Общая гистология - кроветворение

Кроветворением, или гемопоэзом, называют развитие крови. Различают эмбриональный гемопоэз, который происходит в эмбриональный период и приводит к развитию крови как ткани, и постэмбриональный гемопоэз, который представляет собой процесс физиологической регенерации крови.

Развитие эритроцитов называют эритропоэзом, развитие гранулоцитов - гранулоцитопоэзом, тромбоцитов - тромбоцитопоэзом, моноцитов - моноцитопоэзом, развитие лимфоцитов и иммуноцитов - лимфоцито- и иммуноцитопоэзом.
Эмбриональный гемопоэз

В развитии крови как ткани в эмбриональный период можно выделить 3 основных этапа, последовательно сменяющих друг друга – мезобластический, гепатолиенальный и медуллярный.

Первый, мезобластический этап – это появление клеток крови во внезародышевых органах, а именно в мезенхиме стенки желточного мешка, мезенхиме хориона и стебля. При этом появляется первая генерация стволовых клеток крови (СКК). Мезобластический этап протекает с 3-й по 9-ю неделю развития зародыша человека.

Второй, гепатолиенальный этап начинается с 5-6-й недели развития плода, когда печень становится основным органом гемопоэза, в ней образуется вторая генерация стволовых клеток крови. Кроветворение в печени достигает максимума через 5 мес и завершается перед рождением. СКК печени заселяют тимус, селезенку и лимфатические узлы.

Третий, медуллярный (костномозговой) этап - это появление третьей генерации стволовых клеток крови в красном костном мозге, где гемопоэз начинается с 10-й недели и постепенно нарастает к рождению. После рождения костный мозг становится центральным органом гемопоэза.

Рассмотрим подробнее особенности гемопоэза в стенке желточного мешка, в печени, в тимусе, селезенке, лимфатических узлах и в костном мозге.
Кроветворение в стенке желточного мешка

В мезенхиме стенки желточного мешка обособляются зачатки сосудистой крови, или кровяные островки. В них мезенхимные клетки округляются, теряют отростки и преобразуются в стволовые клетки крови. Клетки, ограничивающие кровяные островки, уплощаются, соединяются между собой и образуют эндотелиальную выстилку будущего сосуда. Часть стволовых клеток дифференцируется в первичные клетки крови (бласты). Большинство первичных кровяных клеток митотически делится и превращается в первичные эритробласты, характеризующиеся крупным размером – мегалобласты. Это превращение совершается в связи с накоплением эмбрионального гемоглобина (HbF) в цитоплазме бластов. В некоторых первичных эритробластах ядро подвергается кариорексису и удаляется из клеток, в других ядро сохраняется. В результате образуются безъядерные и ядросодержащие первичные эритроциты, отличающиеся большим размером по сравнению с нормоцитами и поэтому получившие название мегалоцитов. Такой тип кроветворения называется мегалобластическим. Он характерен для эмбрионального периода, но может появляться в постнатальном периоде при некоторых заболеваниях.

Наряду с мегалобластическим в стенке желточного мешка начинается нормобластическое кроветворение, при котором из бластов образуются вторичные эритробласты, из которых образуются вторичные эритроциты (нормоциты).

Развитие эритроцитов в стенке желточного мешка происходит внутри первичных кровеносных сосудов, т.е. интраваскулярно. Одновременно экстраваскулярно из бластов, расположенных вокруг сосудистых стенок, дифференцируется небольшое количество гранулоцитов - нейтрофилов и эозинофилов.

Часть СКК остается в недифференцированном состоянии и разносится током крови по различным органам зародыша, где происходит их дальнейшая дифференцировка в клетки крови или соединительной ткани. После редукции желточного мешка основным кроветворным органом временно становится печень.
Кроветворение в печени

Печень закладывается примерно на 3-4-й неделе эмбриональной жизни, а с 5-й недели она становится центром кроветворения. Кроветворение в печени происходит экстраваскулярно, - по ходу капилляров, врастающих вместе с мезенхимой внутрь печеночных долек. Источником кроветворения в печени являются стволовые клетки крови, из которых образуются бласты, дифференцирующиеся во вторичные эритроциты.

Одновременно с развитием эритроцитов в печени образуются зернистые лейкоциты, главным образом нейтрофильные и эозинофильные.

Кроме гранулоцитов, в печени формируются гигантские клетки - мегакариоциты, - предшественники тромбоцитов. К концу внутриутробного периода кроветворение в печени прекращается.
Кроветворение в тимусе

Тимус закладывается в конце 1-го месяца внутриутробного развития, и на 7-8-й неделе его эпителий начинает заселяться стволовыми клетками крови, которые дифференцируются в лимфоциты тимуса. Увеличивающееся число лимфоцитов тимуса дает начало T-лимфоцитам, заселяющим T-зоны периферических органов иммунопоэза.
Кроветворение в селезенке

Закладка селезенки также происходит в конце 1-го месяца эмбриогенеза. Из вселяющихся сюда стволовых клеток происходит экстраваскулярное образование всех видов форменных элементов крови, т.е. селезенка в эмбриональном периоде представляет собой универсальный кроветворный орган. Образование эритроцитов и гранулоцитов в селезенке достигает максимума на 5-м месяце эмбриогенеза. После этого в ней начинает преобладать лимфоцитопоэз.
Кроветворение в лимфатических узлах

Первые закладки лимфоузлов человека появляются на 7-8-й неделе эмбрионального развития. Большинство лимфатических узлов развивается на 9-10-й неделе. В этот же период начинается проникновение в лимфатические узлы стволовых клеток крови, из которых на ранних стадиях дифференцируются эритроциты, гранулоциты и мегакариоциты. Однако формирование этих элементов быстро подавляется образованием лимфоцитов, составляющих основную часть лимфатических узлов.

