритробласта. Миелобласт отличается от недифференцируемых бластов из класса клеток-предшественниц наличием зернистости в цитоплазме; форма клетки чаще круглая, ровная.
Следующей стадией созревания гранулоцитов является промиелоцит - нейтрофильный, эозинофильный и базофильный. Круглое или бобовидное ядро промиелоцита больше ядра миелобласта почти вдвое, хотя эта клетка и не является полиплоидной; оно часто располагается эксцентрично, и в нем можно видеть остатки нуклеол. Структура хроматина уже утрачивает нежное нитчатое строение бластных клеток, хотя и не имеет грубоглыбчатого строения. Площадь цитоплазмы примерно равна площади ядра; цитоплазма обильно насыщена зернистостью, имеющей характерные для каждого ряда особенности. Для нейтрофильного ряда промиелоцит является самой зернистой клеткой. Его зернистость полиморфная - крупная и мелкая, окрашивается и кислыми и основными красителями. В промиелоците зернистость часто располагается и на ядре. Зернистость эозинофильного промиелоцита, имея характерную для эозинофилов однотипность зерен (типа «кетовой икры»), вместе с тем окрашивается как кислыми, так и основными красителями. Базофильный промиелоцит имеет крупную полиморфную базофильную зернистость.
Поскольку переход от промиелоцита к следующей стадии созревания клеток - миелоциту - не является резким, появилась промежуточная форма, названная «материнский миелоцит», к-рая по всем признакам соответствует описанному промиелоциту, но отличается от него более грубым ядром. В практике эта форма не учитывается, в миелограмму она не вошла.
Миелоцит представляет собой клетку с круглым или овальным, часто эксцентрически расположенным ядром, потерявшим какие бы то ни было признаки бласта. Цитоплазма окрашена в серовато-синеватый тон, ее зернистость у нейтрофильного миелоцита мельче, чем у промиелоцита. Относительная площадь цитоплазмы нарастает. Эозинофильный миелоцит имеет характерную однотипную оранжево-красную зернистость, базофильный миелоцит - полиморфную крупную базофильную зернистость.
Метамиелоцит характеризуется бобовидным крупноглыбчатым ядром, расположенным обычно эксцентрично. Площадь его цитоплазмы больше площади ядра и цитоплазма содержит ту же зернистость, что и миелоцит, но в нейтрофильных метамиелоцитах она более скудная, чем в миелоцитах.
Моноцитарный ряд представлен довольно простыми стадиями перехода. Монобласт в норме трудно отличить от миелобласта или недифференцируемого бласта, но при монобластном остром или моноцитарном хрон, лейкозе эти клетки легко выявить с помощью гистохим, окраски. Промоноцит имеет ядро промиелоцита, но лишен зернистости (см. Лейкоциты).
В лимфоцитарном ряду лимфобласт (большой лимфоцит) имеет все черты недифференцируемого бласта, но характеризуется иногда единичными крупными нуклеолами. Обнаружение в мазке из лимф, узла или селезенки бласта без зернистости позволяет относить его к лимфобластам. Попытка дифференцировать лимфобласт, монобласт и недифференцируемый бласт по величине и форме ядра, по ширине ободка цитоплазмы не имеет успеха, т. к. лимфобласт под влиянием антигенного стимулирования может претерпевать самые различные изменения.
Пролимфоцит имеет относительно гомогенную структуру ядра, нередко остатки нуклеол, но в нем нет характерной для зрелого лимфоцита крупной глыбчатости хроматина (см. Лимфоциты).
Плазмобласт имеет бластное ядро, беззернистую фиолетово-синюю цитоплазму. Проплазмоцит по сравнению с плазмоцитом обладает более плотным ядром, расположенным обычно эксцентрично, относительно большей цитоплазмой сине-фиолетового цвета. Плазмоцит характеризуется колесовидным плотным ядром, лежащим эксцентрично; цитоплазма - сине-фиолетовая, иногда с несколькими азурофильными красноватыми гранулами. И в норме и в патологии он может быть многоядерным (см. Плазматические клетки).
Будучи гистогенетически единой, кроветворная система в своем функционировании характеризуется определенной независимостью поведения отдельных ростков.
Кроветворение в антенатальном периоде
Кроветворение в антенатальном периоде впервые обнаруживается у 19-дневного эмбриона в кровяных островках желточного мешка, в стебле и хорионе. К 22-му дню первые кровяные клетки проникают в мезодермальную ткань эмбриона, в сердце, аорту, артерии. На 6-й нед. снижается активность К. в желточном мешке. Полностью первый (мезобластический) период гемопоэза, преимущественно эритроцитопоэза, заканчивается к началу 4-го мес. жизни эмбриона. Примитивные кроветворные клетки желточного мешка накапливают гемоглобин и превращаются в примитивные эритробласты, названные П. Эрлихом мегалобластами.
Второй (печеночный) период К. начинается после б нед. и достигает максимума к 5-му мес. К. этого периода преимущественно эритроидное, хотя на 9-й нед. в печени уже созревают первые нейтрофилы. Печеночный период эритроцитопоэза характеризуется исчезновением мегалобластов; при этом эритрокариоциты имеют нормальные размеры. На 3-м мес. эмбриональной жизни в эритроцитопоэз включается селезенка, но у человека ее роль в пренатальном К. ограничена.
На 4-5-м мес. начинается третий (костномозговой) период К. Миелоидный эритроцитопоэз плода - эритробластический и, как и лейкоцитопоэз, мало отличается от эритроцитопоэза взрослого.
Общей закономерностью эмбрионального эритроцитопоэза является постепенное уменьшение размеров эритроцитов и увеличение их числа. Соответственно различным периодам К. (мезобластическому, печеночному и костномозговому) существует три разных типа гемоглобина: эмбриональный, фетальный и гемоглобин взрослого. В основном переход от фетального гемоглобина к гемоглобину взрослого начинается на 3-й нед. жизни плода и заканчивается через 6 мес. после рождения.
В первые дни у новорожденных наблюдается полиглобулия и нейтрофильный лейкоцитоз. Затем активность эритроцитопоэза снижается. Нормализуется он в возрасте 2-3 мес. Нейтрофилез первых дней жизни сменяется лимфоцитозом; только к 5 годам в лейкоцитарной формуле начинают преобладать нейтрофилы.
