Гемопоэз стволовые кроветворные клетки физиология. Эмбриональный период гемопоэза
самостоятельной работы студентов по теме:
КРОВЕТВОРЕНИЕ, ИЛИ ГЕМОПОЭЗ.
I . Учебная программа по теме.
Гемоцитопоэз и иммуноцитопоэз. Развитие крови как ткани (эмбриональный гемопоэз). Постэмбриональный гемопозз и иммунопоэз - физиологическая регенерация крови. Унитарная теория кроветворения. Классы гемопоэтических элементов. Стволовые и полустволовые клетки, их свойства и роль. Понятие о колониеобразующих единицах (КОЕ) клеток крови. Бластные, дифференцирующиеся и зрелые клетки. Характеристика миелоидной и лимфоидной тканей и роль микроокружения для развития гемопоэтических клеток. Регуляция гемопоэза и иммунопоэза.
II . Учебно-методическая литература.
1. Арцішэўскі А.А. Гісталогія з асновамі цыталогіі і эмбрыялогіі. – Мн.: Тэхналогія, 2000. – С. 67-73.
2. Быков В.Л. Цитология и общая гистология. – СПб.: Сотис, 1999. – С. 218-282.
3. Гистология / Под ред. Ю.И. Афанасьева, Н.А. Юриной. – М.: Медицина, 1999. – С. 180-198.
4. Гистология в вопросах и ответах / Под ред. Б.А. Слуки. – Мозырь: Белый ветер, 2000. – С. 70-74.
5. Гистология / Под ред. Э.Г. Улумбекова, Ю.А. Челышева. – М.: ГЭОТАР, 2001. – С. 116-126.
6. Кузнецов С.Л., Мушкамбаров Н.Н. Гистология, цитология и эмбриология: Учебник для мед. вузов. – М.: ООО “Медицинское информационное агентство”, 2005. – С. 309-324.
7. Кузнецов С.Л., Мушкамбаров Н.Н, Горячкина В.Л. Атлас по гистологии, цитологии и эмбриологии. – М.: Медицина, 2006. – С. 128-148.
8. Руководство по гистологии. – СПб.: СпецЛит, 2001. – Т. 1. – С. 220-248.
III . Краткий конспект.
Гемопоэз – это процесс образования форменных элементов крови. Различают эмбриональный и постэмбриональный гемопоэз. Под эмбриональным гемопоэзом понимают процесс образования крови как ткани, под постэмбриональным – процесс физиологической и репаративной регенерации крови.
Эмбриональный гемопоэз происходит с 3-й недели развития зародыша в мезенхиме желточного мешка (мезобластический этап), с 5-й недели – в печени (печеночный этап), с 8-й недели – в тимусе, с 4-5-го месяца – в селезенке и красном костном мозге (медуллярный этап).
1. Мезобластический этап. В стенке желточного мешка скопления мезенхимных клеток образуют кровяные островки. Периферические клетки островков соединяются между собой и дифференцируются в эндотелий будущих сосудов. Центральные клетки островков округляются и вступают в эритропоэз. Процесс образования эритроцитов происходит внутри сосуда и называется интраваскулярным. Поскольку образующиеся в результате эритроциты по размеру больше обычных эритроцитов, часто содержат ядра, его еще именуют мегалобластическим. Осуществляется он по схеме: первичные стволовые клетки → мегалобласты → мегалоциты (первичные эритроциты). Позже мегалобластический тип кроветворения в желточном мешке становится нормобластическим, т. е. приводит к образованию обычных эритроцитов. Одновременно вне сосудов – экстраваскулярно из бластов начинают образовываться первичные лейкоциты – гранулоциты.
2. Печеночный этап. Кроветворение в печени происходит только экстраваскулярно, по ходу кровеносных капилляров, врастающих внутрь печеночных долек вместе с мезенхимой. Причем образуются все форменные элементы крови, т. е. у эмбриона печень является универсальным кроветворным органом. Процесс кроветворения повторяет обычную схему и заканчивается образованием клеток нормальных размеров.
3. Медуллярный этап. Выселяющиеся из печени стволовые клетки оседают в закладках тимуса, лимфоузлов, селезенки и красного костного мозга. Кроветворение во всех этих органах происходит также экстраваскулярно. В тимусе стволовые клетки дифференцируются в Т-лимфоциты, завершая свое антигеннезависимое созревание. В лимфоузлах и селезенке вначале образуются все виды форменных элементов крови (в лимфоузлах до 15-й недели развития, в селезенке – до рождения). Затем преобладает лимфоцитопоэз – антигензависимое созревание В- и Т-лимфоцитов. Красный костный мозг тоже в начале образует все клетки крови, но потом его начинают покидать предшественники Т-лимфоцитов. У взрослого человека в костном мозге формируются все виды клеток крови, кроме Т-лимфоцитов. На протяжении всего последующего онтогенеза здесь сохраняются стволовые клетки.
Постэмбриональный гемопоэз осуществляется только в миелоидной ткани красного костного мозга – миелопоэз и лимфоидной ткани – лимфопоэз .
Согласно унитарной теории процесс кроветворения начинается со стволовой кроветворной клетки. Миелопоэз включает: образование эритроцитов, моноцитов, тромбоцитов, базофильных, оксифильных и нейтрофильных гранулоцитов крови. Лимфопоэз – образование Т- и В-лимфоцитов.
По общепринятой схеме гемопоэза различают шесть классов дифференцировки. К первому классу относят стволовую кроветворную клетку (ССК) ; ко второму – полустволовую клетку (ПСК) ; к третьему – унипотентные клетки (УПК) ; к четвертому – бласты ; к пятому – созревающие или дифференцирующиеся клетки ; к шестому – зрелые клетки крови . Клетки I-III классов похожи на малые лимфоциты, друг от друга морфологически не отличимые, а определятся по поверхностным антигенам, так как на данных стадиях гемопоэза дифференцировка идет лишь на уровне генома. СКК делятся относительно редко. Благодаря тому, что при делении не менее 50% дочерних клеток полностью идентичны материнским СКК, способны к самоподдержанию популяции. Полипотентны, т. е. могут давать начало всем форменным элементам крови. ПСК – являются частично детерминированными, т. е. способность у них к дифференцировке сужается. Также ограничивается и способность к самоподдержанию. Именно эти клетки приобретают чувствительность к регуляторам гемопоэза, которые определяют направление дифференцировки из олигопотентных ПСК в унипотентные - УПК . Эритропоэтин стимулирует образование КоЕ-ГнЭ колониеобразующих единиц нейтрофильных гранулоцитов и эритоцитов, лейкопоэтин – образование КоЕ-ГМ (колониеобразующих единиц нейтрофилов, базофилов, эозинофилов и моноцитов), тромбопоэтин – КоЕ-МГЦЭ (колониеобразующих единиц тромбоцитов). УПК – каждая из них дает развитие только одному типу клеток крови. Бласты – молодые клетки, в отличие от первых трех классов имеют большие размеры, большое светлое ядро и светлую цитоплазму. Созревающие клетки – многочисленные дифференцирующиеся клетки, последовательно переходящие друг в друга, морфологически хорошо различимые. Зрелые клетки – дифференцированные форменные элементы крови. Дифференцировка клеток пятого класса в процессе миелопоэза выражается появлением ряда морфологических особенностей и для конкретных видов клеток состоит в следующем.
При эритропоэзе в связи с необходимостью синтеза гемоглобина увеличивается количество РНК и рибосом, поэтому цитоплазма бластов приобретает резко базофильную окраску и клетки называются – базофильные эритробласты . Они способны к делению. В дальнейшем количество синтезируемого гемоглобина в цитоплазме увеличивается и наряду с базофильными, она приобретает оксифильные свойства. Клетки по прежнему способны к делению и получили название полихроматофильные эритробласты . По мере дальнейшей дифференцировки количество рибосом еще больше снижается, цитоплазма накапливает гемоглобин и в оксифильных эритробластах окрашивается только оксифильно. Эти клетки уже не делятся. Уменьшаются их размеры, ядро сначала уменьшается, уплотняется, а затем выталкивается из клетки. Оксифильные эритробласты превращаются в ретикулоциты – клетки шестого класса (зрелые клетки). Они не имеют ядра, но часть цитоплазмы занята рудиментами органелл (эндоплазматической сети, митохондрий), поэтому содержит меньше гемоглобина. Способны выходить из костного мозга в кровь и составляют 2-8% от общего количества эритроцитов. Освобождаясь от всех органелл, ретикулоциты превращаются в эритроциты.
