Процесс кроветворения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Эритропоэз

Под эритропоэзом понимают процесс образования эритроцитов в костном мозге.

Первой морфологически распознавае­мой клеткой эритроидного ряда, образующейся из колониеобразующей единицы эритроцитарной (КОЕ-Э) -- клетки-предшественницы эритроидного ряда, является проэритробласт, из которого в ходе 4-5 последующих удвоений и созревания образуется 16-32 зрелых эритроидных клеток.

(Например, 1 проэритробласт:

2 базофильных эритробласта I порядка -- (удвоение):

4 базофильных эритробласта II поряда:

8 полихроматофильных эритробластов I порядка:

16 полихроматофильных эритробластов II порядка:

32 полихроматофильных нормобласта -> 32 оксифильных нормобласта -> денуклеация нормобластов -> 32 ретикулоцита -> 32 эритроцита).

Эритропоэз в кост­ном мозге (до формирования ретикулоцита) занимает 5 дней.

В костном мозге человека и животных эритропоэз (от проэритробласта до ретикулоцита) протекает при взаимодействии эритроидных клеток с макрофагами костного мозга. Эти клеточные ассоциации получили название эритробластических островков (ЭО) (рис.6.2.).

Эритробластический островок костного мозга человека.

1-эритробласт

2-цитоплазма макрофага.

У здоровых людей в костном мозге содержится до 137 ЭО на мкг ткани, при угнетении же эритропоэза их количество может уменьшаться в несколько раз, а при стимуляции --увеличиваться.

Макрофаги ЭО играют важную роль в физиологии эритроидных клеток, влияя на их размножение (пролиферацию) и созревание за счет:

1) Фагоцитоза вытолкнутых из нормобластов ядер;

2) Поступления из макрофага в эритробласты с помощью пиноцитоза ферритина, других пластических веществ, необходимых для развития эритроидных клеток;

3) Секреции эритропоэтинактивных веществ;

4) Высокого сродства к эритроидным клеткам-предшественницам, позволяющим макрофагам создавать бла­гоприятные условиях для развития эритробластов.

Из костного мозга в кровь поступают ретикулоциты, в течение суток созревающие в эритроциты. Поэтому количество ретикулоцитов в крови отражает эритроцитарную продукцию костным мозгом, и по их количеству в крови судят об интенсивности эритропоэза. У человека их количество составляет 5- 10 %. За сутки в 1 мкл крови поступает 60-80 тыс. эритроцитов.

В 1 мкл крови у мужчин содер­жится 5+0,5 млн, а у женщин -- 4,5±0,5 млн эритроцитов.

Регуляция эритропоэза

Гуморальным регулятором эритропоэза является гормон эритропоэтин. Основным источником его у чело­века являются почки, их перитубулярные клетки -- в них образуется до 85-90 % гормона, остальное количество вырабатывается в мак­рофагах (купферовские клетки и др.).

Синтез и секреция эритропоэтина определяется уровнем оксигенации почек. Структурой почек, чувствительной к гипокисии, является гемсодержащий белок перитубулярных клеток, связывающий молекулу кислорода. При доста­точной оксигенации почек оксиформа гемопротеина блокирует ген, регулирующий синтез эритропоэтина. В отсутствии кислорода деоксиформа гемопротеина прекращает тормозить синтез эритропоэтина. При дефиците кислорода в почечных структурах активируются чув­ствительные к гипоксии ферменты. Например, фосфолипаза А2 от­ветственная за синтез простагландинов, в т.ч. Е1 и Е2-, активиру­ющих аденилатциклазу и вызывающих рост концентрации цАМФ в перитубулярных клетках почек, синтезирующих эритропоэтин. Лактан, адреналин, норадреналин, взаимодействующие с В2-адренорецепторами почек, также активируют аденилатциклазную систему, при этом нарастает концентрация цАМФ и цГМФ, вызывающих усиле­ние синтеза и секрецию эритропоэтина в кровь. Так, продукцию эритропоэтина стимулирует пребывание человека в горах, где рО2 в атмосферном воздухе снижено; кровопотеря, уменьшающая кисло­родную емкость крови и т.д. У человека количество эритропоэтина составляет 0,01-0,08 МЕ/мл плазмы, но при гипоксии оно может возрастать в 1000 и более раз. Существует взаимосвязь между ве­личиной гематокрита и уровнем эритропоэтина в плазме. При гематокрите, равном 40-45, количество эритропоэтина составляет 5-80 милиЕД/мл, а при гематокрите равном 10-20 -- 1-8 ЕД/мл плазмы. Эритропоэтин усиливает пролиферацию клеток-предше­ственниц эритроидного ряда -- КОЕ-Э, а также всех способных к делению эритробластов и ускоряет синтез гемоглобина во всех эритроидных клетках, включая ретикулоциты. Эритропоэтин «запускает» в чувствительных к нему клетках синтез иРНК, необходимых для образования энзимов, участвующих в формировании гема и глобина. Гормон увеличивает также кровоток в сосудах, окружающих эритропоэтическую ткань в костном мозге, и увеличивает выход в кровь ретикулоцитов из его синусоидов.

