Кроветворение гемопоэз

Кроветворение (гемопоэз) – процесс образования крови.
Выделяют эмбриональный и постэмбриональный гемопоэз.
Эмбриональный гемопоэз – это процесс образования крови как ткани.
Постэмбриональный гемопоэз – процесс образования форменных элементов крови в ходе физиологической и репаративной регенерации.

Согласно унитарной теории кроветворения, все клетки крови развиваются из одной родоначальной стволовой кроветворной клетки (СКК).

Эмбриональный гемопоэз делится на три периода в зависимости от времени и места протекания. Это периоды в определенной степени перекрываются:
мегалобластический (внезародышевый) период - 1-2-й месяцы эмбриогенеза;
гепато-тимо-лиенальный период - 2-5-й месяцы эмбриогенеза;
медулло-тимо-лимфатический период – 5-10-й месяцы эмбриогенеза.

Мегалобластический период начинается со 2-3 недели внутриутробной жизни в мезенхиме желточного мешка.
В результате интенсивного деления клеток в мезенхиме образуются кровяные островки, клетки которых дифференцируются в двух направлениях:
ангиобласты, лежащие по периферии, превращаются в эндотелий и образуют стенки первичных кровеносных сосудов;
стволовые кроветворные клетки, которые лежат в центре островков, превращаются в первичные клетки крови – бласты.

Большая часть бластов делится и превращается в первичные эритробласты больших размеров – мегалобласты. Мегалобласты активно делятся и начинают синтезировать и накапливать эмбриональные гемоглобины.
Из оксифильных мегалобластов образуются эритроциты больших размеров – мегалоциты. Часть мегалоцитов содержат ядро, часть – является безъядерными. Процесс образования мегалоцитов называется мегалобластическим эритропоэзом. Кроме мегалоцитов в желточном мешке образуется некоторое количество безъядерных эритроцитов обычного размера - нормобластический эритропоэз. Образование эритроцитов в желточном мешке идёт внутри кровеносных сосудов – интраваскулярно.

Одновременно с эритропоэзом в желточном мешке экстраваскулярно – вне просвета сосудов - идёт гранулоцитопоэз – образуются нейтрофильные и эозинофильные гранулоциты.
После образования кровеносных сосудов в теле зародыша и соединения их с сосудами желточного мешка эти клетки попадают в другие органы, участвующие в эмбриональном гемопоэзе.
В дальнейшем желточный мешок постепенно редуцируется, и к 12-й неделе эмбриогенеза кроветворение в нём полностью прекращается

В печени кроветворение начинается на 5-6 неделях развития. Здесь образуются эритроциты, гранулоциты и тромбоциты.
К концу 5-го месяца интенсивность гемопоэза в печени уменьшается, но в небольшой степени продолжается ещё несколько недель после рождения.
Гемопоэз в селезёнке наиболее выражен с 4-го по 8-й месяцы внутриутробного развития.

Начиная с 5-го месяца красный костный мозг постепенно становится универсальным органом кроветворения, и происходит разделение на миелопоэз (образование всех видов форменных элементов крови за исключением лимфоцитов) и лимфопоэз

Постэмбриональный гемопоэз – процесс образования форменных элементов крови в ходе физиологической и репаративной регенерации после рождения. Обновление различных клеточных популяций крови необходимо, поскольку абсолютное большинство форменных элементов крови имеет короткий жизненный цикл (скорость распада эритроцитов, например, составляет 10 млн в секунду).
Гемопоэз обеспечивает поддержание постоянного количества форменных элементов в периферической крови.
Постэмбриональный гемопоэз протекает в миелоидной (красный костный мозг) и лимфоидных (тимус, селезенка, лимфоузлы, миндалины, аппендикс, лимфатические фолликулы) тканях.

Современные представления о кроветворении основаны на признании унитарной теории кроветворения. Согласно этой теории, развитие всех клеток крови начинается со стволовой клетки крови (СКК), дифференцировка которой в различные форменные элементы определяется микроокружением и действием специфических веществ – гемопоэтинов.
Во взрослом организме человека СКК в норме локализованы в костном мозге (0,05% от всех клеток костного мозга), однако в низких концентрациях они присутствуют также в периферической крови (0,0001% от всех лимфоцитов). Богатым источником СКК является пуповинная кровь и плацента.
СК дают начало прогениторным клеткам и клеткам-предшественникам, которые делятся и дифференцируются в зрелые клетки определенного типа ткани. Такие клетки называют еще коммитированными.
Клетки предшественники образуют дифференцированные клетки через ряд поколений промежуточных клеток, становящихся все более зрелыми. Таким образом, гемопоэтические клетки подразделяются на 6 классов, в зависимости от уровня дифференцировки.

КЛАСС I. - СТВОЛОВАЯ ГЕМОПОЭТИЧЕСКАЯ КЛЕТКА (СКК)
СВОЙСТВА СКК:
плюрипотентность: СКК способна к дифференцировке в различных направлениях и даёт начало любому виду форменных элементов крови (эритроцитам, лейкоцитам, кровяным пластинкам), поэтому СКК называют родоначальными клетками.

способность к самоподдержанию: СКК способны поддерживать постоянство численности своей популяции за счёт того, что после деления стволовой клетки одна из дочерних клеток остается стволовой, сохраняя все свойства родительской клетки; вторая дочерняя клетка дифференцируется в полустволовую (коммитированную) стволовую клетку. Такой митоз называется асимметричным
способность к делению (пролиферации). СКК – долгоживущая клетка; срок её жизни - жизнь индивидуального организма.