При гранулоцитопоэзе первые клетки пятого класса – промиелоциты уже приобретают в цитоплазме азурофильную зернистость, которая образована первичными (неспецифическими гранулами). Хотя развитие клеток идет по трем направлениям (оксифильные, нейтрофильные, базофильные), специфических гранул еще нет, поэтому они не отличаются друг от друга. Промиелоциты имеют большие округлые ядра и способны к делениям. На стадии миелоцитов в цитоплазме кроме первичных, появляются вторичные, специфические гранулы для каждого из трех типов клеток – нейтрофильные, эозинофильные и базофильные . Ядра по-прежнему округлые, клетки способны к делению. На последующих стадиях развития форма ядра меняется: у метамиелоцитов – на бобовидную (в крови они называются юные гранулоциты), у палочкоядерных гранулоцитов – на изогнутую палочку и у сегментоядерных гранулоцитов (зрелых клеток) ядро превращается в несколько сегментов, разделенных перетяжками. В связи с изменением структуры и формы ядра все эти клетки теряют способность к делениям. Размеры зрелых клеток уменьшаются.
При моноцитопоэзе в классе дифференцирующихся клеток (пятом) различают только промоноциты – крупные клетки с круглым, большим ядром. Цитоплазма лишена гранул. Затем они превращаются в зрелые клетки. В зрелом моноците ядро обычно бобовидной формы, а в цитоплазме появляется азурофильная зернистость.
При тромбоцитозе особенности дифференцировки связаны с необходимостью накопления в бластах массы цитоплазмы, т. к. в дальнейшем тромбоциты образуются путем ее отщепления. Появившиеся мегакариобласты при дальнейшем развитии теряют способность к митозу и делятся путем эндомитоза. В результате образуются два вида клеток пятого класса - промегакариоциты и мегакариоциты. Они обладают большим объемом цитоплазмы и ядра. Причем ядра имеют полиплоидный набор хромосом и глубокие впячивания. В цитоплазме накапливаются азурофильные гранулы. На стадиях образования тромбоцитов (шестой класс) в цитоплазме мегакариоцита появляется демаркационная мембранная система, разделяющая ее на фрагменты. Наружные фрагменты цитоплазмы проникают в щели капилляров красного костного мозга и отделяются, образуя тромбоциты.
ФАКТОРЫ ГЕМОПОЭЗА
Образование клеток крови cтимулируют гемопоэтические факторы роста - фактор стволовых клеток (SCF), колониестимулирующие факторы (CSF) (C olony S timulating F actor), интерлейкины, эритропоэтин, лептин, тромбопоэтин (табл. 6-9). На кроветворение влияют фолиевая кислота и витамин B 12 , участвующие в синтезе ДНК в ходе массового образования новых клеток крови. Дифференцировку кроветворных клеток контролируют транскрипционные факторы.
Транскрипционные факторы - функционируют с ранних стадий развития и регулируют экспрессию генов кроветворных клеток.
SCL - фактор транскрипции в стволовых кроветворных клетках, предшественниках эритроцитов, мегакариоцитов.
NF -Е2 - эритроидный транскрипционный фактор, активирует транскрипцию - и -глобинов, ферментов синтеза гема (порфобилиноген дезаминаза и феррохелатаза).
Транскрипционные факторы GATA - связывающиеся с ДНК белки, узнающие последовательность GATA.
GATA1 (синонимы NF-E1, NF-1, Ery-1, GF-1) поддерживает нормальный эмбриональный и постнатальный гемопоэз, в том числе процессы пролиферации и дифференцировки развивающихся клеток крови; экспрессируется в эритроидных клетках, мегакариоцитах, эозинофилах. GATA1 необходим для выживаемости клеток эритроидного ряда. Одним из генов-мишеней GATA1 является ген Bcl-XL , кодирующий антиапоптозный белок. GATA1 активирует транскрипцию рецептора эритропоэтина EpoR, а также регулирует экспрессию ряда генов, кодирующих ферменты, необходимые для синтеза гема (ALA-S, ALA-D, PBG-D).
Мутации GATA1 являются признаком временного миелопролиферативного нарушения, которое проявляется примерно у 10% новорождённых с синдромом Дауна. Мутации N–«пальца» GATA1 наблюдаются у больных сX-связанной тромбоцитопенией и анемией. Тяжесть болезни зависит от частных мутаций. Например, мутацияD218G ведёт к макротромбоцитопении и средней степени нарушениям эритропоэза, тогда как мутация D218Yвызывает тяжёлую макротромбоцитопению, выраженную анемию и, как следствие, раннюю смертность.
GATA2 экспрессируется кроветворными клетками и играет ключевую роль в регуляции экспрессии гемопоэтических факторов, контролирующих эмбриональный гемопоэз в желточном мешке и печени.
GATA3 экспрессируют T–клетки.
EKLF влияет на эритропоэз, стимулируя экспрессию гена -глобина; возможный переключатель эритропоэза на дефинитивный тип (переключение синтеза c - на -глобин).
Фолиевая кислота и витамин B 12 . При массовом образовании новых клеток крови активно синтезируется ДНК. Для этого необходимы витамин B 12 и фолиевая кислота. Фолаты и витамин B 12 поступают с пищей и всасываются в тонком кишечнике. Для всасывания витамина B 12 в кишечнике необходим (внутренний) фактор Касла , синтезируемый париетальными клетками желудка. Фактор связывает витамин B 12 и защищает его от разрушения ферментами. Комплекс внутреннего фактора с витамином B 12 в присутствии ионов Ca 2+ взаимодействует с рецепторами эпителиальной клетки дистального отдела подвздошной кишки. При этом витамин B 12 поступает в клетку, а внутренний фактор высвобождается. Отсутствие внутреннего фактора приводит к развитию анемии. Из эпителия кишечника витамин B 12 с помощью транскобаламина II переносится в костный мозг (витамин B 12 деметилирует фолаты, предотвращая их выход из клеток; участвует в синтезе ДНК) и в печень (для запасания). Транскобаламин II вырабатывают эпителиальные клетки кишечника. Алиментарный дефицит витамина В 12 в развитых странах встречается редко; исключение составляют грудные дети матерей - строгих вегетарианок. Обычная причина дефицита - нарушение процессов всасывания; одна из причин - дифиллоботриоз [гельминтоз, вызванный Diphyllobothrium latum (Лентец широкий ), эндемичен для некоторых районов России]. Фолаты в качестве кофермента участвуют в синтезе пуриновых и пиримидиновых оснований. Алиментарный дефицит фолиевой кислоты - редкое явление; может развиться у грудного ребёнка, вскармливаемого кипячёным или козьим молоком, а также у детей с тяжёлой анорексией. Нарушение всасывания фолатов наблюдают при синдроме мальабсорбции (болезнь Крона, целиакия), характеризующемся поражением тонкого кишечника. Повышенная потребность в фолатах развивается при состояниях, сопровождающихся усилением метаболических процессов (беременность, хронический гемолиз, злокачественные новообразования). Нарушения метаболизма фолатов могут вызвать некоторые противосудорожные препараты (фенитоин и фенобарбитал).
Вены безмышечного типа в стенке имеют эндотелий, подэндотелиальный слой, средняя оболочка невыраженна, более выражена наружная оболочка. Они располагаются в костях, плаценте, твердой и мягкой мозговой оболочке, сетчатке, селезенке. Из них кровь течет по д силой собственной тяжести/сокращения мышечных компонентов органа.
Вены мышечного типа со слабым развитием мышечных элементов (голова, шея. верхняя полая вена) в стенке имеет эндотелий, подэндотелиальный слой, средняя оболочка содежит небольшое количество гладких миоцитов, наружная – адвентициальная. Со средним развитием мышечных элементов (верхняя часть туловища, верхние конечности) – внутренняя оболочка без особенностей и имеет на границе алистические волокна. Средняя оболчка имеет циркулярно расположенные пучки миоцитов; наружная – без особенностей. Вены с сильно развитыми мышечными элементами (все что ниже сердца) в среднем слое имеет больше мышечных элементов, гладкие миоциты встречаются во внутреннем и наружном слоях.
Сердце. Источники эмбрионального развития, Гистофизиология и регенерация.
Сердце – основной орган, приводящий в движение кровь. Источники развития: мезенхима образует эндокард, висцеральный листок спланхотома – миокард и эпикард. В стенке различают 3 оболочки: 1) эндокард – содержит эндотелий, подэндотелиальный слой, мышечно-эластический слой, наружный соединительнотканный слой. 2) миокард – образован типичными, атипичными и секреторными кардиомицитами. М/у волокнами имеются прослойки соединительной ткани с сосудами. В предсердии 2 слоя миокард (продольный и циркулярный), в желудочках – 3слоя. атипичные кардиомиоциты составляют проводящую систему. 3) эпикард – висцеральный листок перикарда.
Гемопоэз. Определение понятия. Органы кроветворения и иммуногенеза. Общая морфофункциональная характеристика и классификация.
Гемопоэз – развитие крови. Различают эмбриональный (происходит в эмбриональный период) и постэмбриональный (процесс физиологической регенерации крови) гемопоэз.