Торможение эритропоэза вызывают особые вещества -- ингибито­ры эритропоэза, образующиеся при увеличении массы циркулиру­ющих эритроцитов, несоответствующей потребностям тканей в кис­лороде. Они обнаруживаются, например, в крови у спустившихся с гор людей. Ингибиторы эритропоэза удлиняют цикл деления эритроидных клеток, тормозят в них синтез гемоглобина.

Эритропоэз активируют увеличивающие чувствительность тка­ни костного мозга к эритропоэтину мужские половые гормо­ны -- андрогены. Стимулирующее влияние оказывают не сами андрогены, а продукты их 5-В- редуктазного превращения -- 5-В- Н- метаболиты. Женские половые гормоны -- эстрогены об­ладают противоположным действием на эритропоэз. После по­лового созревания устанавливающиеся различия в содержании эритроцитов и гемоглобина с более высокими их значениями у мужчин, чем у женщин, связаны с указанным эффектом поло­вых гормонов. Катехоламины, взаимодействуя с В-адренорецепторами КОЕ-Э, усиливают пролиферацию этих эритроидных клеток- предшественниц.

Гранулоцитопоэз

эритроцит лимфоцит тробоцит

Дифференцировка и созревание клеток гранулоцитопоэза происходит в костном мозге, где из коммитированных, морфологически неидентифицируемых клеток-предшественников КОЕ-ГМ (колониеобразующая единица грануломоноцитопоэза) и КОЕ-Г (колониеобразуюшая единица гранулоцитопоэза) формируется пул пролиферирующих гранулоцитов, состоящий из миелобластов, промиелоцитов и миелоцитов. Все эти клетки характеризуются способностью к делению. Другой пул, образующийся в костном мозге - это непролиферирующие (созревающие) клетки - метамиелоциты, палочкоядерные и сегментоядерные гранулоциты. Созревание клеток сопровождается изменением их морфологии: уменьшением ядра, конденсацией хроматина, исчезновением ядрышек, сегментацией ядра, появлением специфической зернистости, утратой базофилии и увеличением объема цитоплазмы. Процесс формирования зрелого гранулонита из миелобласта осуществляется в костном мозге в течение 10 13 дней. Регуляция гранулоцитопоэза обеспечивается колониестимулирующими факторами: ГМ-КСФ (гранулоцитарно-макрофагальный фактор) и Г-КСФ (гранулоцитарный колониестимулирующий фактор), действующими до конечной стадии созревания гранулоцитов.

На стадии поздних миелобластов и промиелоцитов происходит образование первичных гранул (азурофильной зернистости), специфическим маркером которых является миелопероксидаза. В цитоплазме миелоцитов начинается формирование специфической зернистости (вторичные гранулы). Маркерами вторичных гранул являются лактоферрин, катионный белок кателицидии, В12-связываюший белок и другие факторы. В состав вторичных гранул также входит лихоцим, коллагеназа, металлопротеиназы. Количество вторичных гранул увеличивается в клетке но мере ее созревания, в зрелых сегмеитоядериых гранулоцитах на их долю приходится 70-90%, остальные 10-30% составляет азурофильная зернистость. Зрелые гранулоциты костного мозга образуют гранулоцитарный костномозговой резерв, насчитывающий около 8,8 млрд/кг и мобилизуемый в ответ на специфический сигнал при бактериальных инфекциях. Покидая костный мозг, гранулоциты представляют собой полностью дифференцированные клетки, имеющие полный спектр поверхностных рецепторов и цитоплазматических гранул с набором многочисленных биологически активных веществ.

Нейтрофилы составляют 60 70% общего числа лейкоцитов крови. После выхода нейтрофильных гранулоцитов из костного мозга в периферическую кровь часть их остается в свободной циркуляции в сосудистом русле (циркулирующий пул), другие занимают пристеночное положение, образуя маргинальный пул. Зрелый нейтрофил пробывает в циркуляции 8 10 часов, затем поступает в ткани, образуя по численности значительный пул клеток. Продолжительность жизни нейтрофильного гранулоцита в тканях составляет 2-3 дня. Функцией нейтрофилов является участие в борьбе с микроорганизмами путем их фагоцитоза. Содержимое гранул способно разрушить практически любые микробы. В нейтрофилах содержатся многочисленные ферменты (кислые протениазы, миелопероксидаза, лизоцим, лактоферрин, целочная фосфатаза и др.), вызывающие бактериолиз и переваривание микроорганизмов.