Появление единичных лимфоцитов происходит уже в течение 8-15-й недели развития, однако массовое «заселение» лимфатических узлов предшественниками T- и B-лимфоцитов начинается с 16-й недели, когда формируются посткапиллярные венулы, через стенку которых осуществляется процесс миграции клеток. Из клеток-предшественников дифференцируются сначала лимфобласты (или большие лимфоциты), а далее средние и малые лимфоциты. Дифференцировка T- и B-лимфоцитов происходит, соответственно, в T- и B-зависимых зонах лимфатических узлов.
Кроветворение в костном мозге

Закладка костного мозга осуществляется на 2-м месяце эмбрионального развития. Первые гемопоэтические элементы появляются на 12-й неделе развития; в это время основную массу их составляют эритробласты и предшественники гранулоцитов. Из СКК в костном мозге формируются все форменные элементы крови, развитие которых происходит экстраваскулярно. Часть СКК сохраняется в костном мозге в недифференцированном состоянии. Они могут расселяться по другим органам и тканям и являться источником развития клеток крови и соединительной ткани.

Таким образом, костный мозг становится центральным органом, осуществляющим универсальный гемопоэз, и остается им в течение постнатальной жизни. Он обеспечивает стволовыми кроветворными клетками тимус и другие гемопоэтические органы.
Постэмбриональный гемопоэз

Постэмбриональный гемопоэз представляет собой процесс физиологической регенерации крови, который компенсирует физиологическое разрушение дифференцированных клеток. Он подразделяется на миелопоэз и лимфопоэз.

Миелопоэз происходит в миелоидной ткани, расположенной в эпифизах трубчатых и полостях многих губчатых костей. Здесь развиваются эритроциты, гранулоциты, моноциты, тромбоциты, а также предшественники лимфоцитов. В миелоидной ткани находятся стволовые клетки крови и соединительной ткани. Предшественники лимфоцитов постепенно мигрируют и заселяют тимус, селезенку, лимфоузлы и некоторые другие органы.

Лимфопоэз происходит в лимфоидной ткани, которая имеет несколько разновидностей, представленных в тимусе, селезенке, лимфоузлах. Она выполняет функции образования T- и B-лимфоцитов и иммуноцитов (например, плазмоцитов).

Миелоидная и лимфоидная ткани являются разновидностями соединительной ткани, т.е. относятся к тканям внутренней среды. В них представлены две основные клеточные линии - клетки ретикулярной ткани и гемопоэтические клетки.

Ретикулярные, а также жировые, тучные и остеогенные клетки вместе с межклеточным веществом формируют микроокружение для гемопоэтических элементов. Структуры микроокружения и гемопоэтические клетки функционируют в неразрывной связи друг с другом. Микроокружение оказывает воздействие на дифференцировку клеток крови (при контакте с их рецепторами или путем выделения специфических факторов).

Таким образом, для миелоидной и всех разновидностей лимфоидной ткани характерно наличие стромальных и гемопоэтических элементов, образующих единое функциональное целое.

СКК относятся к самоподдерживающейся популяции клеток. Они редко делятся. Выявление СКК стало возможным при применении метода образования клеточных колоний – потомков одной стволовой клетки.

Пролиферативную активность СКК регулируют колониестимулирующие факторы (КСФ), различные виды интерлейкинов (ИЛ-3 и др.). Каждая СКК в эксперименте или лабораторном исследовании образует одну колонию и называется колониеобразующей единицей (сокращенно КОЕ, CFU).

Исследование клеточного состава колоний позволило выявить две линии их дифференцировки. Одна линия дает начало мультипотентной клетке - родоначальнице гранулоцитарного, эритроцитарного, моноцитарного и мегакариоцитарного рядов гемопоэза (сокращенно КОЕ-ГЭММ). Вторая линия дает начало мультипотентной клетке - родоначальнице лимфопоэза (КОЕ-Л).

Из мультипотентных клеток дифференцируются олигопотентные (КОЕ-ГМ) и унипотентные родоначальные клетки. Методом колониеобразования определены родоначальные унипотентные клетки для моноцитов (КОЕ-М), нейтрофильных гранулоцитов (КОЕ-Гн), эозинофилов (КОЕ-Эо), базофилов (КОЕ-Б), эритроцитов (БОЕ-Э и КОЕ-Э), мегакариоцитов (КОЕ-МГЦ), из которых образуются клетки-предшественники. В лимфопоэтическом ряду выделяют унипотентные клетки - предшественницы для B-лимфоцитов и для T-лимфоцитов. Полипотентные (плюрипотентные и мультипотентные), олигопотентные и унипотентные клетки морфологически не различаются.