В эмбриональном гемопоэзе выделяют 3 этапа: мезобластический, печеночный, медуллярный (костномозговой). В этот период органами кроветворения являются желточный мешок, тимус, красный костный мозг.
Органы кроветворения делят на: центральные (тимус, красный костный мозг) – антиген независимые; периферические – антиген зависимые (миндалины, селезенка, лимфатические узлы, лимфатические узелки).
Эмбриональный гемопоэз. Основные этапы кроветворения в эмбриогенезе.
Выделяют 3 этапа, сменяющих последовательно друг друга: 1) мезобластический – развитие клеток крови начинается во внезадорышевых органах – мезенхиме стенки желточного мешка, хориона (с 3 по 9 неделю развития зародыша) и появляется первая генерация стволовых клеток крови (СКК). Наружные клетки дифференцируются в эндотелиальные клетки кровеносных сосудов; внутренние клетки дифференцируются в первичные эритробласты (мегалобласты) – мегалобластический тип и интраваскулярным. Клетки крупные, содрежат ядра, мало гемоглобина. За пределами сосудов, в стенке желточного мешка, образуются гранулоциты (нейтрофилы, эозинофилы) – экстраваскулярный тип. 2) печеночный – начинается в печени с 5-6 недели развития плода, когда печень становится основным органом гемопоэза, в ней образуется вторая генерация СКК. Кроветворение в печени завершается перед рождением. СКК заселяют тимус (с 7-8 недели развиваются Т-лимфоциты), селезенку (с 12 нед.) и лимфатические узлы (с 10 нед.). Мегалобластический тип меняется на нормобластический тип кроветворения, остается только экстраваскулярным. Эритроциты выбрасывают ядро, в них увеличивается содержание гемоглобина, цитоплазма становится оксифильной. Здесь т.ж. образуются зернистые лейкоциты, мегакариоциты. Меняется микроокружение. 3) медуллярный (костномозговой) – появление 3ей генерации СКК в костном мозге, гемопоэз начинается с 10й нед и постепенно нарастает к рождению, а после рождения костный мозг становится центральным органом гемопоэза. В селезенке и лимфатических узлах к рождению появляются соединительнотканные капсулы и трабекулы, кровеносные сосуды. Остаются только очаги лимфоидной ткани.
Постэмбриональный гемопоэз. Теория кроветворения. Современная схема кроветворения.
Постэмбриональный гемопоэз – физиологическая ргенерация крови (клеточное обновление), которая компенсирует физиологическое разрушение дифференцированных клеток.
Миелопоэз – происходит в миелоидной ткани, расположенной в эпифизах трубчатых и полостях многих губчатых костей. Здесь развиваются форменные элементы крови: эритроциты, гранулоциты, моноциты, кровяные пластинки, предшественники лимфоцитов. В миелоидной ткани находят СКК и СК соединительной ткани. Предшественники лимфоцитов постепенно мигрируют и заселяют тимус, селезенку, лимф-кие узлы и т.д.
Лимфопоэз происходит в лимфоидной ткани, которая имеет несколько разновидностей, представленных в тимусе, селезенке, лимфатических узлах. Она выполняет основные функции: образовании Т- и В-лимфоцитов, иммуноцитов. Миелоидная и лимфоидная ткани являются разновидностями соединительной ткани, п.э. в них представлены 2 основные клеточные линии – клетки ретикулярной ткани и гемопоэтические.
В основе схемы кроветворения лежит унитарная теория. Унитарная теория: родоначальницей всех клеток лежит 1 стволовая клетка, образующая 0,15 трлн клеток в сутки (250 млрд – эритроцитов, 250 млрд - лейкоцитов).
Схему делят на 6 классов: 1) полипотентные клетки – предшественники СКК – лимфоцитоподобные, гетерогенные. Подразделяются на про-СКК (начинают пролиферировать при трансплотации), др.-СКК. кр.-СКК – пролиферируют кратковременно. Мультипотентны. МСК – мезнхимальные стоволовые клетки – микроокружение СКК, поддерживают и регулируют кроветворение.
2) Частично детерминированные клетки – предшественники (полустволовые клетки): 2 типа – КОЕ (колония образующая единица)-М миелопоэза (эритроциты), КОЕ-Л лимфопоэза (белые клетки).
3) Унипотентные КП (клетки предшественники) (олигопотентные): КОЕ-М миелопоэза – образует линии КОЕ-Г (гранулоциты), КОЕ-М (макрофаги), КОЕ-Э (эритроциты), КОЕ-Мгк (мегакариоциты), КОЕ-Т (тучные клетки). КОЕ-Л лимфопоэза: КП-В лимфоцитов, КП-Т лимфоцитов, КП-натуральные киллеры, КП-дендритные клетки.
4) Пролиферирующие клетки – морфологически распознаваемы клетки. Бластные клетки.
5) Созревающие клетки – происходит дифференцировка клеток. Клетки уменьшаются в размерах, изменяется форма ядра, меняется цвет цитоплазмы и ядра, появляется специфическая зернистость.
6) Зрелые классы: бласттрансформация – только для Т- и В-лимфоцитов (взаимодействие рецепторного поля в 5 классе) обмен рецепторными полями.
Эритропоэз и тромбоцитопоэз в эмбриональном и постэмбриональном периодах.
Родоначальницей эритроидных клеток является полипотентная СКК, способная формировать в культуре костного мозга колонии. Дифференцирующаяся полипотентная СКК дает 2 типа мультипотентных частично коммитированных СКК: 1) коммитированные к лимфоидному типу дифференцировки; 2) КОЕ-ГЭММ – единицы, образующие смешанные колонии, состоящие из гранулоцитов, эритроцитов, моноцитов и мегакариоцитов. Из второго типа мультипотентных СКК дифференцируются унипотентные единицы: буретообразующая (БОЕ-Э) и колониеобразующая (КОЕ-Э) эритроидные клетки, которые являются коммитированными родоначальными клетками эритропоэза. БОЕ-Э – наиболее примитивные клетки – предшественники эритроцитов, которые способны гнерировать тысячи эритроидных предшественников. Они содержатся в малом количестве в костном мозге и крови благодаря частичному самоподдержанию и миграции из компармента мультипотентных СКК. КОЕ-Э является более зрелой клеткой, образующейся из пролиферирующей БОЕ-Э. Под влиянием эритропоэтина (гликопротеиновый гормон) КОЕ-Э дифференцируются в проэритробласты, из которых образуются эритробласты, ретикулоциты и эритроциты. Образующиеся из КОЕ-Э эритроидные клетки морфологически идентифицируются.
Кровяные пластинки образуются в костном мозге из мегакариоцитов – гигантских по величине клеток, которые дифференцируются из СКК, проходя ряд стадий: СКК – КОЕ-ГЭММ – КОЕ-МГЦ – мегакариобласт – промегакариобласт – мегакариоцит – тромбоциты (кровяные пластинки). Весь период образования тромбоцитов составляет примерно 10 дней.
Лейкоцитопоэз в эмбриональном и постэмбриональном периодах.
Источником для гранулоцитопоэза являя.тся СКК и мультипотентные КОЕ-ГЭММ, одновременно начинающие дифференцироваться ч/з ряд промежуточных стадий в трех различных направлениях и образующие гранулоциты 3х видов: нейтрофилы, эозинофилы, базофилы. Основные ряды для каждой из групп гранулоцито слагаются из следующих клеточных форм: СКК – КОЕ-ГЭММ – КОЕ-ГМ – унипотентные предшественники (КОЕ-Б, КОЕ-Эо, КОЕ-Гн) – миелобласт – промиелоцит – миелоцит – метамиелоцит – палочкоядерный гранулоцит – сегментоядерный гранулоцит. По мере созревания гранулоцитов клетки уменьшаются в размерах, изменяется форма их ядер от округлой до сегментированной, в цитоплазме накапливается специфическая зернистость.
Образование моноцитов: СКК – КОЕ-ГЭММ – КОЕ-ГМ – унипотентные предшественники моноцитов (КОЕ-М) – монобласт – промоноцит – моноцит. Моноциты из крови поступают в ткани, где являются источником развития различных видов макрофагов.
Лимфоцитопоэз проходит следующие стадии: СКК – КОЕ-Л (лимфоидная родоначальная клетка) – унипотентные предшественники лимфоцитов (пре-Т-клетки, пре-В-клетки) – лимфобласт – пролимфоцит – лимфоцит. Особенность: способность дифференцированных клеток (лимфоцитов) дедифференцироваться в бластные формы.
Красный костный мозг. Локализация, характеристика гемопоэтических островков и микроокружения, регенерация. Желтый костный мозг.