Эозинофилы составляют 0.5-5% от всех лейкоцитов крови, циркулируют в течение 6-12 часов, после чего поступают в ткани, срок полужизни - 12 суток. В клетках содержится значительное количество гранул, основным компонентом которых является главный щелочной белок, а также перекиси, обладающие бактерицидной активностью. В гранулах выявляются кислая фосфатаза, арилсульфатаза, коллагеназа, эластаза, глюкуроиидаза, катепсин, миелонероксидаза и другие ферменты. Обладая слабой фагоцитарной активностью, эозинофилы обусловливают внеклеточный цитолиз, тем самым участвуя в противогельминтном иммунитете. Другой функцией этих клеток является участие в аллергических реакциях.

Базофилы и тучные клетки имеют костномозговое происхождение. Предполагают, что предшественники тучных клеток покидают костный мозг и через периферическую кровь попадают в ткани. Дифференцировка базофилов в костном мозг длится 1,5-5 суток. Ростовым фактором базофилов и тучных клеток являются ИЛ-3, ИЛ-4. Созревшие базофилы поступают в кровоток, где период их полужизни составляет около 6 часов. На долю базофилов приходится всего 0,5% от общего числа лейкоцитов крови. Базофилы мигрируют в ткани, где через 1-2 суток после осуществления основной эффекторной функции гибнут. В гранулах этих клеток содержатся гистамин, хондроигинсульфаты А и С, гепарин, серотонин, ферменты (трипсин, химотринсии, пероксидаза, РНК-аза и др.). Базофилы имеют на клеточной мембране высокую плотность рецепторов к IgE, обеспечивающих не только связывание IgE, но и освобождение гранул, содержимое которых обусловливает развитие аллергических реакций. Базофилы также способны к фагоцитозу. Тучные клетки крупнее базофилов, имеют округлое ядро и много гранул, которые по составу аналогичны гранулам базофилов.

Лимфопоэз (развитие лимфоцитов)

Согласно унитарной теорией кроветворения источником развития лимфоцитов является стволовая кроветворная клетка (I класс), из которой образуется клетка-попередниклимфопоезу (II класс). Далее развитие этой клетки идет в двух направлениях согласно двум разновидностей лимфоцитов - Т и В. В обоих рядах возникают унипотентни предшественники, через лимфобласты (Т и В) превращаются в лимфоциты (Т и В). Развитие Т-лимфоцитов происходит в тимусе под влиянием специфического микроокружения его стромы и гормона этого органа. Развитие В-лимфоцитов у человека осуществляется в красном костном мозге и, возможно, в лимфатических узелках пищеварительной трубки. Предшественники T-и В-лимфоцитов образуются также в красном костном мозге.

Особенностью этих рядов является то, что зрелые клетки не являются конечными элементами и их дальнейшее гистогенез зависит от наличия антигенов. Тогда они переходят в бластные формы и начинают деление. По повторной антигенной стимуляции В-лимфоциты, например, могут давать клоны с астрономическим числом клеток, осуществляя до 90 митозов. Этот, так называемый, антигензалежний процесс дифференциации лимфоцитов происходит в периферических кроветворных органах - селезенке и лимфатических узлах. Здесь с стимулированных антигеном T-лимфоцитов через Т-лимфобласты, крупные и средние лимфоциты образуются Т-киллеры, Т-супрессоры, Т-клетки памяти. Стимулируемые В-лимфоциты через плазмобласты и проплазмоциты трансформируются в плазмоциты и В-клетки памяти.

Миелопоэз

Миелопоэз -- это часть процессов гемопоэза, заключающаяся в регулируемом образовании миелоидных клеток, включая гранулоциты -- нейтрофилы, эозинофилы и базофилы (что называется гранулопоэзом) -- и моноциты (что называется моноцитопоэзом) в костном мозгу.

Миелоидная клетка-предшественник может дифференцироваться в костном мозгу в гранулоцит (нейтрофил, эозинофил или базофил), или в макрофаг (зрелый моноцит), или в тучную клетку или в миелоидную дендритную клетку врождённой иммунной системы. Гранулоциты, также называемые сегментоядерными или полиморфноядерными лейкоцитами за их необычную форму ядер, делятся на три короткоживуших подтипа -- эозинофилы, базофилы и нейтрофилы. Клетки-предшественники гранулоцитов дифференцируются по тому или иному типу в ходе процесса, который называется гранулопоэз. В ходе этого процесса миелоидная клетка-предшественник последовательно проходит трансформации от общего для всех трёх линий миелобласта (миелоидного предшественника) в общий для всех трёх линий промиелоцит. Промиелоциты затем превращаются в уникальные миелоциты, которые уже могут быть классифицированы как эозинофильные, базофильные или нейтрофильные клетки-предшественники, основываясь на их гистологической аффинности к той или иной окраске (то есть на наличии в них эозинофильных, базофильных или нейтрофильных гранул).[1] Эти уникальные миелоциты затем дифференцируются в также уникальные для каждой из трёх линий метамиелоциты, а затем в палочкоядерные гранулоциты (прозванные так за «U»-, «S»- или «С»-образное ядро), а затем в зрелые гранулоциты -- базофилы, эозинофилы или нейтрофилы. Макрофаги происходят от монобластных предков, которые дифференцируются в промоноциты и затем в моноциты. Образовавшиеся моноциты затем рано или поздно переходят из кровеносного русла в ткани и становятся зрелыми резидентными тканевыми макрофагами.