Все приведенные выше стадии развития клеток составляют четыре основных класса, или компартмента, гемопоэза:
I класс - СКК - стволовые клетки крови (плюрипотентные, полипотентные);
II класс - КОЕ-ГЭММ и КОЕ-Л - коммитированные мультипотентные клетки (миелопоэза или лимфопоэза);
III класс - КОЕ-М, КОЕ-Б и т.д. - коммитированные олигопотентные и унипотентные клетки;
IV класс - клетки-предшественники (бласты, напр.: эритробласт, мегакариобласт и т.д.).

Сразу отметим, что оставшиеся два класса гемопоэза составляют созревающие клетки (V класс) и зрелые клетки крови (VI класс).

Эритропоэз у млекопитающих и человека протекает в костном мозге в особых морфофункциональных ассоциациях, получивших название эритробластических островков. Эритробластический островок состоит из макрофага, окруженного одним или несколькими кольцами эритроидных клеток, развивающихся из унипотентной КОЕ-Э, вступившей в контакт с макрофагом. КОЕ-Э и образующиеся из нее клетки (от проэритробласта до ретикулоцита) удерживаются в контакте с макрофагом его рецепторами.

У взрослого организма потребность в эритроцитах обычно обеспечивается за счет усиленного размножения эритробластов. Но всякий раз, когда потребность организма в эритроцитах возрастает (например, при потере крови), эритробласты начинают развиваться из предшественников, а последние - из стволовых клеток.

В норме из костного мозга в кровь поступают только эритроциты и ретикулоциты.
Регуляция гемопоэза

Кроветворение регулируется:
факторами роста, обеспечивающими пролиферацию и дифференцировку СКК и последующих стадий их развития,
факторами транскрипции, влияющими на экспрессию генов, определяющих направление дифференцировки гемопоэтических клеток,
витаминами, гормонами.

Факторы роста включают колониестимулирующие факторы (КСФ), интерлейкины и ингибирующие факторы. Они являются гликопротеинами, действующими и как циркулирующие гормоны, и как местные медиаторы, регулирующие гемопоэз и дифференцировку специфических типов клеток. Почти все факторы роста действуют на СКК, КОЕ, коммитированные и зрелые клетки. Однако отмечаются индивидуальные особенности действия этих факторов на клетки-мишени.

КСФ действуют на специфические клетки или группы клеток на различных стадиях дифференцировки. Например, фактор роста стволовых клеток влияет на пролиферацию и миграцию СКК в эмбриогенезе. В постнатальном периоде на гемопоэз оказывают влияние несколько КСФ, среди которых наиболее изучены факторы, стимулирующие развитие гранулоцитов и макрофагов (ГМ-КСФ, Г-КСФ, М-КСФ), а также интерлейкины.

Большинство указанных факторов выделено и применяется для лечения различных болезней. Для получения их используются биотехнологические методы.

Дифференцировка полипотентных клеток в унипотентные определяется действием ряда специфических факторов, поэтинов - эритропоэтинов (для эритробластов), гранулопоэтинов (для миелобластов), лимфопоэтинов (для лимфобластов), тромбопоэтинов (для мегакариобластов).

Большая часть эритропоэтина образуется в почках. Его образование регулируется содержанием в крови кислорода, которое зависит от количества циркулирующих в крови эритроцитов. Снижение числа эритроцитов и соответственно парциального давления кислорода, является сигналом для увеличения продукции эритропоэтина. Эритропоэтин действует на чувствительные к нему КОЕ-Э, стимулируя их пролиферацию и дифференцировку, что в конечном итоге приводит к повышению содержания в крови эритроцитов.

Тромбопоэтин синтезируется в печени, стимулирует пролиферацию КОЕ-МГЦ, их дифференцировку и образование тромбоцитов.

Ингибирующие факторы дают противоположный эффект, т.е. тормозят гемопоэз; их недостаток может быть одной из причин лейкемии, характеризующейся значительным увеличением числа лейкоцитов в крови. Выделен ингибирующий лейкемию фактор (ЛИФ), который тормозит пролиферацию и дифференцировку моноцитов-макрофагов.