Красный костный мозг (ККМ) – центральный орган кроветворения. Первые недели выполняет остеогенную функцию, далее – кроветворную. Стромой ККМ является ретикулярная и жировая ткани, последняя увеличиваясь приводит к затуханию кроветворения. Сосуды ККМ: артерии с выраженной мышечной стенкой, крупные венозные синусы (депо крови), синусоидные капилляры. Ближе к кровеносным сосудам располагаются очаги формирования эритроцитов, они в процессе скапливаются вокруг макрофагов, которые содержат железо. Эритроциты меняют окраску: полихроматофильные – оксифильные - теряют ядра.
Рядом с синусоидными капиллярами располагаются самые крупные клетки – мегакариобласты (ядро округлое, дольчатое) и мегакариоциты (ядра лопастные). Их отростки проникают ч/з стенку синусоидных капилляров, отрываясь эти части образуют тромбоциты, содержащие отрывки цитоплазмы и частично органеллы.
По периферии, ближе к эндосту, располагаются зернистые лйкоциты. Здесь же идет процесс постоянной дифференцировки. Только зрелые лимфоциты проникают в кровяное русло.
Предшественники лимфоцитов мигрируют сразу в тимус – Т-лимфоциты; другая часть мигрирует в В-зависимые зоны лимфатических органов. Дальше происходит дифференцировка и пролиферация.
Регенерация осуществляется путем деления. имеет иннервация.
Тимус. Развитие, строение, функции. Возрастная и акцидентальная инволюция тимуса.
Тимус (вилочковая железа) – центральный орган кроветворения и иммунитета, антиген независимый. Образуется из эпителия глоточной кишки (3-4пара жаберных карманов). Эпителий постепенно разделяется на дольки, м/у которыми из мезенхимы образуются соединительнотканные перегородки. Стромой дольки является эпителий, который потеряв строение пласта, постепенно разрыхляется и принимает ретикулоподоный вид, поэтому называется ретикулоэпителиоцитами. Микроокружение включает в себя: макрофаги, кровеносные сосуды с эндотелиальныеми и адвентициальнями клетками (фибробласты, липоциты).
На уровне ПСК (2 класс) происходит заселение тимуса. Эдесь происходи дифференцировка и образование Т-лимфоцитов, которые мигрируют в Т-зависимые периферийные зоны лимфатических узлов (ЛУ). Здесь происходит пролиферация Т-лимфоцитов и образование специализированных Т-лимфоцитов (Т-хелперы, киллеры, памяти). При чем эти процессы протекают в периферийных органах только при раздражении.
Лимфоциты, имеющие на своей поверхности антигены, в норме за пределы тимуса не выходят. В противном случае они могут быть причиной аутоиммунной агрессии.
Строение тимуса: различают корковое и мозговое вещество. Корковое вещество наиболее темное. мозговое – светлое. Лимфоциты заселяют сначала мозговое вещество. Здесь эпителиальные клетки располагаются более компактно и образуют сеть. В корковом веществе по периферии располагаются СК – лимфобласты. Эта зона субкапсулярная. Эти Т-лимфоциты устойчивы к физическим факторам, облучению, глюкокордикоидам надпочечников. Восстановление идет за счет Т-зоны – акцидентальная инвалюция тимуса. В мозговом веществе легче просматриваются эпителиоциты. С возрастом происходит увеличение эпителиальных телец – телец Гассаля (эпителиальные жемчужины). В центре этих телец происходит распад эпителиальных клеток – возрастная инвалюция тимуса. Виды телец: оксифильная, форма ближе к округлой, по периферии видны плоские базофильные ядра. Размеры разные.
Кровоснабжение: корковое и мозговое вещество кровоснабжается отдельно. Т-лимфоциты из коркового вещества не переходят в мозговое, а мигрируют сразу в Т-периферийную органы кроветворения. Кровоснабжение мозгового вещества больше замкнуто, из него не могу выйти Т-лимфоциты. этому препятствует специальный барьер (эндотелий, базальная мембрана капилляра, эпителиальные клетки – стромы. макрофаги).
Регенерация: максимальное развитие тимус достигает к 25 годам, после чего идет инвалюция. В старости т.ж. имеет функциональное значение. Регенерация возможна только в детском возрасте. Микроокружение тимуса вырабатывает специальные вещества – тимозины, они способствуют кроветворению, в частности вырабатывают Т-активины.
Периферические органы кроветворения. Общая морфофункциональная характеристика. Понятие об антигензависимом кроветворении.
К периферическим органам кроветворения относят миндалины, селезенку, лимфатические узлы и узелки. В периферических органах происходят размножение приносимыхсюда из центральных органов Т- и В-лимфоцитов и специализация их под влиянием антигенов в эффекторные клетки, осуществляющие иммунную защиту, и клетки памяти. К.т. здесь погибают клетки крови, завершающие свой жизненный цикл.
Лимфатические узлы. Общая морфофункциональная характеристика. Строение и функции синусов лимфатического узла.
ЛУ – располагаются в определенных местах. Размер от нескольких мм до 1,5 см. Развивабтся на 2 месяце внутриутробного развития, в них происходит универсальное кроветворение. После рождения остается только лимфоцитопоэз. Выполняют защитную (барьерную), кроветворную (только лимфоцитопоэз), иммунобиологическую (В-лимфоплазматические клетки), депонирующую (депонирует лимфу) функции.
ЛУ имеет бобовидную форму.По большой кривизне располагается большое количество приносящих сосудов, только 1 сосуд располагается в воротах, является выносящим. Снаружи ЛУ покрыт соединительнотканной капсулой. Внутри отходят соединительнотканные перегородки – трабекулы.
Лимфа протекает в ЛУ по сосудам снаружи выпуклой стороны и попадает в систему синусов: 1) краевой (подкапсулярный синус) – располагается м/у капсулой и ЛУ. 2) вокругузелковый (корковый) синус – м/у трабекулой и ЛУ. 3) промежуточный (мозговой) синус – м/у трабекулой и мякотными тяжами. 4) воротный синус – в области ворот.
Лимфатические узлы. Гистофизиология коркового, мозгового вещества и паракортикальной зоны. Участие лимфатических узлов в иммунном ответе.
ЛУ включает в себя лимфоидную ткань, подразделяется на 2 части: мозговое и корковое.
Корковое вещество представлено лимфатическими узелками, мозговое – мякотными тяжами. Вместе они составляют В-зависимые зоны. На границе коркового и мозгового вещества выделяют паракортикальную Т-зависимую зону.
При раздражении антигеном (антиген зависимый орган) в гомогенных ЛУз появляются светлый (реактивный) центр (В-лимфоциты), а сам ЛУз подразделяется на корковое и мозговое вещество. Созревшие В-лимфоциты выходят в кровеносное русло, дальше в ткань – превращаются в плазматические клетки, которые начинают вырабатывать антитела.
Микроокружение: нефагоцитирующие макрофаги – они способны на поверхности накапливать антиген, при определенном количестве которого происходит пролиферация и бласттрансформация лимфоцитов. Выделяют 2 вида: 1) дендритные – находятся в реактивных центрах ЛУ и активируют В-лимфоциты; 2) интердигитирующие – находятся в паракортикальной зоне ЛУ и активируют Т-лимфоциты, является аналогом эпидермальных макрофогаов. Т.ж. в микроокружение входят ретикулярные клетки и резидентные (фагоцитирующие) макрофаги.
Регенерация возможна только в детском возрасте.
Селезенка. Общая морфофункциональная характеристика. Функции селезенки в эмбриональном и постнатальном периодах.
Селезенка развивается на 2 месяце эмбриогенеза. Сначала выступает в роли универсального органа кроветворения, после рождении – только лимфоцитопоэз. Выполняет защитную (барьерную), иммунобиологическую функции, вырабатывает поэтины (тромбоцитопоэтины и эритропоэтины), участвует в разрушении эритроцитов. Селезенка является нежизненно важным органом. Снаружи покрыта брюшиной (висцеральным листком), под ней располагается соединительнотканная капсула (здесь находятся гладкие миоциты, при сокращении которых возникает боль в левом подреберье; при резком наполнении селезенки происходит ее разрыв). Регенерирует хорошо, при условии сохранения всех составных частей.
Белая пульпа селезенки. Строение, функции. Участие в иммунных реакциях.
Белая пульпа - имеют ЛУз различают 4 зоны: 1) периартериальная зона – тимус зависимая зона; 2) реактивный центр – (светлая зона) В-лимфоциты, антиген зависимая зона; 3) мантийная зона – В- и Т-лимфоциты, зона расположена на пути миграции; 4) краевая зона – (маргенальная) В- и Т- лимфоциты на пути миграции.
Всегда располагается центральная аретрия на периферии.
Красная пульпа селезенки. Строение и функции. Особенности внутриорганного кровоснабжения селезенки.