Регуляция кроветворения
Регуляция кроветворения осуществляется гл. обр. гуморальным путем. Причем для каждого из рядов К., видимо, этот путь является самостоятельным. В отношении эритроцитопоэза известно, что дифференцировка поэтиночувствительных клеток в эритробласты (с последующими их дифференцировками до зрелых эритроцитов) невозможна без эритропоэтина (см.). Стимулятором для выработки эритропоэтина является падение напряжения кислорода в тканях. Для дифференцировки гранулоцитов в культуре необходимо присутствие колониестимулирующего фактора, который, как и эритропоэтин, относится к альфа2-глобулинам.
Кроме специфических гормонов типа эритропоэтина, на К. действуют и другие гормоны, напр, андрогены. Они стимулируют эритроцитопоэз, мобилизуя эндогенный эритропоэтин. Медиаторы (адреналин, ацетилхолин) влияют на кроветворную систему, не только вызывая перераспределение форменных элементов в крови, но и путем прямого воздействия па стволовые клетки (у них обнаружены адрено- и холинорецепторы).
Мало разработан вопрос о нервной регуляции К., хотя обильная иннервация кроветворных тканей не может не иметь биол, значения. Нервное напряжение, эмоциональные перегрузки ведут к развитию кратковременного нейтрофильного лейкоцитоза без существенного омоложения состава лейкоцитов. Несколько повышает уровень лейкоцитов в крови прием пищи. Аналогичный эффект вызывается введением адреналина. В основе этой реакции лежит преимущественно мобилизация сосудистого гранулоцитарного резерва. При этом лейкоцитоз развивается в течение нескольких десятков минут. Лейкоцитоз с палочкоядерным сдвигом вызывается введением пирогенала и глюкокортикоидных стероидных гормонов, достигая максимума через 2-б час., и обусловлен выходом гранулоцитов из костномозгового резерва. Содержание гранулоцитов в костномозговом резерве превышает их количество в кровяном русле в 30-50 раз.
Гуморальная регуляция кроветворения осуществляется преимущественно на уровне поэтиночувствительных клеток. В опытах с неравномерным облучением было показано, что восстановление кроветворных клеток в облученной конечности происходит независимо от состава крови и состояния необлученных участков костного мозга. Пересадка костного мозга под капсулу мышиной почки показала, что объем костного мозга, развивающегося из трансплантата, определяется количеством пересаженных стромальных клеток. Следовательно, они и определяют пределы размножения стволовых клеток, из которых затем развивается костный мозг в почке мыши-реципиента. Работами А. Я. Фриденштейна и др. (1968, 1970) показана специфичность стромальных клеток различных кроветворных органов: стромальные клетки селезенки определяют дифференцировку стволовых клеток в направлении лимфоцитопоэза, костномозговые стромальные клетки - в направлении миелопоэза. Вместе с тем, по-видимому, существуют мощные стимуляторы, включение которых происходит при необычных состояниях (напр., резкая анемия), что приводит к развитию в селезенке очагов несвойственного ей К. с преимущественным размножением эритрокариоцитов. Чаще это наблюдается в детском возрасте. Такие очаги К., называемые экстрамедуллярными, содержат наряду с эритрокариоцитами небольшой процент других элементов костного мозга - миелоцитов, промиелоцитов, мегакариоцитов. При острой массивной или при длительной повышенной потере клеток К. может идти по дополнительным путям в каждом из рядов. По-видимому, существуют возможности к появлению особых клеток-предшественниц 3-го ряда схемы К., которые и дают начало таким шунтовым путям К., обеспечивающим быструю продукцию большого количества клеток. Это хорошо прослежено при эритроцитопоэзе, но, вероятно, существует и в других рядах.
Включение стволовых клеток в дифференцировку является скорее всего случайным процессом, вероятность к-рого при стабильном К. составляет примерно 50% . Регуляция числа стволовых клеток носит не общий, а локальный характер и обеспечивается механизмами, функционирующими в каждом конкретном участке кроветворного микроокружения. Значительно менее ясно, регулируется ли направление дифференцировки стволовых кроветворных клеток. На основании целого ряда экспериментальных данных высказываются предположения о том, что вероятность дифференцировки стволовых клеток в направлении эритроцитопоэза, гранулоцитопоэза и т. д. всегда постоянна и не зависит от внешних условий.
Фактов, свидетельствующих о существовании специализированной системы, регулирующей К., нет. Поддержание определенного количества зрелых клеток в крови осуществляется многоступенчатой передачей нейрогуморальных сигналов. Сигнал поступает к клеточному резерву или клеточному депо, из к-рого эритроциты мобилизуются очень быстро при острой кровопотере. Затем стимулируется продукция соответствующих клеток на уровне поэтиночувствительных элементов путем увеличения их численности сначала без дифференцировки («горизонтальные митозы»), а затем с дифференцировкой. В результате создается категория зрелых клеток.
Патология кроветворения
Патология кроветворения может проявляться нарушением созревания клеток, выходом в кровь незрелых клеточных элементов, появлением в периферической крови несвойственных данной возрастной категории клеточных элементов. Бактериальная инфекция, обширные тканевые распады (распадающиеся опухоли, флегмоны и т. п.), эндотоксинемия сопровождаются выраженным нейтрофильным лейкоцитозом с увеличением процента палочкоядерных нейтрофилов, нередким появлением в крови метамиелоцитов, миелоцитов, промиелоцитов. Четкой зависимости степени лейкоцитоза от тяжести повреждения организма нет. Лейкоцитоз зависит, с одной стороны, от объема костномозгового и сосудистого гранулоцитарного резерва и от активности костномозговой продукции, с другой - от интенсивности потребления гранулоцитов в очаге воспаления. Противоположное лейкоцитозу (см.) состояние - лейкопения (см.), обусловленное прежде всего гранулоцитопенией, может быть связано с подавлением продукции гранулоцитов в результате воздействия противогранулоцитарных антител, аплазии костного мозга иммунной природы, напр, характеризующейся одновременным угнетением гранулоцитарного, эритроцитарного и мегакариоцитарного ростков, или аплазии неизвестного происхождения (собственно апластическая анемия); в других случаях гранулоцитопения и лейкопения могут быть обусловлены повышенным распадом гранулоцитов в увеличенной селезенке (напр., при хрон, гепатите, циррозе печени). В связи с существованием костномозгового резерва падение количества гранулоцитов в крови за счет их повышенного использования встречается редко (напр., при обширных сливных пневмониях). Лейкопения является частым признаком опухолевого замещения костного мозга при милиарных метастазах, при острых лейкозах и изредка наблюдается в начале хрон, лимфолейкоза. При лейкозах (см.) количество лейкоцитов в крови может и увеличиваться; постоянно это бывает при хрон, лейкозах. При острых лейкозах содержание лейкоцитов в крови может быть различным: в начале процесса чаще отмечается лейкопения, затем по мере выхода бластных опухолевых клеток в кровь может возникнуть лейкоцитоз.