Витамины необходимы для стимуляции пролиферации и дифференцировки гемопоэтических клеток. Витамин В12 поступает с пищей и соединяется с внутренним фактором (Касла), который синтезируется париетальными клетками желудка. Образуемый при этом комплекс, в присутствии ионов Са2+, соединяется с рецепторами эпителиоцитов подвздошной кишки и всасывается. При всасывании в эпителиоциты поступает лишь витамин В12, а внутренний фактор освобождается. Витамин В12 поступает с кровью в костный мозг, где влияет на гемопоэз, и в печень, где может депонироваться. Нарушение процесса всасывания при различных заболеваниях желудочно-кишечного тракта может служить причиной дефицита витамина В12 и нарушений в гемопоэзе.
Некоторые термины из практической медицины:
анемия (син. малокровие) -- состояние, характеризующееся снижением содержания гемоглобина в единице объема крови, чаще при одновременном уменьшении количества эритроцитов;
анемия ахрестическая -- общее название анемий, развивающихся вследствие неспособности эритробластов костного мозга использовать какие-либо антианемические факторы (цианокобаламин, фолиевую кислоту, железо и др.) при их нормальном поступлении в организм;
хлороз ранний (син.: бледная немочь, хлороз ювенильный) -- железодефицитная анемия у девушек в период полового созревания, проявляющаяся алебастровой бледностью кожи с зеленоватым оттенком, извращением вкуса, олигоменореей;
хлороз поздний (син. анемия железодефицитная эссенциальная) -- железодефицитная анемия у женщин в возрасте старше 30 лет, обычно связанная с маточными или другими кровотечениями, проявляющаяся извращением вкуса и обоняния, признаками атрофии слизистой оболочки полости рта и пищевода, выпадением волос, искривлением ногтей, позже - выраженными признаками анемии;

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).

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.

1. Гепатоспленотимическая стадия. В течение второго месяца развития стволовые клетки крови заселяют печень, селезёнку и тимус, и в этих органах образуются разные типы клеток крови.

а. Печень. В печени кроветворение начинается на 5-6 неделе развития. Здесь образуются гранулоциты, тромбоциты и как дефинитивные эритробласты (ядросодержащие клетки), так и эритроциты (безъядерные клетки). К концу 5-го месяца интенсивность гемопоэза в печени уменьшается, но в небольшой степени продолжается ещё несколько недель после рождения.
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).

1. 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).

Костный мозг. После рождения и до полового созревания количество очагов кроветворения в костном мозге уменьшается, хотя костный мозг полностью сохраняет гемопо- этический потенциал.

Жёлтый костный мозг, однако, может восстановить свою активность, если необходимо усилить гемопоэз (например, при хронической гипоксии или выраженных кровотечениях).

1. Красный костный мозг (рис. 6-15). Здесь преобладают созревающие эритроциты, что придаёт костномозговым очагам гемопоэза красный цвет.

(а) Структура. Строма костного мозга состоит из ретикулярных клеток с длинными отростками, ретикулиновых волокон, синусоидных капилляров (глава 10 А 3 в (3)); здесь же расположены макрофаги и жировые клетки. Ламинин и фибронектин связывают гемопоэтические клетки с элементами стромы. Протеогликаны могут связывать факторы роста и другие модуляторы гемопоэза. (0 Ретикулиновые волокна вместе с отростками ретикулярных клеток формируют трёхмерную сеть и образуют полости, заполненные островками гемопоэ- тических клеток.

(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).

1. Дифферон (рис. 6-16). В гемопоэзе участвуют стволовая кроветворная клетка, коммитированные унипотентные клетки и клетки-предшественницы.

а. Стволовая кроветворная клетка - клетка мезенхимного происхождения, способная к повторным делениям и дифференцировке в различные зрелые клетки крови. Такая клетка была названа CFU-S - колониеобразующая единица селезёнки. Часть CFU-S циркулирует в крови и имеет сходство с малыми лимфоцитами. В культуре костного мозга человека выявлена клетка, весьма сходная с CFU-S, названная CFU-blast. Стволовая кроветворная клетка делится редко. Её потомки - полипо- тентные клетки-предшественницы лимфоцитопоэза (CFU-Ly) и миелопоэ- за (CFU-GEMM). В результате деления CFU-Ly и CFU-GEMM их потомки остаются полипотентными или дифференцируются в один из нескольких типов коммитированных унипотентных стволовых клеток, также способных делиться, но дифференцирующихся только в одном направлении.

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.

1. 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).

1. 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.
2. 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.

1. 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.
2. 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.

г. Ретикулоциты содержат остатки рибосом и РНК, формирующие сетеподобные структуры голубого цвета при суправитальном окрашивании. Ретикулоциты выходят в кровоток и составляют до 1% общего числа циркулирующих эритроцитов. После выхода в кровоток в течение первых 24-48 часов ретикулоцит завершает созревание и становится эритроцитом. При этом клетка приобретает форму двояковогнутого диска, а последние сохранившиеся органеллы разрушаются ферментами.
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.

1. 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.
2. 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).

1. Перинуклеарная зона содержит комплекс Гольджи, гладкую и гранулярную эндоплазматическую сеть, гранулы, центриоли и трубочки. Эта зона остаётся связанной с ядром после отделения тромбоцитов.
2. Промежуточная зона содержит развитую систему взаимосвязанных пузырьков и трубочек (демаркационная мембранная система), переходящую в клеточную мембрану и выполняющую разграничительную функцию при формировании тромбоцитарных полей.
3. 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.

1. 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.

1. Факторы транскрипции - связывающиеся с ДНК белки различных семейств, функционирующие с ранних стадий развития и регулирующие экспрессию генов кроветворных

клеток.
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.

1. GATAl поддерживает нормальный эмбриональный и постнатальный гемопоэз, экспрессируется в эритроидных клетках и мегакариоцитах.
2. GATA2 экспрессируется кроветворными клетками и играет ключевую роль в регуляции экспрессии гемопоэтических факторов, контролирующих эмбриональный гемопоэз в желточном мешке и печени.
3. GATA3 экспрессируют Т-клетки.