Красная пульпа – ретикулярные клетки и резидентные макрофаги (строма), которые разрушают эритроциты: билирубин поступает обратно в печень, а железо – в ККМ.
Закрытая система кровоснабжения: (а – кап - в) селезеночная а. – трабекулярная а. – пульпарная а. – центральная а. – кисточковая а. – капилляр – венозный синус – пульпарная вена – трабекулярная в.
Открытая система: (а. – кр. пульпа – в.) селезеночная а. – трабекулярная а. – пульпарная а. – центральная а. – кисточковая а. – капилляр – красная пульпа - венозный синус – пульпарная вена – трабекулярная в.
Иммунная система слизистых оболочек. Общая морфофункциональная характеристика. Гистофизиология небной миндалины.
Миндалина выполняет защитную (барьерную), кроветворную (лимфоцитопоэз), иммунобиологическую (выработка антигена) функции. Небная миндалина имеет 10-15 крипт. Снаружи покрыта многослойным плоским неороговевающим эпителием, под ней располагается собственная пластинка слизистой оболочки (рыхлая соединительная ткань). В собственной пластинки слизистой оболочки располагаются лимфатические узелки (ЛУз). Если не было встречи с антигеном ЛУз – гомогенны, если встреча состоялась, то ЛУз – гетерогенны, т.е. имеют 2 части: корковое и мозговое. В мозговом веществе происходит пролиферация В-лимфоцитови их бласттрансформация.
Единая иммунная система слизистых оболочек представленная скоплениями лимфоцитов в слизитых оболочках ЖКТ, бронхов, мочеполовых путей, выводных протоков молочных и слюнных желез. Лимфоциты могут формировать одиночные/групповые лимфоидные узелки. ЛУз осуществляют локальную защиту. Лимфоциты располагаются в рыхлой волокнистой соединительной ткани оболочек, покрытых эпителием.
Клеточные основы иммунных реакций. Общая морфофункциональная характеристика иммунокомпетентных клеток и их взаимодействие в иммунном ответе.
Иммунная сиситема объединяет органы и ткани, в которых происходит образование и взаимодействие клеток – иммуноцитов, выполняющих функцию распознования генетически чужеродных субстанций и осуществляющих специфическую реакцию.
При первой встречи с антигеном (первичный ответ) лимфоциты стимулируются и подвергаются трансформации в бластные формы, которые способны к пролиферации и дифференцировки в иммуноциты. В результате пролиферации увеличивается чилсо лимфоцитов соответствующего клона. Дифференцировка приводит к появлению двух типов клеток – эффекторных и клеток памяти. Эффекторные клетки непосредственно участвуют в ликвидации/обезвреживании чужеродного материла. К эффекторным клеткам относятся активированные лимфоциты и плазматические клетки. Клетки памяти – это лимфоциты, возвращающиеся в неактивное состояние, но несущие информацию о встрече с конкретным антигеном. При повторном введении данного антигена они способны обеспечивать быстрый иммунный ответ большей интенсивности (вторичный ответ) вследствие усиленной пролиферации лимфоцитов и образования иммуноцитов.
При клеточном иммунитете эффекторными клетками являются цитотоксические Т-лимфоциты/лимфоциты – киллеры, которые непосредственно участвуют в уничтожении чужеродных клеток других органов и выделяют литические вещества. Такая реакция лежит в основе отторжения чужеродный тканей в условиях трансплантации.
Основными клетками. осуществляющими иммунные реакции являются Т- и В-лимфоциты, макрофаги и ряд взаимодействующих с ними клеток.
Т-лимфоциты – дифференцируются в тимусе. поступают в кровь и лимфу и заселяют Т-зоны в периферических органах иммунной системы, в которых под влиянием антигенов образуются Т-иммуноциты и Т-клетки памяти. Для Т-лимфоцитов характерно наличие на плазмолемме особых рецепторов, способных специфически распознавать и связывать антигены. В популяции Т-лимфоцитов различают несколько функциональных групп клеток: Т-киллеры, Т-хелперы, Т-супрессоры.
В-лимфоциты – основные клетки, участвующие в гуморальном иммунитете. Образуются из СКК ККМ, затем поступают в кровь и далее заселяют В-зоны периферических лимфоидных органов. При действии антигена В-лимфоциты в периферических лимфоидных органах активизируются, пролиферируют, дифференцируются в плазмоциты, активно синтезирующие антитела различных классов, которые поступают в кровь, лимфу и тканевую жидкость.
Общий план строения и источники эмбрионального развития стенки пищеварительной трубки.
Эпителиальная выстилка пищеварительной трубки и железы развивается из энтодермы и эктодермы. Из энтодермы формируются однослойный призматический эпителий слизистой оболочки желудка, тонкого и большей части толстого кишечника, а т.ж. железистая паренхима печени и поджелудочной железы. Из эктодермы ротовой полости и анальной бухт эмбриона обруется многослойный плоский эпителий ротовой полости, слюнных желез и каудального отдела прямой кишки. Мезенхима является источником развития соединительной ткани и сосудов, а т.ж. гладкой мускулатуры пищеварительных органов. Из висцерального листка спланхнотома развивается однослойный плоский эпителий серозной оболочки – висцерального листка брюшины.
В стенки пищеварительной трубки выделяют 4 оболочки: слизистая, подслизистая, мышечная и наружная (сероза/адвентиция).
Слизистая оболочка переднего, среднего и заднего отделов пищеварительной трубки. Общая характеристика и особенности строения.
В слизистой оболочке во всех отделах пищеварительной трубки рельеф неровный: складки (встерачются везде; выпячивания слизистой оболочки при наличии подслизистой основы), ямки (в желудке; небольшие углубления в подлежащей ткани), крипты (более глубокие углубления), ворсинки (только в тонком отделе кишечника; выпячивания слизистой оболочки пальцевидной формы).
Слизистая оболочка состоит из 3 пластинок: 1) эпителиальная – в переднем и заднем отделах – многослойный; в среднем – однослойный. 2) собственная пластинка – рыхлая неоформленная соединительная ткань, в которой располагаются кровеносные и лимфатические сосуды, нервные волокна, могут находиться лимфоидные узелки, железы. 3) мышечная пластинка – гладкая мышечная ткань, лежит на границе слизистой и подслизистой. Чаще пучки мышечной пластинки образуют 2 слоя: внутренний (циркулярный) и наружный (продольный). Она придает пластичность, сокращаясь, способствует изменению рельефа и выделению секрета из желез.
Ротовая полость. Гистофизиология слизистой оболочки органов ротовой полости (губа, язык, десна, щека, твердое и мягкое небо).
К ротовой полости относят структуры, образующие стенки полости и их производные. Стенки: губы, щеки, десны, твердое и мягкое небо.
Органы: язык, слюнные железы, зубы, небные миндалины.
Слизистая оболочка состоит из многослойного неороговевающего эпителия, но в участках повышенной механической нагрузки ороговевает (спинка языка, средняя линия щек, десны, части твердого неба). Собственная пластинка образует сосочки, которые большие, высокие, располагаются в участках с повышенной механической нагрузкой. Подслизистая основа отсутствует в местах с повышенной механической нагрузкой.
Губа. Гистофизиология кожной, слизистой и переходной частей.
Губа – ограничивает ротовую полость, является зоной перехода от кожного покрова в слизистую пищеварительного тракта. В губе выделяют 3 отдела: 1) кожный – имеет строение тонкой кожи, эпидермис, дерма, сальные железы, волосы; 2) промежуточный (переходный) – включает гладкую часть (красная кайма) и ворсинчатую часть (линия смыкания губ). Гладкая часть выстлана многослойным плоским ороговевающим эпителием, ч/з который просвечиваются капилляры, имеется много рецепторов. Ворсинчатая часть – многослойный плоский неороговевающий эпителий (у новорожденного эпителий образует выросты). 3) слизистый отдел – многослойный неороговевающий эпителий, под ним располагается собственная пластинка слизистой оболочки.
В губе взрослого в кожной части хорошо выражены производные, отсутствуют ворсинки в ворсинчатой части губы, хорошо выражена мышечная ткань, которая залегает в толще губы.
Гемопоэз - процесс кроветворения (образование клеток крови), происходящий в кроветворной ткани. У взрослого человека гемопоэз происходит в костном мозге костей черепа, рёбер, грудины, позвонков, костей таза, эпифизов длинных костей. В пренатальном периоде гемопоэз последовательно происходит в нескольких развивающихся органах.
А. Пренатальный гемопоэз
Кровяные островки
Рис. 6-13. Эмбриональный гемопоэз. 3-недельный зародыш (вид сверху). В передней части зародышевого диска появляются кровяные островки, видимые сквозь слои эктодермы и соматической мезодермы [из Sadler TW, 1990]
эндотелий первичных кровеносных сосудов. В ходе мегалобластического эритропоэза клетки центральной части островка образуют первые клетки крови - первичные эрит- робласты (рис. 6-14) - крупные клетки, содержащие ядро и эмбриональные Hb (Hb Gower-1, Hb Gower-2, см. главу 4 II Б I г (I) (б)). Лейкоцитов и тромбоцитов на этой стадии нет. На 12-й неделе кроветворение в желточном мешке заканчивается.