Вирусная инфекция, антигенные воздействия ведут к усиленной продукции специфических лимфоцитарных клонов, повышению уровня лимфоцитов в крови. Уменьшение количества тромбоцитов (см. Тромбоцитопения) наблюдается при появлении аутоантител к тромбоцитам (реже к мегакариоцитам), при повышенном разрушении их увеличенной селезенкой. Снижение содержания тромбоцитов возможно в результате кровопотерь, при возникновении обширных гематом, внутрисосудистом диссеминированном свертывании (тромбоцитопения потребления). Увеличение содержания тромбоцитов (см. Тромбоцитемия) наблюдается при некоторых хрон, лейкозах (хрон, миелолейкозе, сублейкемическом миелозе, эритремии), нередко при раке. Иногда при раке почки раковые клетки продуцируют эритропоэтин и, возможно, тромбоцитопоэтин (см.), что сопровождается резким повышением количества эритроцитов и тромбоцитов.
Содержание эритроцитов в крови определяется соотношением их распада и продукции, кровопотерями, обеспеченностью организма железом. Дефицит железа приводит к снижению уровня гемоглобина в эритроцитах при нормальном числе их в крови - низкий цветной показатель. Напротив, дефицит витамина В 12 сопровождается нарушением клеточного деления в результате нарушений синтеза ДНК; при этом эритроциты уродливы, их мало, но гемоглобина в них больше, чем в норме,- повышенный цветной показатель (см. Гиперхромазия, гипохромазия).
В отдельных случаях возможны и реакции нескольких ростков на неспецифические стимулирующие воздействия. Напр., развитие в организме раковой опухоли может приводить к увеличению в крови содержания как гранулоцитов, так и тромбоцитов. Аналогичная картина изредка наблюдается при сепсисе.
К. претерпевает глубокие изменения при остром лучевом воздействии. Эти изменения в основных своих проявлениях соответствуют изменениям, развивающимся нередко при химиотерапии опухолей. Под влиянием ионизирующей радиации гибнут делящиеся клетки костного мозга, лимф, узлов. Зрелые гранулоциты, эритроциты сохраняют жизнеспособность даже при заведомо смертельных дозах облучения. С другой стороны, зрелые лимфоциты относятся к радиочувствительным клеткам. Этим объясняется быстрое уменьшение их количества в периферической крови в первые же часы после облучения. Поскольку эритроциты в крови живут ок. 120 дней, анемия развивается через 1 - 1,5 мес. после облучения. К этому времени в тяжелых случаях начинается активное К., наблюдается повышение содержания ретикулоцитов, и анемия не достигает высокой степени.
В легких случаях восстановительный ретикулоцитоз развивается через 1,5 мес. после облучения, но анемия при этом также не бывает глубокой.
Одним из последствий облучения является гибель клеток костного мозга и развивающееся в дальнейшем уменьшение клеток в периферической крови. Для проявлений острого лучевого поражения специфической является формула «доза - эффект», характеризующая строгую зависимость первичных изменений от поглощенной дозы ионизирующей радиации. Повреждения костного мозга относятся к первичным изменениям, а возникающие вследствие угнетения костного мозга инфекции, геморрагии - к вторичным; их выраженность, да и само появление повреждения строго дозой не обусловлены. Условно считают, что тотальное облучение в дозе более 100 рад ведет к развитию острой лучевой болезни (см.). Меньшие дозы, хотя и приводят к существенной гибели костномозговых клеток, непосредственной опасности не представляют (лучевое повреждение без клин, проявлений). При облучении в дозе более 200 рад развивается лимфопения, агранулоцитоз, глубокая тромбоцитопения; анемии, как правило, не возникает. При меньших дозах отмечаются такие же нарушения, но в меньшей степени. Тотальное или близкое к нему облучение тела в дозах более 200 рад приводит к максимальному падению количества лейкоцитов, тромбоцитов и ретикулоцитов. Время наступления лейкопении также находится в строгой зависимости от дозы облучения. Здесь демонстрируется не только закономерность «доза - эффект», но и закономерность «доза - время эффекта», т. е. срок клинически обнаруживаемых повреждений при острой лучевой болезни определяется дозой облучения.
Закономерность изменения количества лейкоцитов в периферической крови зависит от дозы облучения. Эти изменения складываются из периода первоначального подъема в течение первых суток, периода первоначального снижения (5-14-е сут.), периода временного подъема, который наблюдается при дозах менее 500-600 рад и отсутствует при более высоких дозах облучения; периодов основного падения и окончательного восстановления, которые наблюдаются при дозах менее 600 рад (рис.). Та же закономерность наблюдается у тромбоцитов и ретикулоцитов.
Механизм колебаний количества лейкоцитов можно представить следующим образом. Первоначальный подъем носит, по-видимому, перераспределительный характер и продолжается обычно не более суток, его высота не связана с дозой облучения; в крови повышается только уровень гранулоцитов и не наблюдается омоложения их состава, что обусловлено мобилизацией сосудистого гранулоцитарного резерва.
После периода первоначального подъема начинается постепенное падение количества лейкоцитов, достигающего минимального значения в разные сроки в зависимости от дозы. Чем выше доза, тем раньше наступит момент максимального снижения. При дозах облучения свыше 600-1000 рад дальнейшего сокращения этого периода не наступает, хотя при уменьшении дозы он удлиняется и при дозе ок. 80-100 рад приходится примерно на 14-е сутки. Уровень падения количества лейкоцитов в период первоначального снижения находится в зависимости от дозы. Период первоначального снижения лейкоцитов следует объяснять расходованием костномозгового гра-нулоцитарного резерва (до 5-6-х сут.) и лишь отчасти дозреванием и дифференцировкой сохранившихся после облучения клеток (от момента облучения до конца первоначального снижения). Такой вывод возможен в связи с сохранением гранулоцитов в крови до 5-6-х сут. даже при таких высоких дозах (более 600-1000 рад), когда в костном мозге не остается клеток, способных к какой-либо дифференцировке, а сохраняются лишь высокорадиочувствительные неделящиеся зрелые гранулоциты. При дозах облучения костного мозга выше 600 рад практически все клетки имеют грубые повреждения хромосомного аппарата и погибают сразу после первого митоза в течение ближайших дней после облучения. При меньших дозах нек-рая часть костномозговых клеток сохраняет способность к делению и дифференцировке. Чем их больше, тем позже наступает окончание периода первоначального снижения количества лейкоцитов.
