Кроветворение (гемопоэз)

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.

1. 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.
2. – 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.
3. 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.
4. – 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.
5. 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.

В данной статье будет описана схема кроветворения. Существование нашего организма немыслимо без поддержания на высоком уровне функционирования как системы иммунитета, так и системы крови. Каждая составляющая нашего сложно устроенного тела выполняет свою специфическую работу, обеспечивающую в итоге существование.

К органам кроветворения относят железу тимус и костный мозг, лимфоузлы и селезенку, а также лимфоидную ткань в слизистых органов пищеварения, кожи и дыхания. Они расположены в разных местах, но по своей сути это общая система. В ней постоянно передвигается и обновляется кровь. В результате питательные вещества поступают в тканевую и лимфатическую жидкости.

Какие органы входят в состав этой жизнеобеспечивающей системы

Кроветворением или гемоцитопоэзом называют процесс, при котором образуются форменные элементы крови - эритроциты, лейкоциты, тромбоциты.

Органы кроветворения классифицируются в свою очередь на два вида:

• Центральные.
• Периферические.

К центральным можно отнести красный костный мозг, который представляет собой место образования эритроцитов, тромбоцитов, гранулосодержащих клеток крови и предшественников лимфоцитов, а также тимус - центральный орган лимфообразования.

Но схема кроветворения этим не ограничивается. В периферических органах происходит деление транспортированных из предыдущей группы Т- и В-лимфоцитов с проведением их дальнейшей специализации под влиянием антигенов в эффекторные клетки, которые осуществляют непосредственно функцию иммунной защиты, и клетки памяти.

Здесь же они и заканчивают свой жизненный цикл.

Схема кроветворения уникальна:

• Ретикулярные клетки выполняют механическую функцию, осуществляют синтез компонентов основного вещества, обеспечивают специфичность клеток микроокружения.
• Остеогенные клетки составляют эндост, обеспечивая более интенсивное кроветворение.
• Адвентициальные клетки окружают кровеносные сосуды, покрывая более 50% наружной поверхности капилляров.
• Эндотелиальные клетки синтезируют белок коллаген, гемопоэтины (стимуляторы кровообразования).
• Макрофаги за счет наличия лизосом и фагосом уничтожают чужеродные клетки, участвуют в построении гемовой части гемоглобина, путем передачи ему трансферрина.
• Межклеточное вещество - кладовая коллагена различных типов, гликопротеинов и протеогликанов.

Рассмотрим основные этапы кроветворения.

Эритропоэз

Процесс образования эритроцитов происходит в специальных эритробластических островках костного мозга. Такие островки представлены совокупностью макрофагов, окруженных клетками эритроцитарного ряда.

Именно эти эритроидные клетки, в свою очередь, берут свое начало от первоначальной колониеобразующей клетки (КОЕ-Э), участвующей во взаимодействии с группой макрофагов красного костного мозга. При этом все новообразованные клетки, начиная от проэритробласта и заканчивая ретикулоцитом, контактируют с фагоцитирующей клеткой за счет специального рецептора, который носит название сиалоадгезин.

Поэтому эти макрофаги, посредством окружения эритроцитарных клеток, являются как бы их "кормильцем", способствуя поступлению и накоплению в этих клетках крови не только веществ, стимулирующих процесс образования эритроцитов (эритропоэтин), но и витаминов кроветворения, таких как, например, витамин D3, и молекул ферритина. Таким образом, можно достаточно точно утверждать, что это микроокружение в постоянном режиме обеспечивает все новые и новые очаги эритропоэза.

Гранулоцитопоэз

Гранулоцитосодержащие гемопоэтические клетки занимают не центральное, а периферическое местоположение. Незрелые формы этих клеток крови окружены белковыми соединениями - протеогликанами. В процессе деления общее количество этих клеток более чем в 3 раза превышает число эритроцитов и в 20 раз превышает числовой показатель одноименных клеток, расположенных в периферической кровеносной системе.

Тромбоцитопоэз

Мегакариобластические и уже созревшие формы клеток (мегакариоциты) расположены так, что их часть цитоплазматической жидкости, расположенной по периферии, проходит через поровые отверстия внутрь сосуда, поэтому отделение тромбоцитов осуществляется именно в кровоток. То есть мегакариоциты красного костного мозга отвечают за образование тромбоцитов.

Лимфоцтопоэз и моноцитопоэз

В чем еще состоят особенности кроветворения?

Среди клеток миелоидного ряда имеют место и незначительные скопления лимфоцитарных и моноцитарных представителей кроветворения, окружающих сосуд.