- Гепатоспленотимическая стадия. В течение второго месяца развития стволовые клетки крови заселяют печень, селезёнку и тимус, и в этих органах образуются разные типы клеток крови.
б. Селезёнка. Гемопоэз в селезёнке наиболее выражен с 4 по 8 месяц внутриутробного развития. Здесь образуются эритроциты и небольшое количество гранулоцитов и тромбоцитов. Непосредственно перед рождением важнейшей функцией селезёнки становится образование лимфоцитов.
в. Тимус. В вилочковой железе образуются лимфоциты (различные типы Т-клеток).
- Костномозговое кроветворение. В течение 5-го месяца развития гемопоэз начинается в костном мозге, где образуются все типы клеток крови. Дополнительное количество лимфоцитов формируется в лимфоидных органах (тимус, лимфатические узлы, селезёнка). Перед рождением лимфатические узлы могут также продуцировать эритроциты. К моменту рождения, после рождения и у взрослого кроветворение ограничивается костным мозгом и лимфоидной тканью. Когда костный мозг не в состоянии удовлетворить повышенный и длительный запрос на образование клеток крови, гемопоэтическая активность печени, селезёнки и лимфатических узлов может восстановиться (экстра- медуллярный гемопоэз).
Жёлтый костный мозг, однако, может восстановить свою активность, если необходимо усилить гемопоэз (например, при хронической гипоксии или выраженных кровотечениях).
- Красный костный мозг (рис. 6-15). Здесь преобладают созревающие эритроциты, что придаёт костномозговым очагам гемопоэза красный цвет.
(б) Функция. Помимо кроветворения, в костном мозге, как в селезёнке и печени, происходит удаление из кровотока старых и дефектных клеток крови. Костный мозг играет центральную роль в иммунной системе, т.к. в нём образуются В-лимфоциты, а также присутствует большое количество плазматических клеток, синтезирующих AT.
Б. Постнатальный гемопоэз. Унитарная теория кроветворения предусматривает, что родоначальница всех форменных элементов крови - стволовая кроветворная клетка. Она медленно размножается и дифференцируется в несколько различных типов коммитированных клеток, дифференцирующихся в отдельные линии - эритроциты, гранулоциты, лимфоциты, моноциты и тромбоциты. Коммитированные клетки интенсивно делятся, и образуются предшественники зрелых клеточных типов. Пролиферативную активность стволовых клеток модулируют колониестимулирующие факторы и интерлейкины (особенно ИЛ-3).
- Дифферон (рис. 6-16). В гемопоэзе участвуют стволовая кроветворная клетка, коммитированные унипотентные клетки и клетки-предшественницы.
Рис. 6-16. Схема гемопоэза. CFU-blast - стволовая кроветворная клетка; CFU-GEMM - полипо- тентная 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
Свойства. Стволовая кроветворная клетка дифференцируется в различные клеточные типы. Она выходит в кровоток и циркулирует в крови. Для стволовых клеток характерно морфологическое сходство с малыми лимфоцитами и способность к самообновлению.
б. Унипотентные коммитированные клетки имеют ограниченные потенции, комми- тированы к дифференцировке в один клеточный тип, пролиферируют и в присутствии факторов роста дифференцируются в клетки-предшественницы. Унипотентные клетки морфологически не отличаются от стволовых клеток. Программирование клетки на определённый путь дифференцировки (коммитирование), по-видимому, происходит случайным образом.
в. Клетки-предшественницы - клетки одной линии, отличающиеся морфологически и образующиеся последовательно в каждой линии, начинающейся с коммитиро- ванной унипотентной клетки и завершающейся формированием зрелой клетки крови.
- Эритропоэз (рис. 6-17). Начало эритроидного ряда - взрывообразующая единица эритро- поэза (BFU-E), происходящая из CFU-blast’a. Из BFU-E формируется унипотентный предшественник эритроцитов (CFU-E). На дальнейших стадиях эритропоэза дифференцируются проэритробласты, эритробласты, ретикулоциты и эритроциты. Длительность эритропоэза
Рис. 6-18. Регуляция эритропоэза. Взрывообразующую единицу эритропоэза (BFU-E) стимулирует ИЛ-3. Из BFU-E образуется CFU-E - унипотентный предшественник эритроцитов, чувствительный к эритропоэтину. Решающий стимул для образования эритроцитов - гипоксия, запускающая синтез эритропоэтина в почке. Эритропоэтин выходит в кровь и поступает в костный мозг, где стимулирует размножение и дифференцировку унипотентного предшественника эритроцитов (CFU-E) и дифферен- цировку клеток эритроидного ряда. В результате количество эритроцитов в крови увеличивается. Соответственно возрастает количество кислорода, поступающего в почку, что тормозит образование эритропоэтина [из Besa ЕС et al, 19921
(от стволовой клетки до эритроцита) - 2 недели. Интенсивность эритропоэза контролирует
эритропоэтин. Основной стимул для выработки эритропоэтина - гипоксия (рис. 6-18).
а. BFU-E и CFU-E. Отличия взрывообразующей единицы эритропоэза (BFU-E) от унипотентного предшественника эритроцитов (CFU-E) состоят в том, что первые реагируют на ИЛ-3, но нечувствительны к эритропоэтину, тогда как пролиферация и дифференцировка CFU-E зависят от эритропоэтина. От клеток в состоянии терминальной дифференцировки BFU-E отделена 12 делениями, а от стадии CFU-E до зрелых клеток проходит 6 или меньше делений.
б. Проэритробласты (рис. 6-17) - первые морфологически опознаваемые предшественники эритроцитов - крупные клетки (диаметр 14-19 мкм) с многочисленными органеллами, но без Hb. Бледное ядро расположено центрально. Объём цитоплазмы невелик и составляет около 20% общего объёма клетки; в ней присутствует довольно много полирибосом, чем обусловлена базофилия клетки. Проэритробласты подвергаются многократным митозам.
в. Эритробласты. На дальнейших стадиях дифференцировки происходят уменьшение размера клетки, конденсация хроматина и уменьшение диаметра ядра, прогрессирующая потеря органелл и РНК, постепенное увеличение содержания Hb1 элиминация ядра. Последовательно различают эритробласты базофильные, полихроматофильные, оксифильные (нормобласты).
- Базофильный эритробласт несколько меньше (диаметр 13-16 мкм) проэрит- робласта, содержит ядро с более плотным хроматином. Цитоплазма более базо- фильна; около ядра часто виден клеточный центр. Клетка сохраняет способность к митозу и активно синтезирует Hb.
- Полихроматофильный эритробласт - клетка диаметром 12-15 мкм, содержит значительное количество Hb. Серый тон цитоплазмы обусловлен базофиль- ным окрашиванием рибосом и оксифильным окрашиванием Hb. Размеры ядра уменьшаются. Клетки продолжают синтезировать Hb и могут делиться.
- Нормобласт (оксифильный эритробласт) имеет небольшие размеры (диаметр 8- 10 мкм) и ацидофильную цитоплазму со следами базофилии. Ядро небольшое, содержит конденсированный хроматин. Ранние нормобласты, по-видимому, ещё могут делиться; на этой стадии эритроидные клетки постепенно утрачивают способность к делению и выталкивают пикнотическое (дегенерирующее) ядро.
- Островки эритробластов (рис. 6-19). В костном мозге выделяют отдельные структурные единицы эритропоэза - т.н. островки эритробластов. Островок состоит из одного-двух макрофагов, окружённых предшественниками эритроцитов. Макрофаг образует длинные отростки, на поверхности которых расположены делящиеся эритроидные клетки. По мере дифференцировки эритроидная клетка мигрирует к концу отростка макрофага, а следом за ней перемещаются менее дифференцированные клетки. Далее эритробласт вступает в контакт с эндотелием ближайшего синуса, проходит через его стенку и попадает в общий кровоток. Ядро при этом выталкивается и фагоцитируется макрофагами.
Рис. 6-19. Эритробластный островок в костном мозге. Островок образован макрофагом и прилежащими к нему дифференцирующимися эритроидными клетками. Последние располагаются между отростками макрофага [из Bessis U et al, 1978]
Рис. 6-20. Гранулоцитопоэз. В ходе дифференцировки предшественников гранулоцитов выделяют: миелобласт, промиелоцит, миелоцит, метамиелоцит, палочкоядерный и сегментоядерный гранулоци- ты. По мере дифференцировки уменьшаются размеры клетки, появляются гранулы в цитоплазме, уплотняется ядро и изменяется его форма (от округлой к сегментированной) (из Gartner LP, 1993]
а. Миелобласт образуется на самой ранней стадии гранулоцитопоэза. Это малодифференцированная клетка диаметром около 15 мкм. Миелобласты содержат крупное округлое ядро и 1-3 ядрышка. Цитоплазма лишена гранул и более базофильна, чем у их колониеобразующих единиц.