Тот факт, что к 5-6-м сут. резерв исчерпан, подтверждается и тем, что в эти дни в крови начинают появляться гигантские нейтрофилы - продукция клеток пролиферирующего пула, по-видимому, облученных в митозе. Гигантские нейтрофилы обнаруживают с 5-х по 9-е сут. после радиационного воздействия в крови лиц, тотально облученных в любой дозе (эти клетки находят в крови и после действия цитостатиков). При облучении в дозе более 600 рад выход гигантских нейтрофилов непосредственно предшествует наступлению агранулоцитоза.
Следующий этап - временный, так наз. абортивный, подъем количества лейкоцитов - отмечается при дозах облучения меньше 500-600 рад, а при более высоких дозах период первоначального падения непосредственно сменяется периодом основного снижения количества лейкоцитов. Происхождение абортивного подъема полностью не выяснено. Его продолжительность определяется дозой облучения: чем выше доза, тем он короче; при этом уровень лейкоцитов отчетливо не связан с дозой. Такой же абортивный подъем характерен для тромбоцитов и ретикулоцитов. При относительно небольших дозах - ок. 100-200 рад - абортивный подъем продолжается до 20-30-х сут. и сменяется периодом основного падения, а при дозах более 200 рад - агранулоцитозом, очень низким уровнем тромбоцитов и почти полным исчезновением ретикулоцитов. Окончательное восстановление кроветворения (после периода основного падения) наступает тем позже, чем меньше доза. Продолжительность периода основного падения при дозах от 200 до 600 рад примерно одинакова. Абортивный подъем обусловлен активизацией временного К., возможно исходящего из клетки-предшественницы миелопоэза, к-рое до того, как оно будет исчерпано, блокирует дифференцировку стволовых клеток, ответственных за окончательное восстановление К. в костном мозге. После периода основного падения в крови наступает нормализация клеточного уровня. В отдельных случаях это восстановление бывает не совсем полным и уровень лейкоцитов и тромбоцитов оказывается слегка сниженным.
Обнаружение периода временного подъема гранулоцитов, тромбоцитов и ретикулоцитов (но не лимфоцитов) с парадоксальным феноменом более раннего окончательного восстановления состава крови при больших дозах облучения (в пределах до 500 рад) позволило предположить наличие тормозящего влияния клеток-предшественниц миелопоэза на пролиферацию стволовых клеток.
Изменения в составе костного мозга при острой лучевой болезни изучены хуже, чем изменения в периферической крови. Костный мозг поражается облучением даже в малых дозах, не вызывающих острой лучевой болезни, хотя сразу после облучения не всегда удается выявить уменьшение количества клеток. Важную информацию о тяжести поражения костного мозга дает его цитол, характеристика. Уже в первые сутки после облучения значительно уменьшаются клетки красного ряда, процент миелобластов и промиелоцитов. Чем выше доза облучения, тем более глубоки эти изменения. В последующие недели постепенно нарастает опустошение костного мозга. Преимущественно снижается содержание гранулоцитов. Опустошение костного мозга в первые дни опережает возникновение агранулоцитоза в периферической крови. По данным костномозгового пунктата можно судить об исчезновении очагов гемопоэза; кроветворные клетки (при средней тяжести поражения) почти отсутствуют. Важные изменения клеточного состава костного мозга и периферической крови выявлены в результате применения хромосомного анализа. К концу первых суток отмечается появление митозов со структурными нарушениями хромосом - хромосомными аберрациями (см. Мутация), число которых строго пропорционально дозе облучения: при дозе 100 рад количество аберрантных митозов составляет 20%, при дозе 500 рад - ок. 100%. Метод определения количества лейкоцитов в период первичного падения (на 7-8-й день), времени начала периода основного падения лейкоцитов лег в основу системы биол, дозиметрии при остром лучевом воздействии.
Существенные изменения происходят также в лимфоцитопоэзе. Начиная с первого дня количество лимфоцитов в крови снижается и отчетливо зависит от дозы облучения. Через 2 мес. после облучения их содержание в крови достигает нормального уровня. Исследование in vitro хромосом лимфоцитов периферической крови, стимулированных к митозу фитогемагглютинином (см.), обнаруживает дозовую зависимость. Лимфоциты в периферической крови находятся в межмитотическом периоде многие годы; поэтому даже спустя несколько лет после облучения можно по количеству аберрантных митозов в них установить факт повышенного облучения в прошлом и определить приблизительно дозу облучения. В костном мозге клетки с хромосомными аберрациями исчезают уже через 5-6 дней, т. к. в результате потери фрагментов хромосом во время митоза они становятся нежизнеспособными. При стимуляции костномозговых клеток фитогемагглютинином (ФГА) хромосомные повреждения в них обнаруживают через много лет после облучения. Эти клетки все годы после облучения находились в покое, и ответ на ФГА свидетельствует об их лимфоцитарной природе. Обычный анализ хромосомных аберраций клеток костного мозга производится без стимуляции ФГА.
Наблюдения за восстановлением состава крови после острого облучения показали, что скорость восстановления связана не только с дозой облучения, но и с вторичными проявлениями болезни (напр., с воспалительными процессами в коже, в кишечнике и др.). Поэтому при одной и той же дозе облучения время наступления агранулоцитоза у разных больных одинаково, а ликвидация агранулоцитоза зависит от степени поражения других органов.