г. EKLF влияет на эритропоэз, стимулируя экспрессию гена р-глобина; возможный
переключатель эритропоэза на дефинитивный тип (переключение синтеза с у- на
Р-глобин).

1. Фолиевая кислота и витамин В|2. При массовом образовании новых клеток крови

активно синтезируется ДНК. Для этого необходимы витамин B12 и фолиевая кислота.
Фолаты и витамин B12 поступают с пищей и всасываются в тонкой кишке.
а. Витамин B12

1. 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.
2. 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.
3. 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).

б. Фолиевая кислота. Фолаты в качестве кофермента участвуют в синтезе пуриновых
и пиримидиновых оснований.

1. Алиментарный дефицит фолиевой кислоты - редкое явление; может развить

ся у грудного ребёнка, вскармливаемого кипячёным или козьим молоком, а также у детей с тяжёлой анорексией.

1. Нарушение всасывания фолатов наблюдают при синдроме мальабсорбции (болезнь Крона, целиакия), характеризующемся поражением тонкой кишки.
2. Повышенная потребность в фолатах развивается при состояниях, сопровождающихся усилением метаболических процессов (беременность, хронический гемолиз, злокачественные новообразования).
3. Нарушения метаболизма фолатов могут вызвать некоторые противосудо- рожные препараты (фенитоин и фенобарбитал).

Кроветворение (гемопоэз) — процесс, при котором происходит серия клеточных дифференцировок, приводящих к образованию зрелых клеток периферической крови. Кроветворение осуществляется в кроветворных органах, представляющих собой сложную систему, продуцирующую клетки крови или принимающую участие в иммунных реакциях. Будучи гистогенетически единой, кроветворная система в своем функционировании характеризуется определенной независимостью поведения отдельных ростков кроветворения.
К органам гемопоэза относят вилочковую железу, лимфатические узлы, селезенку и печень (кроветворение в этих органах происходит в основном в антенатальном периоде, а после рождения интенсивность его быстро снижается), костный мозг. Кроветворные органы имеют общие черты строения:
- их строму составляет ретикулярная ткань, паренхиму — кроветворные клетки;
-органы богаты элементами, относящимися к системе мононуклеарных фагоцитов;
- характерным является наличие капилляров синусоидного типа. В синусах между эндотелиальными клетками имеются поры, связывающие ткань кроветворных органов с кровяным руслом. Такое строение обеспечивает транспорт клеток крови, а также поступление из крови в кроветворные органы гуморальных факторов (гемопоэтинов).

Периоды кроветворения

Различают три периода кроветворения: желточный, печеночный, костномозговой.
У зародыша, по мере его развития, локализация кроветворения последовательно меняется.
I. Желточный (мезобластический, ангиобластический) период. Впервые кроветворение начинается в стенке желточного мешка. Здесь появляются скопления мезенхимных клеток - кровяные островки. Периферические клетки островков уплощаются и образуют стенку первичных сосудов. Центральные клетки кровяных островков округляются и внутри сосудов, т.е. интраваскулярно, вступают в т.н. мегалобластический эритропоэз:
Образующиеся первичные эритроциты имеют большой размер, часто содержат ядра, содержат особый вид гемоглобина - т.н. Hb эмбриона (Hb Р).
Позднее в желточном мешке начинается нормобластический эритропоэз - образование обычных эритроцитов (нормоцитов); вне сосудов (экстраваскулярно) образуются первичные лейкоциты (причём, только гранулоциты); часть стволовых клеток (1-ой генерации) выходит в кровь и переносится в зачаток печени.
II. Печёночный этап. С 6-й недели эмбрионального развития центром кроветворения становится печень. Процесс кроветворения (в т.ч. эритропоэз) происходит экстраваскулярно - вокруг капилляров, врастающих в печёночные дольки; образуются все форменные элементы крови; при этом эритроциты имеют обычный размер и содержат другой (нежели мегалоциты) вид гемоглобина - фетальный (Hb F). Наряду с клетками крови, из печени разносятся также стволовые кроветворные клетки 2-ой генерации.
III. Медуллярный этап. Названные стволовые клетки (2-й генерации) оседают в зачатках тимуса, лимфоузлов, селезёнки и красного костного мозга. Все эти органы (а не только красный костный мозг, как следует из названия этапа) включаются в кроветворение на медуллярном этапе; причём, кроветворение в них происходит экстраваскулярно, эритроциты (если они образуются в органе) содержат, в основном, HbF и в меньшей степени HbA (гемоглобин взрослых); перечисленные органы остаются органами кроветворения также после рождения. Однако, как правило, суживается спектр образуемых в них клеток.
Тимус. Вскоре красный костный мозг начинают покидать предшественники Т-лимфоцитов. Своё антигеннезависимое созревание они заканчивают в тимусе. В итоге, кроветворная роль тимуса быстро суживается до одной, но ключевой, функции - обеспечения антигеннезависимого созревания Т-лимфоцитов.
Лимфоузлы и селезёнка. Вначале в лимфоузлах и селезёнке образуются все виды форменных элементов крови. Такая способность сохраняется в лимфоузлах до 15-й недели развития, а в селезёнке - до рождения. Затем эти органы (а также лимфоидная система слизистых оболочек) тоже концентрируются лишь на одной функции (если говорить о кроветворении) - антигензависимом созревании В- и Т-лимфоцитов. А именно: здесь образуются лимфатические узелки; в последних оседают В- и Т-лимфоциты из, соответственно, красного костного мозга и тимуса; после антигенной стимуляции соответствующие клоны лимфоцитов вступают в активную пролиферацию и в дальнейшую дифференцировку.
Красный костный мозг. Вначале в красном костном мозгу тоже образуются все клетки крови, а затем, как отмечалось, его начинают покидать предшественники Т-лимфоцитов.
Таким образом, у взрослого животного красный костный мозг сохраняет способность образовывать все виды клеток крови, кроме Т-лимфоцитов, а также предшественники Т-лимфоцитов. Причём, на протяжении всего последующего онтогенеза в нём сохраняются стволовые кроветворные клетки 3-го поколения.