В норме при адекватно осуществляющихся физиологических условиях только созревшие фирменные элементы способны к проникновению через отверстия в стенке синусов костного мозга, поэтому при обнаружении в мазке крови и его микроскопировании миелоцитов и эритробластов, смело можно утверждать о наличии патологического процесса.

Желтый костный мозг

К органам кроветворения относится и желтый костный мозг.

Medulla ossium flava заполняет диафизы трубчатых костей и содержит большое количество клеток адипоцтов (жировых клеток) с высоким уровнем насыщения этого жира пигментом липохромом, обеспечивая окраску в желтый цвет, отсюда и пошло название желтого костного мозга.

В условиях обычной жизнедеятельности этот орган не может выполнять функцию кровообразования. Но это не относится к состояниям, сопровождающимся развитием массивной кровопотери или шока различного генеза, при которых в тканях желтого мозга происходит образование очагов миелопоэза и запускается процесс дифференцировки поступающих сюда клеток, как стволовых, так и полустволовых.

Четкого отграничения одного вида костного мозга от другого нет. Это разделение относительно, так как незначительное количество адипоцитов (клеток medulla ossium flava) содержится и в красном костном мозге. Их взаимоотношение меняется в зависимости от возрастных критериев, условий жизни, характера питания, особенностей функционирования эндокринной, нервной и других немаловажных систем организма.

Вилочковая железа

Тимус - орган, относящийся к центральным органам лимфопоэза и иммуногенеза. Активно участвует в процессе кроветворения.

Из прибывших сюда костномозговых предшественников Т-лимфоцитарных клеток происходит процесс антигеннезависимой дифференцировки в зрелые формы Т-лимфоцитов, выполняющих функции как клеточного, так и гуморального звена иммунитета.

В нем имеется корковое и мозговое вещество. Клетки коркового составляющего этого органа отделены от циркулирующей крови посредством гематотимусного барьера, который препятствует воздействию на дифференцирующиеся лимфатические клетки избыточного количества антигенов.

Поэтому удаление вилочковой железы (тимэктомия), проведенное при опытах на новорожденных животных, приводит к резкому угнетению пролиферации лимфоцитов абсолютно во всех лимфатических тканях кроветворных органов. Падает концентрация лимфоцитов крови и лейкоцитов, наблюдаются явления атрофии органов, кровоизлияний, вследствие чего, организм не способен оказать сопротивление инфекционным агентам.

Селезенка

Самый крупный орган периферической системы кроветворения, участвующий в формировании гуморального и клеточного иммунитета, удалении старых и поврежденных эритроцитов и тромбоцитов ("кладбище эритроцитов"), депонирование крови и тромбоцитарных клеток крови (1/3 всего объема).

Лимфатические узлы

В их ткани осуществляется процесс антигензависимой пролиферации и последующей дифференцировки Т- и В-лимфоцитов в клетки-эффекторы и образованием Т- и В-клеток памяти.

Помимо обычных лимфоцитов, у некоторых представителей млекопитающих обнаружены гемолимфатические узлы, с содержащейся в их синусах кровью. У человека же такие узлы встречаются редко. Расположены по ходу почечных артерий околопочечной клетчатки, либо по ходу брюшинной части аорты и, крайне редко, в заднем средостении.

Единая иммунная система слизистых оболочек (MALT) - включает в себя лимфоциты слизистых желудочно-кишечного тракта, бронхо-легочной системы, мочеполовых путей и выводных протоков молочных и слюнных желез.

Продукты для кроветворения

Кровь выполняет важные функции, такие как транспортировка кислорода и питательных веществ к клеткам, удаление отходов через органы выделительной системы. Оптимальная работа человеческого организма в целом зависит от крови. Поэтому условия жизни и питание оказывают влияние на ее качество.

Продукты, способствующие кроветворению: шампиньоны, ячмень, грибы шиитаке, кукуруза, овес, рис, лист одуванчика, финики, виноград, логанова ягода, соевые бобы, дудник, пшеничные отруби, авокадо, ростки люцерны, артишок, свекла, капуста, сельдерей, морская капуста, шпинат, яблоки, абрикосы, пырей.

Нами подробно рассмотрена схема кроветворения.