При хрон, лучевой болезни, к-рая возникает в результате многократных повторных облучений организма на протяжении месяцев или лет в суммарной дозе более 200-300 рад, восстановление К. не имеет столь закономерной динамики; гибель клеток растянута на длительный срок, в течение к-рого происходят и процессы восстановления К., и процессы его дальнейшего повреждения. При этом цитопения может не развиться. Отдельные признаки астенического синдрома, свойственного хрон, лучевой болезни, могут появляться у некоторых больных и при облучении в суммарной дозе ок. 100 рад. В костном мозге при хрон, лучевой болезни обнаруживают отдельные небольшие скопления недифференцированных клеток, уменьшение количества клеток. В крови либо нет никаких изменений, либо отмечается умеренная непрогрессирующая цитопения - гранулоцитопения, тромбоцитопения,
Библиография: Бочков Н. П. и Пяткин Е.Н. Факторы, индуцирующие хромосомные аберрации у человека, в кн.: Основы цитогенетики человека, под ред. A.А. Прокофьевой-Бельговской, с. 176, М., 1969; Бриллиант М. Д. иВоробь-е в А. И. Изменения некоторых показателей периферической крови при тотальном облучении человека, Пробл, гематол, и перелив, крови, т. 17, № 1, с. 27, 1972, библиогр.; Заварзин А. А. Очерки эволюционной гистологии крови и соединительной ткани, в. 2, М.- Л., 1947, библиогр.; Кассирский И. А. и А л e к-с e e в Г. А. Клиническая гематология, М., 1970; Максимов А. А. Основы гистологии, ч. 1-2, Л., 1925; Нормальное кроветворение и его регуляция, под ред. Н. А. Федорова, М., 1976; Руководство по медицинским вопросам противорадиационной защиты, под ред. А. И. Бурназяна, с. 101, М., 1975; ФриденштейнА. Я. и Л а л ы к и н а К. С. Индукция костной ткани и остеогенные клетки-предшественники, М., 1973, библиогр.; ХлопинН. Г. Общебиологические и экспериментальные основы гистологии, Л., 1946; Чертков И. Л. и Воробьев А. И. Современная схема кроветворения, Пробл, гематол. и перелив, крови, т. 18, № 10, с. 3, 1973, библиогр.; Чертков И. Л. иФриденштейн А. Я. Клеточные основы кроветворения, М., 1977, библиогр.; Abramson S., Miller R. G. a. P h i 1 1 i p s R. A. The identification in adult bone marrow of pluripotent and restricted stem cells of the myeloid and lymphoid svstems, J. exp. Med., v. 145, p. 1565, 1977; Becker A. J., M с С u 1- 1 o с h E. А. а. T i 1 1 J. E. Cytological demonstration of the clonal nature of spleen colonies derived from transplanted mouse marrow cells, Nature (Lond.), v. 197, p. 452, 1963; Becker A. J. a. o. The effect of differing demands for blood cell production on DNA synthesis by hemopoietic colony-forming cells of mice, Blood, v. 26, p. 296, 1965; Byron J. W. Manipulation of the cell cycle of the hemopoietic stem cell, Exp. Hematol., v. 3, p. 44, 1975; E b b e S. Megakaryocytopoiesis and platelet turnover, Ser. Haematol., v. 1, p. 65, 1968; Metcalf D. Hemopoietic colonies, in vitro cloning of normal and leukemic cells, B.-N. Y., 1977; Metcalf D. a. Moore M. A. S. Haemopoietic cells, Amsterdam, 1971; Till J. E. a. McCul-loch E. A. A direct measurement of the radiation sensitivity of normal mouse bone marrow cells, Radiat. Res., v. 14, p. 213, 1961.
А. И. Воробьев, И. Л. Чертков.
Организм человека является очень сложной системой, все структуры которой взаимосвязаны. Разрыв даже одного звена влечет за собой неминуемые негативные последствия. Основой жизни организма является . Процесс ее образования (гемопоэз) подчинен множеству факторов и регулируется на разных уровнях. Эта система очень хрупкая, но важная, поэтому даже малейшие изменения хотя бы одного компонента могут послужить причиной серьезных проблем со здоровьем.
Что представляет собой процесс кроветворения и где он происходит
Сам по себе гемопоэз — это многоэтапная последовательность получения взрослых кровяных клеток из клеток, которые являются их предшественниками и не встречаются в циркулирующей по сосудам крови. Зрелыми называются клетки, которые обычно обнаруживаются в нормальном анализе крови человека.
Где же происходят все эти сложные процессы? Клетки предшественницы образуются в ряде органных структур человеческого тела.
- Основным коллектором кроветворных процессов является костный мозг. Все действо идет в полостях костей, где находится стромальное микроокружение. К частичкам такого окружения относятся клетки, выстилающие сосуды, фибробласты, костные клетки, жировые и многие другие. Все, что их окружает, состоит из белков, различных волокон, между которыми находится основное костное вещество. В строме есть адгезивная составляющая, которая как бы притягивает основные кроветворящие клетки. Самые «первые» структуры схемы гемопоэза находятся в костном мозге. Родоначальники лимфоцитов образуются здесь же, а дозревают потом в вилочковой железе и селезенке, а также в лимфоузлах.
- – еще один немаловажный орган. Она состоит из красной и белой зон. В красной зоне складируются и разрушаются эритроциты, в белой зоне обитают т-лимфоциты. Склады в-лимфоцитов находятся по окружности от красной зоны.
- Вилочковая железа – основной «завод» по производству лимфоцитов. Туда попадают из костного мозга недозрелые клетки. В тимусе они очень быстро преобразуются, большая часть из них гибнет, а выжившие превращаются в хелперов и супрессоров и направляются к селезенке и лимфоузлам. Чем старше человек, тем меньше его вилочковая железа. Со временем она полностью редуцируется, становясь комком жира.
- – это так называемые иммунные ответчики, которые за счет предоставления антигена первые реагируют на изменения в иммунитете. По периферии узла находятся Т-лимфоциты, а в сердцевине – зрелые клетки.
- Пейеровы бляшки – аналог узлов, только расположены они по ходу кишечника.
Вот так, пройдя множество преобразований, стволовая клетка становится одной из клеток кровяного русла.
Назначение схемы гемопоэза
Все выше сказанное можно объединить в единую схему.
Назначение такой схемы трудно переоценить. Она имеет огромное количество плюсов и несомненную значимость.
- При помощи такой схемы можно отчетливо отследить все этапы образования интересующей клетки.
- Если нужная клетка не образовалась, можно отследить на каком этапе произошла ошибка и цепочка действий прервалась.
- Найдя ошибку в системе, врач может воздействовать на интересующее звено кроветворения, чтобы его простимулировать.