б. Промиелоцит. Миелобласты дают начало промиелоцитам - крупным клеткам (15-24 мкм), содержащим более конденсированный хроматин. Округлое ядро расположено эксцентрично. Цитоплазма базофильнее и содержит азурофильные гранулы. По мере деления и созревания клеток количество азурофильных гранул уменьшается.
в. Миелоцит. Размеры клетки меньше (10-16 мкм), появляется значительное количество специфических гранул, что позволяет различить 3 типа миелоцитов: нейтрофиль- ный, эозинофильный и базофильный. Образование и накопление гранул продолжаются в течение последующих трёх клеточных делений. Ядро постепенно приобретает бобовидную форму, хроматин становится конденсированнее.
г. Метамиелоцит. В результате делений миелоцитов образуются нейтрофильный, эозинофильный и базофильный метамиелоциты. Размеры этих клеток ещё меньше (10-12 мкм); содержание специфических гранул больше, чем на предыдущей стадии. В ядре появляются глубокие вырезки, хроматин ещё более конденсирован. Способность к митозу утрачивается.
д. Палочкоядерный гранулоцит. Метамиелоциты дифференцируются в палочкоядерные гранулоциты - клетки, непосредственно предшествующие зрелым формам. Их размер составляет 10-12 мкм, ядро имеет подковообразную форму. Эти клетки уже могут выходить в кровоток и составляют 3-5% общего количества циркулирующих лейкоцитов.
е. Сегментоядерный гранулоцит. Палочкоядерные гранулоциты дифференцируются в зрелые формы - сегментоядерные. По мере дифференцировки ядро сегментируется и содержит плотный хроматин.
- Моноцитопоэз. Моноциты и гранулоциты имеют общую клетку-предшественницу - колониеобразующую единицу гранулоцитов и моноцитов (CFU-GM), образующуюся из полипо- тентной клетки-предшественницы миелопоэза (CFU-GEMM). При развитии моноцитов выделяют две стадии - монобласт и промоноцит. До достижения стадии зрелого моноцита клетки проходят три деления. Постепенно уменьшается размер клеток, и появляется углубление в ядре. Все зрелые моноциты покидают костный мозг вскоре после формирования. Примерно двое суток моноциты находятся в кровотоке, а затем мигрируют в ткани.
- Тромбецитопоэз. Тромбоцитам дают начало самые крупные (30-100 мкм) клетки костного мозга - мегакариоциты.
а. Мегакариобласт - предшественник мегакариоцита. Эта клетка - потомок унипотент- ной клетки-предшественницы мегакариоцитов (CFU-Meg), берущей начало от полипотен- тной клетки-предшественницы миелопоэза (CFU-GEMM).
б. Мегакариоцит (рис. 6-21). Из ме- гакариобласта образуется очень крупная клетка с полиплоидным
Рис. 6-21. Дифференцировка мегакариоцита. По мере созревания мегакариоцит увеличивается в размерах, ядро становится дольчатым. Образуется развитая система демаркационных мембран, по которым происходит отделение тромбоцитов [из Hees Н, Sinowatz F, 1992]
и дольчатым ядром - мегакариоцит. В цитоплазме мегакариоцита появляются небольшие базофильные гранулы. В дальнейшем формируются везикулы и демаркационные мембраны; количество свободных рибосом и выраженность гранулярной эндоплазматической сети уменьшаются. В цитоплазме зрелого мегакариоцита различают три зоны: перинуклеарную, промежуточную и наружную. Тромбоциты формируются путём фрагментации цитоплазмы мегакариоцита. В костном мозге мегакариоцит образует протромбоцитарную псевдоподию, проникающую через стенку синуса в его просвет (рис. 6-22).
- Перинуклеарная зона содержит комплекс Гольджи, гладкую и гранулярную эндоплазматическую сеть, гранулы, центриоли и трубочки. Эта зона остаётся связанной с ядром после отделения тромбоцитов.
- Промежуточная зона содержит развитую систему взаимосвязанных пузырьков и трубочек (демаркационная мембранная система), переходящую в клеточную мембрану и выполняющую разграничительную функцию при формировании тромбоцитарных полей.
- Наружная (краевая) зона содержит элементы цитоскелета и пересекается мембранами, связанными с системой демаркационных мембран.
зать и вне костного мозга. Это происходит в тканях иммунной системы в ответ на стимуляцию.
В. Факторы гемопоэза. Образование клеток крови стимулируют гемопоэтические факторы роста. На кроветворение влияют фолиевая кислота и витамин B12. Дифференци- ровку кроветворных клеток контролируют факторы транскрипции.
- Гемопоэтические факторы роста (рис. 6-23) - фактор стволовых клеток (SCF)1 колониестимулирующие факторы (CSF)1 интерлейкины, эритропоэтин, тромбоцитопоэ- тин. Колониестимулирующий фактор гранулоцитов и макрофагов (GM-CSF), колониестимулирующий фактор гранулоцитов (G-CSF) и колониестимулирующий фактор макрофагов (M-CSF) стимулируют пролиферацию предшественников фагоцитов в костном мозге, а также значительно усиливают бактерицидные и цитотоксические функции зрелых потомков этих клеток. GM-CSF усиливает практически все реакции нейтрофилов (адгезия, фагоцитоз, дегрануляция и т.д.) на такие хемоаттрактанты, как f-Met-Leu-Phe, компонент С5а комплемента, лейкотриен LTB4.
а. Стволовых клеток фактор (SCF) в ходе эмбрионального гемопоэза способствует выживанию, пролиферации и миграции ранних потомков стволовых кроветворных клеток.
б. Колониестимулирующий фактор гранулоцитов и макрофагов (GM-CSF). На образование и пролиферацию фагоцитов (гранулоцитов и моноцитов) влияет по крайней мере 14 цитокинов. Разные CSF, индуцирующие образование фагоцитов, вырабатываются разными клетками мезенхимного происхождения. 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.
в. Колониестимулирующий фактор гранулоцитов (G-CSF) влияет на полипотен- тную клетку-предшественницу нейтрофилов и базофилов (CFU-G), стимулируя её дифференцировку в унипотентные клетки-предшественницы нейтрофилов и базофилов. G-CSF синтезируют макрофаги и фибробласты.
г. Колониестимулирующий фактор макрофагов (M-CSF) стимулирует полипо- тентную клетку-предшественницу гранулоцитов и моноцитов (CFU-GM) и унипотен- тный предшественник моноцитов (CFU-M) к дифференцировке в моноциты и далее в макрофаги. Оказывает противоопухолевое действие. M-CSF вырабатывают макрофаги и фибробласты.
д. Интерлейкин-3 действует на стволовую кроветворную клетку и полипотентную клетку-предшественницу миелопоэза (CFU-GEMM), на большинство клеток-предшес- твенниц 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.
е. Интерлейкин-5 (наряду с ИЛ-3 и GM-CSF) стимулирует образование эозинофилов.
ж. Интерлейкин-7 способствует образованию T- и В-лимфоцитов, воздействуя на их клетки-предшественницы. Продуцируется клетками стромы костного мозга.
з. Эритропоэтин регулирует эритропоэз, стимулируя пролиферацию и дифференцировку унипотентных предшественников эритроцитов (CFU-E); синтезируется в почке и печени (в антенатальном периоде); интенсивность синтеза зависит от р02 в этих органах.
и. Тромбопоэтин - белковый фактор пролиферации предшественников мегакариоци- тов, их созревания и увеличения количества тромбоцитов; синтезируется главным образом в печени.
- Факторы транскрипции - связывающиеся с ДНК белки различных семейств, функционирующие с ранних стадий развития и регулирующие экспрессию генов кроветворных
а. SCL - фактор транскрипции в стволовых кроветворных клетках, предшественниках эритроцитов, мегакариоцитов.
б. NF-E2 - эритроидный фактор транскрипции, активирует транскрипцию а- и р-глоби- нов, ферментов синтеза гема (порфобилиноген дезаминаза и феррохелатаза).
в. Факторы транскрипции GATA - связывающиеся с ДНК белки, узнающие последовательность GATA.
- GATAl поддерживает нормальный эмбриональный и постнатальный гемопоэз, экспрессируется в эритроидных клетках и мегакариоцитах.
- GATA2 экспрессируется кроветворными клетками и играет ключевую роль в регуляции экспрессии гемопоэтических факторов, контролирующих эмбриональный гемопоэз в желточном мешке и печени.