Органы кроветворения у взрослых

Центральные органы кроветворения: красный костный мозг и тимус.
Красный костный мозг:
Локализация - губчатое вещество плоских и губчатых костей, а также эпифизов трубчатых костей. Консистенция - полужидкая, поэтому из красного костного мозга приготовляют как срезы, так и мазки.
Функция: в красном костном мозгу, как говорилось выше, происходят все стадии созревания эритроцитов, гранулоцитов, моноцитов, тромбоцитов и В-лимфоцитов (нестимулированых). Кроме того, здесь же образуются предшественники Т-лимфоцитов, которые далее мигрируют в тимус.
Тимус (вилочковая, или зобная железа).
Локализация - за грудиной. Функция: в тимусе завершается созревание Т-лимфоцитов и происходит их пролиферация, одновременно элиминируются те Т-лимфоциты, которые настроены против собственных антигенных детерминант организма.
Периферические органы кроветворения. Периферические органы кроветворения составляют т.н. периферическую лимфоидную систему, которая включает: лимфоидную систему слизистых оболочек, многочисленные лимфатические узлы, располагающиеся по ходу лимфатических сосудов, и селезёнку.
Очень многочисленны компоненты лимфоидной системы слизистых оболочек:
- глоточное лимфоидное кольцо (или кольцо Пирогова);
- в стенке тонкой кишки - одиночные (солитарные) лимфатические фолликулы, а также их скопления (пейеровы бляшки);
- в стенке червеобразного отростка - лимфатические узелки;
- в стенке воздухоносных путей - лимфатические узелки (бронхоассоциированная лимфоидная ткань - БАЛТ).
Функция. В периферической лимфоидной ткани, как уже отмечалось, оседают В- и Т-лимфоциты из центральных органов кроветворения, образуя лимфоидные узелки. Именно здесь происходит встреча лимфоцитов (В- и Т-клеток) с антигенами - чужеродными молекулами (которые могут находиться либо в растворённом состоянии, либо на поверхности клеток). Это вызывает соответствующие иммунные реакции, которые обычно включают и интенсивную пролиферацию антигенстимулированных клеток.

Кроветворная ткань

Выделяют два типа кроветворения - миело- и лимфопоэз. Миелопоэз - образование всех форменных элементов крови, кроме лимфоцитов, т.е. эритроцитов, гранулоцитов, моноцитов и тромбоцитов. Лимфопоэз - образование лимфоцитов (Т- и В-клеток).
Отсюда выделяют два типа кроветворной ткани - миелоидная и лимфоидная ткань. Миелоидная - ткань, в которой происходит миелопоэз; представлена красным костным мозгом. В миелоидной ткани, кроме миелопоэза, совершаются и важные события лимфопоэза: созревание В-лимфоцитов и начальные стадии созревания Т-лимфоцитов. Ткань, в которой происходит дозревание и функционирование лимфоцитов, называется лимфоидной (локализация - см. выше).
И в миелоидной ткани костного мозга, и в лимфоидной ткани соответствующих органов содержатся два основных компонента. Первый - стромальный компонент. Он может быть представлен:
- ретикулярной тканью - в красном костном мозгу, лимфоузлах и селезёнке,
- рыхлой соединительной тканью - в лимфатических фолликулах слизистых оболочек,
- эпителиальной тканью - в тимусе.
Второй компонент - гемальный - гемопоэтические (кроветворные) клетки на разных стадиях созревания. Они находятся в тесной связи с элементами стромального компонента, образующими микроокружение. Кроветворные клетки и клетки стромального компонента (будучи разновидностью соединительной ткани) имеют мезенхимное происхождение. Исключение составляет тимус: здесь строма долек представлена эпителиальной тканью.

Теории кроветворения.