Всем известно, что многие , особенно кроветворной системы, характеризуются присутствием в крови незрелых форм клеток. Исходя из этого, применив подобную схему, можно отчетливо понять суть процесса, правильно поставить диагноз и своевременно начать лечение.
Таким образом, схема гемопоэза ясно представляет структуру периферической крови по компонентам, что также немаловажно в диагностике патологических процессов.
Кроветворение - гемопоэз - это процесс развития клеточных элементов, который приводит к образованию зрелых клеток периферической крови.
Процесс кроветворения можно изобразить в виде схемы, в которой клетки расположены в определенной последовательности, основанной на степени их созревания. Согласно современным представлениям о кроветворении все клетки крови происходят из одной, которая дает начало трем росткам кроветворения: лейкоцитарному, эритроцитарному и тромбоцитарному.
В схеме кроветворения клетки крови разделены на 6 классов. Первые четыре класса составляют клетки-предшественники, пятый класс - созревающие клетки и шестой - зрелые.
Класс I.- Класс полипотентных клеток - предшественников
Представлен стволовыми клетками, количество которых в кроветворной ткани составляет доли процента. Эти клетки способны к неограниченному само поддержанию в течение длительного времени (больше, чем продолжительность жизни человека). Стволовые клетки полипотентные, т. е. из них развиваются все ростки кроветворения. Большая часть стволовых клеток находится в состоянии покоя и только около 10% из них делятся. При делении образуются два типа клеток - стволовые (само поддержание) и клетки, способные к дальнейшему развитию (дифференцировке). Последние составляют следующий класс.
II.Класс частично детерминированных полипотентных клеток предшественников
Представлен ограниченно полипотентными клетками, т. е. клетками, которые способны дать начало либо лимфопоэзу (образованию клеток лимфоидного ряда), либо миелопоэзу (образованию клеток миелоидного ряда). В отличие от стволовых клеток они способны лишь к частичному само поддержанию.
Класс III. Класс унипотентных клеток - предшественников
В процессе дальнейшей дифференцировки образуются клетки, называемые унипотентными предшественниками. Они дают начало одному строго определенному ряду клеток: лимфоцитам, моноцитам и гранулоцитам (лейкоцитам, имеющим в цитоплазме зернистость), эритроцитам и тромбоцитам.
В костном мозге обнаруживается две категории клеток-предшественников лимфоцитов, из которых образуются. В - и Т-лимфоциты. В-лимфоциты созревают в костном мозге, а затем заносятся кровотоком в лимфоидные органы. Из предшественников В-лимфоцитов образуются плазмоциты. Часть лимфоцитов в эмбриональном периоде поступает через кровь в вилочковую железу (thymus) и обозначается как Т-лимфоциты. В дальнейшем они дифференцируются в лимфоциты.
Клетки этого класса также не способны к длительному само поддержанию, но способные к размножению и дифференцировке.
Все клетки трех классов морфологически не дифференцируемые клетки
Класс IV.Морфологически распознаваемых пролиферирующих клеток
Представлен.молодыми, способными к делению клетками, образующими отдельные ряды миело и лимфопоэза. Все элементы этого ряда имеют окончание «бласт»: плазмобласт, лимфобласт, монобласт, миелобласт, эритробласт, мегакариобласт. Из клеток этого класса в процессе деления образуются клетки следующего класса.
Класс V.Класс созревающих клеток
Представлен созревающими клетками, названия которых имеют общее окончание «цит». Все элементы этого класса расположены в схеме по вертикали и определенной последовательности, обусловленной стадией их развития.
Названия клеток первой стадии начинаются приставкой «про» (перед): проплазмоцит, пролимфоцит, промоноцит, промиелоцит, пронормоцит, промегакариоцит. Элементы гранулоцитарного ряда проходят еще две стадии в процессе развития: миелоцит и метамиелоцит («мета» означает после). Метамиелоцит, находящийся на схеме ниже миелоцита, представляет переход от миелоцита к зрелым гранулоцитам. К клеткам этого класса относят также и палочкоядерные гранулоциты. Пронормоциты в процессе эритропоэза проходят стадии нормоцитов, которые, в зависимости от степени насыщения гемоглобином цитоплазмы, имеют добавочные определения: нормоцит базофильный, нормоцит полихроматофильный и нормоцит оксифильный. Из них образуются ретикулоциты - незрелые эритроциты с остатками ядерной субстанции.
Класс VI. Класс зрелых клеток
Представлен зрелыми клетками, неспособными к дальнейшей дифференцировке с ограниченным жизненным циклом. К ним относятся: плазмоцит, лимфоцит, моноцит, сегментоядерные гранулоциты (эозинофил, базофил, нейтрофил), эритроцит, тромбоцит.
Зрелые клетки поступают из костного мозга в периферическую кровь.
Показателем, характеризующим состояние костномозгового кроветворения, является миелограмма – количественное соотношение клеток разной степени зрелости всех ростков кроветворения
Современная теория кроветворения Современная теория кроветворения базируется на унитарной теории А.А. Максимова (1918), согласно которой все клетки крови происходят из единой родоначальной клетки, морфологически напоминающей лимфоцит. Подтверждение этой гипотезы было получено лишь в 60-е годы при введении смертельно облученным мышам донорского костного мозга. Клетки, способные восстанавливать гемопоэз после облучения или токсических воздействий, носят название «стволовых клеток» Подтверждение этой гипотезы было получено лишь в 60-е годы при введении смертельно облученным мышам донорского костного мозга. Клетки, способные восстанавливать гемопоэз после облучения или токсических воздействий, носят название «стволовых клеток»
Современная теория кроветворения Нормальное кроветворение поликлональное, т. е. осуществляется одновременно многими клонами. Размер индивидуального клона - 0,5-1 млн зрелых клеток Продолжительность жизни клона - не превышает 1 месяц, около 10% клонов существуют до полугода. Клональный состав кроветворной ткани полностью меняется в течение 1-4 месяцев. Постоянная замена клонов объясняется истощением пролиферативного потенциала стволовой кроветворной клетки, поэтому исчезнувшие клоны никогда не появляются вновь. Различные гемопоэтические органы заселены разными клонами и только некоторые из них достигают такой величины, что оккупируют более чем одну кроветворную территорию.