эритроцит лимфоцит тробоцит

Тромбоцитопоэз

Тромбоцитопоэз (образование тромбоцитов в организме) протекает в костном мозге и включает следующие этапы: колониеобразующая клетка мегакариоцитарная (КОК-мег) -» промегакариобласт -> мегакариобласт -> промегакариоцит -> зрелый мегакариоцит -» тромбоцитогенный мегака-риоцит -> тромбоциты (рис. 7.7). Истинные митозы, т. е. деление клеток, присущи только КОК-мег. Для промегакариобластов и мегакариобластов характерен эндомитоз, т. е. удвоение ДНК в клетке без ее деления. После остановки эндомитоза, в основном после 8-, 16-, 32-, 64-кратного удвоения ДНК, мегакариобласт начинает дифференциацию до тромбоцитарного мегакариоцита, образующего тромбоциты Митоз и дифференциацию КОК-мег активирует гемопоэтический цитокин -- тромбопоэтин (тромбоцитопоэтин) при взаимодействии с интерлейкином-3. Этот гуморальный фактор стимулирует также эндомитоз мегакариоцитов, он необходим для нормального созревания цитоплазмы мегакариоцита и формирования в ней тромбоцитов. Стимулируют образование тромбоцитопоэтина уменьшение мегакариоцитов и их предшественников в костном мозге, а также тромбоцитопения, вызванная усиленным использованием тромбоцитов при формировании тромба (воспаление, необратимая агрегация тромбоцитов). Активированные тромбоциты и селезенка выделяют в кровь гуморальный ингибитор пролиферации КОК-мег, а также немитотической стадии развития мегакариоцитов (эндомитоза) и созревания цитоплазмы мегакариоцитов. Это гликопротеин, массой 12--17 кДа.

В костном мозге тромбоцитарные мегакариоциты локализованы на поверхности синусного эндотелия. Часть их цитоплазматических отростков на 1--2 мкм проникает в просвет синусоида костного мозга через эндотелий и фиксирует мегакариоцит на эндотелии, выполняя функцию «якоря». Вторая часть отростков, представленных цитоплазматическими лентами до 120 мкм в длину и числом 6--8, проникает через эндотелий в просвет синусоида костного мозга. Эти отростки называются протромбоцитами. В просвете синусоида цитоплазма протромбоцита после локальных сокращений разрывается и он образует до 1000 тромбоцитов, поступающих с кровью из просвета синусоидов в русло циркулирующей крови. Однако сами протромбоциты или их фрагменты, содержащие до 100 тромбоцитов, также могут выходить из синусоида костного мозга в кровь. Они достигают мик-роциркуляторного русла легких, где из них освобождаются тромбоциты. Поэтому количество тромбоцитов оказывается более высоким в легочных венах, чем в легочной артерии. Количество тромбоцитов, образовавшихся в легких, может достигать 7--17 % от массы тромбоцитов в крови. Костный мозг человека содержит около 15 * 106 мегакариоцитов на 1 кг массы тела. Дневная продукция тромбоцитов у человека 66 000 +14 600 в 1 мкл крови. В среднем мегакариоцит высвобождает до 3000 тромбоцитов. Количество тромбоцитов в крови взрослого человека достигает 150-- 375 * 109/л; у детей -- 150--250 * 109/л. Общая популяция тромбоцитов представлена циркулирующими в крови (70 %) и находящимися в селезенке (30 %). Накопление тромбоцитов в селезенке возникает из-за их медленного движения через извилистые селезеночные корды, занимающему до 8 мин. Сокращение селезенки (например, вызванное адреналином) освобождает депонированные тромбоциты в общий кровоток. Удаление селезенки у человека, устраняющее депонирование тромбоцитов, повышает число тромбоцитов в крови у спленэктомированных индивидуумов. Напротив, увеличение селезенки (спленомегалия) вызывает рост селезеночного депо тромбоцитов у больных и, как следствие этого, тяжелую тромбоцитопению. В результате у таких больных имеет место повышенная кровоточивость. Тромбоцитопенией называют содержание тромбоцитов в крови взрослого ниже 150 * 109/л. Продолжительность жизни тромбоцитов 6,9-- 9,9 дня.

Размещено на Allbest.ru