Унитарная теория кроветворения

Существует несколько теорий кроветворения:
- унитарная теория (А. А. Максимов, 1909 г.) - все форменные элементы крови развиваются из единого предшественника - стволовой клетки;
- дуалистическая теория предусматривает два источника кроветворения, для миелоидного и лимфоидного ростков отдельно;
- полифилетическая теория предусматривает для каждого форменного элемента свой источник развития.
На сегодняшний день общепринятой является унитарная теория кроветворения, на основании которой разработана современная схема кроветворения (И. Л. Чертков и А. И. Воробьев, 1973 г., 1981 г.).

Постэмбриональный гемоцитопоэз

Постэмбриональный гемоцитопоэз - пути дифференцировки исходных стволовых клеток в различные виды форменных элементов крови. Все клетки крови происходят из единого источника - стволовых клеток крови. В процессе поэтапной дифференцировки стволовых клеток в зрелые форменные элементы крови в каждом ряду кроветворения образуются промежуточные типы клеток, которые в схеме кроветворения составляют классы клеток. Соответственно числу разных видов форменных элементов крови, на схемах 1 и 2 показаны 6 направлений миелопоэза и 2 направления лимфопоэза.
В каждом из этих путей дифференцировки различают 6 классов клеток:
1 класс - стволовые клетки;
2 класс - полустволовые клетки;
3 класс - унипотентные клетки;
4 класс - бластные клетки;
5 класс - созревающие клетки;
6 класс - зрелые форменные элементы.

Морфологическая и функциональная характеристика клеток различных классов схемы кроветворения

Общие свойства клеток классов I-III
1. Локализация. Данные клетки находятся, в основном, в красном костном мозгу. Но при этом способны попадать в кровь и после циркуляции вновь выселяться в кроветворные органы (репопуляция).
2. Морфология. Все клетки похожи на малые лимфоциты, т.е. друг от друга морфологически не отличаются, а отличаются только по поверхностным антигенам. Причина в том, что на данных стадиях дифференцировка идёт лишь на уровне генома.
3. Самоподдержание. Клетки классов I-III обладают способностью к самоподдержанию: при их делениях часть дочерних клеток полностью идентична материнским (т.е. пополняет пул клеток того класса, к которому принадлежали родительские клетки), и лишь другая часть подвергается дифференцировке (превращается в клетки последующих классов).
4. Образование колоний. Благодаря предыдущим свойствам (самоподдержанию и дифференцировке), способны образовывать колонии, почему для многих из них используется обозначение КоЕ (колониеобразующие единицы).
Определение способности к образованию колоний. Способность к образованию колоний определяют следующим образом. 1. Мышей-реципиентов облучают такой дозой радиации, при которой погибают все их гемопоэтические клетки. 2. В кровь вводят клетки костного мозга от необлучённых мышей-доноров. 3. Через две недели исследуют селезёнку облучённых мышей. На её поверхности видны узелки. Каждый из них - колония (клон) клеток, развившихся из одной гемопоэтической клетки класса I, II или III. Замечание: подобные колонии можно получить также в тканевой культуре.

Особенности клеток классов I, II и III
I. Класс I: стволовые клетки крови.
1. Эти клетки делятся редко; в основном же они находятся в Gо-периоде. Поэтому их доля (от общего числа гемопоэтических клеток) в кроветворных органах очень низкая (10-4 - 10-5).
2. При этом они являются полипотентными: могут давать начало всем форменным элементам крови.
3. На первом этапе их дифференцировки образуются полустволовые клетки двух видов:
- предшественники миелопоэза и предшественники лимфопоэза.
II. Класс II: полустволовые клетки. Клетки класса II имеют три принципиальные особенности:
1. Коммитированность. От предыдущих (полипотентных) клеток они отличаются тем, что являются коммитированными, или частично детерминированными: возможности дальнейших превращений для каждой из них уже ограничена.
2. Олигопотентность. От последующих же клеток они отличаются тем, что ещё сохраняют возможность дифференцироваться не по одному, а по двум или более различным направлениям.
3. Чувствительность к регуляторам. Данные клетки приобретают чувствительность к регуляторам гемопоэза, которые и определяют направление дифференцировки.
Виды полустволовых клеток. К полустволовым клеткам относятся предшественники миелопоэза и образующиеся из них клетки следующей стадии развития - КоЕ-ГнЭ, КоЕ-ГМ, КоЕ-МГЦЭ, а также предшественники лимфопоэза.
Итого - 5 видов клеток, где КоЕ - т.н. колониеобразующие клетки (единицы) (хотя способность образовывать колонии присуща всем клеткам классов I-III, в т.ч. стволовым клеткам и предшественникам миело- и лимфопоэза).
Потенции развития полустволовых КоЕ: В обозначениях полустволовых КоЕ буквы после чёрточки показывают, в какие клетки крови способны дифференцироваться данные КоЕ:
КоЕ-ГнЭ - по двум направлениям - в нейтрофильные гранулоциты (Гн) и в эритроциты (Э);
КоЕ-ГМ - по четырём направлениям - во все три вида гранулоцитов (Г) (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы), а также в моноциты (М);
КоЕ-МГЦЭ - по двум направлениям - в мегакариоциты (МГЦ) - источники тромбоцитов - и в эритроциты (Э) (напомним: последние могут образовываться также из КоЕ-ГнЭ).
Таким образом, два вида из полустволовых КоЕ - бипотентны, а один вид - тетрапотентен.
Регуляторы миелопоэза. Превращение предшественников миелопоэза в тот или иной из трёх перечисленных видов КоЕ происходит под действием регуляторов:
- эритропоэтин (синтезируемый в почках, лёгких и печени) стимулирует образование КоЕ-ГнЭ;
- лейкопоэтин - образование КоЕ-ГМ;
- тромбопоэтин - образование КоЕ-МГЦЭ.
Размещено на сайт