Дифференцировка клеток гемопоэза Клетки гемопоэза условно подразделены на 5-6 отделов, границы между которыми весьма размыты, а между отделами содержится много переходных, промежуточных форм. В процессе дифференцировки происходит постепенное снижение пролиферативной активности клеток и способности развиваться сначала во все кроветворные линии, а затем во все более ограниченное количество линий.
Дифференцировка клеток гемопоэза I отдел – тотипотентная эмбриональная стволовая клетка (ЭСК), находится на самом верху иерархической лестницы I отдел – тотипотентная эмбриональная стволовая клетка (ЭСК), находится на самом верху иерархической лестницы II отдел - пул поли - или мультипотентных стволовых кроветворных клеток (СКК) II отдел - пул поли - или мультипотентных стволовых кроветворных клеток (СКК) СКК обладают уникальным свойством - полипотентностью, т. е. способностью к дифференцировке во все без исключения линии гемопоэза. В клеточной культуре можно создать условия, когда возникающая из одной клетки колония содержит до 6 различных клеточных линий дифференцировки.
Стволовые кроветворные клетки СКК закладываются в период эмбриогенеза и расходуются последовательно, образуя сменяющие друг друга клоны более зрелых кроветворных клеток. 90% клонов являются короткоживущими, 10% клонов может функционировать в течение длительного времени. СКК обладают высоким, но ограниченным пролиферативным потенциалом, способны к ограниченному самоподдержанию, т. е. не бессмертны. СКК могут проделать приблизительно 50 клеточных делений, поддерживают продукцию кроветворных клеток в течение всей жизни человека. СКК могут проделать приблизительно 50 клеточных делений, поддерживают продукцию кроветворных клеток в течение всей жизни человека.
Стволовые кроветворные клетки Отдел СКК гетерогенен, представлен 2 категориями предшественников, обладающих различным пролиферативным потенциалом. Основная масса СКК находится в фазе покоя G0 клеточного цикла, обладает огромным пролиферативным потенциалом. При выходе из покоя СКК вступает на путь дифференцировки, снижая пролиферативный потенциал и ограничивая набор дифференцировочных программ. После нескольких циклов деления (1-5) СКК может вернуться вновь в состояние покоя, при этом их состояние покоя менее глубоко и при наличии запроса они отвечают быстрее, приобретая маркеры определенных линий дифференцировок в культуре клеток за 1-2 дня, тогда как исходным СКК требуется дней. Длительное поддержание кроветворения обеспечивается резервными СКК. Необходимость срочного ответа на запрос удовлетворяется за счет СКК, прошедших дифференцировку и находящихся в состоянии быстро мобилизуемого резерва.
Стволовые кроветворные клетки Гетерогенность пула СКК и степень их дифференцировки устанавливается на основе экспрессии ряда дифференцировочных мембранных антигенов. Среди СКК выделены: примитивные мультипотентные предшественники (CD34+Thyl+) примитивные мультипотентные предшественники (CD34+Thyl+) более дифференцированные предшественники, характеризующиеся экспрессией антигена гистосовместимости II класса (HLA-DR), CD38. более дифференцированные предшественники, характеризующиеся экспрессией антигена гистосовместимости II класса (HLA-DR), CD38. Истинные СКК не экспрессируют линейно специфические маркеры и дают рост всем линиям гемопоэтических клеток. Количество СКК в костном мозге - около 0,01%, а вместе с клетками-предшественниками - 0,05%.
Стволовые кроветворные клетки Одним из основных методов изучения СКК является метод колониеобразования in vivo или in vitro, поэтому иначе СКК называютколониеобразующими единицами (КОЕ). Истинные СКК способны к формированию колоний из бластных клеток (КОЕ-бластные). Сюда же относят клетки, формирующие селезеночные колонии (КОЕс). Эти клетки способны полностью восстанавливать гемопоэз.
Дифференцировка клеток гемопоэза III отдел - По мере снижения пролиферативного потенциала СКК дифференцируются в полиолигопотентные коммитированные клетки- предшественники, имеющие ограниченную потентность, так как коммитированы (commit - принятие на себя обязательств) к дифференцировке в направлении 2-5 гемопоэтических клеточных линий. Полиолигопотентные коммитированные предшественники КОЕ-ГЭММ (гранулоцитарно-эритроцитарно- макрофагально-мегакариоцитарные) дают начало 4 росткам гемопоэза, КОЕ-ГМ - двум росткам. КОЕ-ГЭММ являются общим предшественником миелопоэза. Они имеют маркер CD34, маркер миелоидной линии CD33, детерминанты гистосовместимости HLA-A, HLA-B, HLA-C, HLA-DR.
Дифференцировка клеток гемопоэза Клетки IV отдела - монопотентные коммитированные предшественники являются родоначальными для одного ростка гемопоэза: КОЕ-Г для гранулоцитарного, КОЕ-Г для гранулоцитарного, КОЕ-М - для моноцитарно-макрофагального, КОЕ-М - для моноцитарно-макрофагального, КОЕ-Э и БОЕ-Э (бурстобразующая единица) - предшественники эритроидных клеток, КОЕ-Э и БОЕ-Э (бурстобразующая единица) - предшественники эритроидных клеток, КОЕ-Мгкц - предшественники мегакариоцитов КОЕ-Мгкц - предшественники мегакариоцитов Все коммитированные клетки-предшественники имеют ограниченный жизненный цикл и не способны к возвращению в состояние клеточного покоя. Все коммитированные клетки-предшественники имеют ограниченный жизненный цикл и не способны к возвращению в состояние клеточного покоя. Монопотентные коммитированные предшественники экспрессируют маркеры соответствующей клеточной линии дифференцировки.
СКК и клетки-предшественники обладают способностью к миграции - выходу в кровь и возвращению в костный мозг, что получило название homing-effect (инстинкт дома). Именно это их свойство обеспечивает обмен кроветворных клеток между разобщенными кроветворными территориями, позволяет использовать их для трансплантации в клинике. СКК и клетки-предшественники обладают способностью к миграции - выходу в кровь и возвращению в костный мозг, что получило название homing-effect (инстинкт дома). Именно это их свойство обеспечивает обмен кроветворных клеток между разобщенными кроветворными территориями, позволяет использовать их для трансплантации в клинике.