- GATA3 экспрессируют Т-клетки.
переключатель эритропоэза на дефинитивный тип (переключение синтеза с у- на
Р-глобин).
- Фолиевая кислота и витамин В|2. При массовом образовании новых клеток крови
Фолаты и витамин B12 поступают с пищей и всасываются в тонкой кишке.
а. Витамин B12
- Внутренний фактор. Для всасывания витамина B12 в кишечнике необходим (внутренний) фактор Касла, синтезируемый париетальными клетками желудка. Фактор связывает витамин B12 и защищает его от разрушения ферментами. Комплекс внутреннего фактора с витамином B12 в присутствии ионов Ca2+ взаимодействует с рецепторами эпителиальной клетки дистального отдела подвздошной кишки. При этом витамин B12 поступает в клетку, а внутренний фактор высвобождается. Отсутствие внутреннего фактора приводит к развитию анемии.
- Транспорт витамина B12. Из эпителия кишечника витамин B12 с помощью транскобаламина II переносится в костный мозг (витамин B12 деметилирует фолаты, предотвращая их выход из клеток; участвует в синтезе ДНК) и в печень (для запасания). Транскобаламин II вырабатывают эпителиальные клетки кишечника.
- Дефицит витамина B12. Алиментарный дефицит витамина B12 в развитых странах встречается редко; исключение составляют грудные дети матерей - строгих вегетарианок. Обычная причина дефицита - нарушение процессов всасывания; одна из причин - дифиллоботриоз (гельминтоз, вызванный Diphyllobothrium Iatum [Лентец широкий], эндемичен для некоторых районов России).
и пиримидиновых оснований.
- Алиментарный дефицит фолиевой кислоты - редкое явление; может развить
- Нарушение всасывания фолатов наблюдают при синдроме мальабсорбции (болезнь Крона, целиакия), характеризующемся поражением тонкой кишки.
- Повышенная потребность в фолатах развивается при состояниях, сопровождающихся усилением метаболических процессов (беременность, хронический гемолиз, злокачественные новообразования).
- Нарушения метаболизма фолатов могут вызвать некоторые противосудо- рожные препараты (фенитоин и фенобарбитал).
КРОВЕТВОРЕНИЕ (ГЕМОПОЭЗ)
Кроветворение (гемопоэз) – процесс образования крови. Выделяют эмбриональный и постэмбриональный гемопоэз.
Эмбриональный гемопоэз – это процесс образования крови как ткани.
Постэмбриональный гемопоэз – процесс образования форменных элементов крови в ходе физиологической и репаративной регенерации.
Согласно унитарной теории кроветворения, все клетки крови развиваются из одной родоначальной стволовой кроветворной клетки (СКК).
Эмбриональный гемопоэз делится на три периода в зависимости от времени и места протекания. Это периоды в определенной степени перекрываются:
мегалобластический (внезародышевый) период - 1-2-й месяцы эмбриогенеза;
гепато-тимо-лиенальный период - 2-5-й месяцы эмбриогенеза;
медулло-тимо-лимфатический период – 5-9-й месяцы эмбриогенеза.
Мегалобластический период начинается со 2-3 недели внутриутробной жизни в мезенхиме желточного мешка.
В результате интенсивного деления клеток в мезенхиме образуются кровяные островки, клетки которых дифференцируются в двух направлениях:
ангиобласты , лежащие по периферии, превращаются в эндотелий и образуют стенки первичных кровеносных сосудов;
стволовые кроветворные клетки , которые лежат в центре островков, превращаются в первичные клетки крови – бласты .
Большая часть бластов делится и превращается в первичные эритробласты больших размеров – мегалобласты . Мегалобласты активно делятся и начинают синтезировать и накапливать эмбриональные гемоглобины. Из оксифильных мегалобластов образуются эритроциты больших размеров – мегалоциты . Часть мегалоцитов содержат ядро, часть – является безъядерными. Процесс образования мегалоцитов называется мегалобластическим эритропоэзом . Кроме мегалоцитов в желточном мешке образуется некоторое количество безъядерных эритроцитов обычного размера - нормобластический эритропоэз . Образование эритроцитов в желточном мешке идёт внутри кровеносных сосудов – интраваскулярно.
Одновременно с эритропоэзом в желточном мешке экстраваскулярно – вне просвета сосудов - идёт гранулоцитопоэз – образуются нейтрофильные и эозинофильные гранулоциты.
После образования кровеносных сосудов в теле зародыша и соединения их с сосудами желточного мешка эти клетки попадают в другие органы, участвующие в эмбриональном гемопоэзе. В дальнейшем желточный мешок постепенно редуцируется, и к 12-й неделе эмбриогенеза кроветворение в нём полностью прекращается
В печени кроветворение начинается на 5-6 нед. развития. Здесь образуются эритроциты, гранулоциты и тромбоциты. К концу 5-го месяца интенсивность гемопоэза в печени уменьшается, но в небольшой степени продолжается ещё несколько недель после рождения.
Гемопоэз в селезёнке наиболее выражен с 4-го по 8-й месяцы внутриутробного развития.
Начиная с 5-го месяца, красный костный мозг постепенно становится универсальным органом кроветворения , и происходит разделение на миелопоэз (образование всех видов форменных элементов крови за исключением лимфоцитов) и лимфопоэз.
Постэмбриональный гемопоэз – процесс образования форменных элементов крови в ходе физиологической и репаративной регенерации после рождения. Обновление различных клеточных популяций крови необходимо, поскольку абсолютное большинство форменных элементов крови имеет короткий жизненный цикл (скорость распада эритроцитов, например, составляет 10 млн в секунду). Гемопоэз обеспечивает поддержание постоянного количества форменных элементов в периферической крови.
Постэмбриональный гемопоэз протекает в миелоидной (красный костный мозг) и лимфоидных (тимус, селезенка, лимфоузлы, миндалины, аппендикс, лимфатические фолликулы) тканях.
Современные представления о кроветворении основаны на признании унитарной теории кроветворения. Согласно этой теории, развитие всех клеток крови начинается со стволовой клетки крови(СКК), дифференцировка которой в различные форменные элементы определяется микроокружением и действием специфических веществ – гемопоэтинов .
Во взрослом организме человека СКК в норме локализованы в костном мозге (0,05% от всех клеток костного мозга), однако в низких концентрациях они присутствуют также в периферической крови (0,0001% от всех лимфоцитов). Богатым источником СКК является пуповинная кровь и плацента.
СКК дают начало прогениторным клеткам и клеткам-предшественникам, которые делятся и дифференцируются в зрелые клетки определенного типа ткани. Такие клетки называют еще коммитированными.
Клетки предшественники образуют дифференцированные клетки через ряд поколений промежуточных клеток, становящихся все более зрелыми. Таким образом, гемопоэтические клетки подразделяются на 6 классов , в зависимости от уровня дифференцировки.
КЛАСС I. - СТВОЛОВАЯ ГЕМОПОЭТИЧЕСКАЯ КЛЕТКА (СКК)
СВОЙСТВА СКК:
· плюрипотентность : СКК способна к дифференцировке в различных направлениях и даёт начало любому виду форменных элементов крови (эритроцитам, лейкоцитам, кровяным пластинкам), поэтому СКК называют родоначальными клетками .
· способность к самоподдержанию : СККспособны поддерживать постоянство численности своей популяции за счёт того, что после деления стволовой клетки одна из дочерних клеток остается стволовой, сохраняя все свойства родительской клетки; вторая дочерняя клетка дифференцируется в полустволовую (коммитированную) стволовую клетку. Такой митоз называется асимметричным.
· способность к делению (пролиферации). СКК – долгоживущая клетка ; срок её жизни - жизнь индивидуального организма.
· устойчивость к действию повреждающих факторов , вероятно вследствие того, что СКК делятся редко; большую часть своей жизни они пребывают в состоянии покоя; при необходимости могут вновь вступать в клеточный цикл (например, при значительных кровопотерях и при воздействии факторов роста); кроме того СКК защищены своим местоположением.
· морфологически СКК не идентифицируются: то есть их нельзя различить обычными методами под световым или электронным микроскопом, СКК выглядит как любой малый лимфоцит, но они имеют свой фенотип (антигенный профиль): для них характерно присутствие на поверхности маркеров CD34+,CD59+, Thy1/CD90+, CD38lo/-, C-kit/cd117+, и отсутствие ряда маркеров, свойственных зрелым клеткам крови (Lin-негативность); благодаря определенному фенотипу СКК можно выявить методами иммуноцитохимии (с помощью меченых моноклональных антител).
· основное место локализации СКК– красный костный мозг, хотя численность СКК невелика (1 СКК на 2000 клеток красного костного мозга; или 1 СКК на 1 000 000 лейкоцитов периферической крови).