Кроветворение (гемопоэз) - процесс образования, развития и созревания форменных элементов крови: эритроцитов (эритропоэз), лейкоцитов (лейкопоэз), тромбоцитов (тромбопоэз). У зародыша кроветворение начинается в желточном мешке; со 2-го месяца эту функцию берет на себя печень, а с 4-го месяца возникает костномозговое кроветворение, которое к моменту рождения полностью вытесняет печеночное. Как в печени, так и в костном мозге происходит образование эритроцитов, гранулоцитов и тромбоцитов. Лимфоциты появляются лишь на 4-м месяце, когда образуются лимфатические узлы; селезенка начинает их продуцировать только после рождения. Красные кровяные клетки плода первых 3 месяцев - мегалобласты (крупные ядерные клетки, превращающиеся при созревании в крупные эритроциты - мегалоциты) постепенно сменяются нормобластами, дающими начало нормальным эритроцитам. Во внеутробной жизни мегалобластический (эмбриональный) тип кроветворения возникает при пернициозной анемии и сходных с ней заболеваниях. К моменту рождения плода устанавливается окончательный характер кроветворения. У ребенка оно в принципе не отличается от кроветворения взрослого. До 4-летнего возраста лимфопоэз более активен, чем гранулопоэз, затем наступает обычное для взрослых их соотношение.

Родоначальником всех кровяных элементов является первичная кровяная клетка - гемоцитобласт. Из него в костном мозге развиваются проэритробласты, дающие начало образованию эритроцитов, миелобласты, из которых образуются все гранулоциты (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы), монобласты - родоначальники моноцитов и мегакариобласты, являющиеся источником образования тромбоцитов. В лимфоидных органах гемоцитобласт превращается в лимфобласт - родоначальник лимфоцитов. Имеется также другая теория, которая предполагает существование так называемые стволовой клетки, функционирующей как родоначальная клетка кроветворения. Это понятие функциональное. Стволовой клеткой может быть элемент, потентный к кроветворению: ретикулярная, лимфоидно-ретикулярная клетка, лимфоцит; гемоцитобласт же рассматривается как одна из фаз клеточного развития от стволовой до зрелой клетки крови. Из клеток ретикулярной стромы костного мозга образуются плазмоциты - клетки, наряду с лимфоцитами вырабатывающие гамма-глобулин и играющие важную роль в защите организма от инфекций. Созревание клеток происходит на месте кроветворения, в норме в периферическую кровь поступают только зрелые клетки. Клеточный состав крови и кроветворных органов представляет собой систему, находящуюся в здоровом организме в динамическом равновесии: происходящее непрерывно разрушение форменных элементов уравновешивается соответствующим кроветворением. Такое равновесие поддерживается комплексом регуляторных механизмов. На кроветворение влияют центральная и вегетативная нервная система, ряд гормонов, витаминов и специальных факторов кроветворения (фактор Касла, Цианокобаламин). При патологических состояниях одни факторы (кровопотеря, гемолиз, недостаток кислорода в крови, токсины некоторых микробов) стимулируют кроветворение, другие (недостаток железа, факторов Касла, гиперспленизм, лучевые поражения, токсины ряда вирусов) тормозят его.

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

1 слайд

2 слайд

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»

3 слайд

4 слайд

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.

5 слайд

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.

6 слайд

Дифференцировка клеток гемопоэза I отдел – тотипотентная эмбриональная стволовая клетка (ЭСК), находится на самом верху иерархической лестницы 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.

7 слайд

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.

8 слайд

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 10-14 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.

9 слайд

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+) 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%.

10 слайд

Стволовые кроветворные клетки Одним из основных методов изучения СКК является метод колониеобразования in vivo или in vitro, поэтому иначе СКК называют “колониеобразующими 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.

11 слайд

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.

12 слайд

Дифференцировка клеток гемопоэза Клетки IV отдела - монопотентные коммитированные предшественники являются родоначальными для одного ростка гемопоэза: КОЕ-Г для гранулоцитарного, КОЕ-М - для моноцитарно-макрофагального, КОЕ-Э и БОЕ-Э (бурстобразующая единица) - предшественники эритроидных клеток, КОЕ-Мгкц - предшественники мегакариоцитов 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.

13 слайд

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.

14 слайд

Дифференцировка клеток гемопоэза V отдел морфологически распознаваемых клеток включает: дифференцирующиеся, созревающие зрелые клетки всех 8 клеточных линий, начиная с бластов, большинство из которых имеют характерные морфоцитохимические особенности.

15 слайд

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. По мере созревания, образующиеся в костном мозге клетки, равномерно поступают в кровеносное русло. Эритроциты циркулируют в крови - 110-130 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 10-12 раз. Увеличение клеточной продукции обеспечивается гемопоэтическими факторами роста

16 слайд

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.

17 слайд

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.

20 слайд

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), гранулоцитарный колониестимулирующий фактор (Г - КСФ), 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.). Эта фаза регуляции СКК не зависит от запросов организма.

22 слайд

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 10-30 раз. Число тромбоцитов в крови регулирует выработку фактора роста и развитие клеточных элементов мегакариоцитопоэза. Еще одним регулятором гемопоэза является апоптоз - запрограммированная клеточная смерть