Дифференцировка клеток гемопоэза V отдел морфологически распознаваемых клеток включает: дифференцирующиеся, дифференцирующиеся, созревающие созревающие зрелые клетки всех 8 клеточных линий, начиная с бластов, большинство из которых имеют характерные морфоцитохимические особенности. зрелые клетки всех 8 клеточных линий, начиная с бластов, большинство из которых имеют характерные морфоцитохимические особенности.
Регуляция гемопоэза Кроветворная ткань - динамичная, постоянно обновляющаяся клеточная система организма. В минуту в кроветворных органах образуется более 30 млн клеток. В течение жизни человека - около 7 тонн. В минуту в кроветворных органах образуется более 30 млн клеток. В течение жизни человека - около 7 тонн. По мере созревания, образующиеся в костном мозге клетки, равномерно поступают в кровеносное русло. Эритроциты циркулируют в крови суток, тромбоциты - около 10 суток, нейтрофилы - менее 10 ч. Ежедневно теряется 1х10¹¹ клеток крови, что восполняется «клеточной фабрикой» - костным мозгом. При повышении запроса на зрелые клетки (кровопотеря, острый гемолиз, воспаление), производство может быть увеличено в течение нескольких часов в раз. Увеличение клеточной продукции обеспечивается гемопоэтическими факторами роста
Регуляция гемопоэза Гемопоэз инициируется ростовыми факторами, цитокинами и непрерывно поддерживается благодаря пулу СКК. Стволовые кроветворные клетки стромозависимы и воспринимают короткодистантные стимулы, получаемые ими при межклеточном контакте с клетками стромального микроокружения. По мере дифференцировки клетка начинает реагировать на дальнедействующие гуморальные факторы. Эндогенная регуляция всех этапов гемопоэза осуществляется цитокинами через рецепторы на клеточной мембране, посредством которых про водится сигнал в ядро клетки, где происходит активация соответствующих генов. Основными продуцентами цитокинов являются моноциты, макрофаги, активированные Т -лимфоциты, стромальные элементы - фибробласты, эндотелиальные клетки и др. Основными продуцентами цитокинов являются моноциты, макрофаги, активированные Т -лимфоциты, стромальные элементы - фибробласты, эндотелиальные клетки и др.
Регуляция гемопоэза Обновление СКК происходит медленно и при готовности к дифференцировке (процесс коммитирования), они выходят из состояния покоя (Go - фаза клеточного цикла) и становятся коммитированными. Это означает, что процесс стал необратимым и такие клетки, управляемые цитокинами, пройдут все стадии развития вплоть до конечных зрелых элементов крови.
Регуляторы гемопоэза Выделяют позитивные и негативные регуляторы гемопоэза. Позитивные регуляторы необходимы: для выживания СКК и их пролиферации, для выживания СКК и их пролиферации, для дифференцировки и созревания более поздних стадий гемопоэтических клеток. для дифференцировки и созревания более поздних стадий гемопоэтических клеток. К ингибиторам (негативные регуляторы) пролиферативной активности СКК и всех видов ранних гемопоэтических предшественников относят: трансформирующий ростовой фактор β (TGF-β), трансформирующий ростовой фактор β (TGF-β), макрофагальный воспалительный белок (MIP-1α), макрофагальный воспалительный белок (MIP-1α), фактор некроза опухоли а (ФНО-α), фактор некроза опухоли а (ФНО-α), интерферон -а интерферон -а интерферон -у, интерферон -у, кислые изоферритины, кислые изоферритины, лактоферрин лактоферрин другие факторы. другие факторы.
Факторы регуляции гемопоэза Факторы регуляции гемопоэза подразделяются на короткодистантные (для СКК) и дальнодействующие для коммитированных предшественников и созревающих клеток. В зависимости от уровня дифференцировки клетки факторы регуляции делят на 3 основных класса: 1. Факторы, влияющие на ранние СКК: фактор стволовых клеток (ФСК), фактор стволовых клеток (ФСК), гранулоцитарный колониестимулирующий фактор (Г - КСФ), гранулоцитарный колониестимулирующий фактор (Г - КСФ), интерлейкины (ИЛ-6, ИЛ-11, ИЛ-12), интерлейкины (ИЛ-6, ИЛ-11, ИЛ-12), ингибиторы, которые тормозят выход СКК в клеточный цикл из состояния покоя (MIP-1α, TGF-β, ФНО-α, кислые изоферритины и др.). ингибиторы, которые тормозят выход СКК в клеточный цикл из состояния покоя (MIP-1α, TGF-β, ФНО-α, кислые изоферритины и др.). Эта фаза регуляции СКК не зависит от запросов организма. Эта фаза регуляции СКК не зависит от запросов организма.
Факторы регуляции гемопоэза 2. Линейно-неспецифические факторы: ИЛ-3, ИЛ-3, ИЛ-4, ИЛ-4, ГМ-КСФ (для гранулоцитомонопоэза). ГМ-КСФ (для гранулоцитомонопоэза). 3. Позднедействующие линейно-специфические факторы, которые поддерживают пролиферацию и созревание коммитированных предшественников и их потомков: эритропоэтин, эритропоэтин, тромбопоэтин, тромбопоэтин, колониестимулирующие факторы (Г-КСФ, М-КСФ, ГМ- КСФ), колониестимулирующие факторы (Г-КСФ, М-КСФ, ГМ- КСФ), ИЛ-5. ИЛ-5. Один и тот же ростовой фактор может действовать на разнообразные клетки-мишени на различных этапах дифференцировки, что обеспечивает взаимозаменяемость молекул, регулирующих гемопоэз.
Регуляция гемопоэза Активация и функционирование клеток зависит от многих цитокинов. Клетка начинает дифференцировку только после взаимодействия с факторами роста, но в выборе направления дифференцировки они не участвуют. Содержание цитокинов определяет количество продуцируемых клеток, число проделываемых клеткой митозов. Так, после кровопотери снижение рО2 в почках приводит к усилению продукции эритропоэтина, под действием которого эритропоэтинчувствительные эритроидные клетки - предшественники костного мозга (БОЕ-Э), увеличивают на 3- 5 число митозов, что повышает образование эритроцитов в раз. Число тромбоцитов в крови регулирует выработку фактора роста и развитие клеточных элементов мегакариоцитопоэза. Еще одним регулятором гемопоэза является апоптоз - запрограммированная клеточная смерть Еще одним регулятором гемопоэза является апоптоз - запрограммированная клеточная смерть
Загрузка...