III. Класс III: унипотентные клетки
В отличие от предыдущих клеток, каждая клетка этого класса может развиваться только по одному направлению. Поэтому естественно, что (по числу разных видов форменных элементов крови) имеются 8 видов унипотентных клеток - предшественники:
1) моноцитов - КоЕ-М
2) базофильных гранулоцитов - КоЕ-Б
3) эозинофильных гранулоцитов - КоЕ-Эо
4) нейтрофильных гранулоцитов - КоЕ-Гн
5) эритроцитов - КоЕ-Э
6) мегакариоцитов - КоЕ-МГЦ
7) предшественников В-лимфоцитов
8) предшественников Т-лимфоцитов.

Гомобластический и гетеробластический типы кроветворения

Преобразование стволовых клеток крови в унипотентные клетки включает следующие процессы: митотические деления; одновременно происходящее постепенное сужение потенций развития клеток.
Гомобластический тип кроветворения. В обычных условиях начальные стадии гемопоэза протекают с небольшой интенсивностью, и содержание клеток классов I-III (а также класса IV) в костном мозгу очень низко. Преобладают же (и значительно) клетки последующих стадий развития - обычно той последней стадии, на которой клетки ещё способны делиться. Такой тип кроветворения называют гомобластическим - в силу преобладания в костном мозгу клеток одной стадии.
Гетеробластический тип кроветворения. В экстремальных ситуациях (например, после острой кровопотери) дифференцировочные деления начальных клеток ряда ускоряются, а расход зрелых форм увеличивается. Это приводит к перераспределению соотношения клеточных форм в костном мозгу: доля поздних форм снижается, а доля ранних форм повышается. В таком случае говорят о гетеробластическом типе кроветворения: в заметном количестве присутствуют клетки нескольких стадий.
Принципиальной разницы между этими "типами" кроветворения нет: в обоих случаях функционирует вся "вертикаль" гемопоэза, и в обоих случаях достигается стационарное состояние (т.е. постоянство количества клеток) каждой клеточной формы.

Особенности лимфопоэза. Дифференциация клеток по антигенной
Специфичности

На ранних стадиях лимфопоэза происходит перестройка геномной области, кодирующей фрагменты иммуноглобулинов, и в результате в каждой клетке образуется лишь один полный ген иммуноглобулина.
В итоге, каждая клетка приобретает способность синтезировать и нести на поверхности иммуноглобулины (антитела) только к одному виду (из множества возможных) антигенных детерминант. В силу случайности процесса геномной перестройки, образуется большое число разных клеток, отличающихся по своей антигенной специфичности.
Образование клонов с разной антигенной специфичностью.
Последующие деления клеток приводят к образованию клонов лимфоцитов с разной антигенной специфичностью. По некоторым оценкам, число таких клонов близко к 107 . Прежде полагали, что дифференциация на клоны происходит только в эмбриональный период. По альтернативным представлениям, это совершается постоянно - в красном костном мозгу и, возможно, в тимусе (если в него попадают стволовые или полустволовые клетки).

Гемопоэтические клетки класса IV
Деления и созревание 8 видов клеток класса III приводят к образованию бластов - клеток класса IV. Здесь впервые изменяется морфология клеток (за счёт начала специфических синтезов): от клеток классов I-III (похожих на малые лимфоциты) бласты отличаются большим размером, более светлым ядром и светлой цитоплазмой, появлением в цитоплазме первых продуктов специфических синтезов.
Несмотря на последнее обстоятельство, между собой (т.е. "по горизонтали") бластные клетки морфологическически практически неразличимы. В отличие от предыдущих клеток, бласты не способны к самоподдержанию. Это означает, что при их делениях образуются только более дифференцированные клетки, а клетки, подобные родительским, не воспроизводятся.

Завершающие стадии миелопоэза

Общая характеристика:
1.Множественность промежуточных форм - класс V гемопоэтических клеток почти в каждом из 6 направлений миелопоэза представлен не одной клеточной формой, а целым рядом последовательно переходящих друг в друга клеток. Потому-то он и обозначается как класс созревающих клеток.
2. Морфология. Здесь уже имеются чёткие морфологические отличия не только "по вертикали" - между смежными клетками каждого ряда, но и "по горизонтали" - между клетками различных направлений дифференцировки.
Таким образом, каждая из многочисленных гемопоэтических клеток класса V, в принципе, может быть морфологически идентифицирована (хотя на практике для этого требуется достаточно большой опыт.)
3. Результат созревания. В конечном счёте, дифференцировка клеток V приводит к образованию дифференцированных клеток, т.е. клеток класса VI, или зрелых форменных элементов крови.

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.