устойчивость к действию повреждающих факторов, вероятно вследствие того, что СКК делятся редко; большую часть своей жизни они пребывают в состоянии покоя; при необходимости могут вновь вступать в клеточный цикл (например, при значительных кровопотерях и при воздействии факторов роста); кроме того СКК защищены своим местоположением.

морфологически СКК не идентифицируются: то есть их нельзя различить обычными методами под световым или электронным микроскопом, СКК выглядит как любой малый лимфоцит, но они имеют свой фенотип (антигенный профиль): для них характерно присутствие на поверхности маркеров CD34+,CD59+, Thy1/CD90+, CD38lo/-, C-kit/cd117+, и отсутствие ряда маркеров, свойственных зрелым клеткам крови (Lin-негативность);
благодаря определенному фенотипу СКК можно выявить методами иммуноцитохимии (с помощью меченых моноклональных антител).

основное место локализации СКК – красный костный мозг, хотя численность СКК невелика (1 СКК на 2000 клеток красного костного мозга; или 1 СКК на 1 000 000 лейкоцитов периферической крови).

II. КЛАСС - МУЛЬТИПОТЕНТНЫЕ КОММИТИРОВАННЫЕ, частично детерминированные (ПОЛУСТВОЛОВЫЕ) КЛЕТКИ
Мультипотентные коммитированные клетки дают начало форменным элементам крови нескольких, но не всех, видов.
Этот класс представлен 2 типами клеток:
родоначальной клеткой миелопоза – КОЕ-ГЭММ: эта клетка даёт начало гранулоцитам, эритроцитам, моноцитам и мегакариоцитам.
родоначальной клеткой лимфопоэза: эта клетка даёт начало В- и Т-лимфоцитам, натуральным киллерам и некоторым дендритным клеткам.
Клетки этого класса способны к ограниченному самоподдержанию.
Митотическая активность клеток этого класса по-прежнему низкая.
Морфологически не идентифицируются (малые лимфоциты на вид)

Мультипотентные Коммитированные клетки, как и клетки следующего класса – также называют
КОЛОНИЕОБРАЗУЮЩИМИ ЕДИНИЦАМИ (КОЕ), поскольку в экспериментах на летально облученных мышах они способны образовывать колонии кроветворных клетках в их органах (селезенке).
Каждая колония возникает как результат деления одной клетки, поэтому анализируя клеточный состав колонии, можно сделать вывод о потентности клетки, давшей начало этой колонии
КОЕ-ГЭММ – значит, что эта клетка даёт селезеночную колонию, состоящую из гранулоцитов (Г), эритроцитов (Э), моноцитов (М) и мегакариоцитов (М).

КЛАСС III. УНИПОТЕНТНЫЕ (КОММИТИРОВАННЫЕ) РОДОНАЧАЛЬНЫЕ КЛЕТКИ (ПРОГЕНИТОРНЫЕ, PROGENITORS)
унипотентны - детерминированы в направлении развития только одного вида форменных элементов (за исключением бипотентной КОЕ-ГМ) [детерминация – выбор направления развития];
низкий потенциал самоподдержания
митотическая активность выше, чем у клеток 2-го класса;
морфологически не идентифицируются (малый лимфоцит).
образуют «чистые» колонии (из одного вида форменных элементов).

IY. КЛЕТКИ-ПРЕДШЕСТВЕННИКИ (БЛАСТЫ, PRECURSORS)
представляют отдельные линии развития форменных элементов;
пролиферативная активность ограничена, но выше, чем у 3-го класса;
не обладают способностью к самоподдержанию;
морфологически распознаваемые (хотя все клетки этого класса сходны друг с другом, их можно идентифицировать при использовании стандартных методов окраски, не прибегая к выявлению иммуноцитохимических маркеров); имеют вид крупных клеток с крупным светлым овальным ядром, в котором хорошо определяются ядрышки, и базофильную цитоплазму.

Y.Созревающие клетки
Подвергаются структурной и функциональной дифференцировке, в ходе которой утрачивают способность к делению (за исключением лимфоцитов и моноцитов).
Идентифицируются морфологически

ДИФФЕРОН - совокупность всех клеток, составляющих ту или иную линию дифференцировки от стволовых (наименее дифференцированных) клеток до терминально (наиболее зрелых) дифференцированных.
Многие ткани содержат несколько различных дифферонов, которые взаимодействуют друг с другом.

ЭРИТРОЦИТОПОЭЗ
ДИФФЕРОН ЭРИТРОЦИТАРНОГО РЯДА
СКК → КОЕ-ГЭММ → БОЕ-Э → КОЕ-Э →
→ ПРОЭРИТРОБЛАСТ → БАЗОФИЛЬНЫЙ ЭРИТРОБЛАСТ →
→ ПОЛИХРОМАТОФИЛЬНЫЙ ЭРИТРОБЛАСТ→
→ ОКСИФИЛЬНЫЙ ЭРИТРОБЛАСТ → РЕТИКУЛОЦИТ →
→ ЭРИТРОЦИТ

Начало эритроидного ряда – взрывообразующая единица эритропоэза – BFU-E.
При активации и делении BFU-E образуется множество унипотентных КОЕ-Э.
BFU-E реагирует на интерлейкин 3, но в отличие от КОЕ-Э не чувствительна к эритропоэтину, образующемуся в почке.

Из проэритробласта последовательно образуются:
базофильный эритробласт (накопление рибосом и начало синтеза Hb);
полихроматофильный эритробласт (накопление Hb);
оксифильный эритробласт (высокое содержание Hb и остатки белоксинтезирущего аппарата, потеря способности к делению и выброс ядра);
ретикулоцит

При дифференцировке предшественников эритроцитов в зрелые эритроциты происходят следующие процессы:
уменьшение размеров клетки;
выработка и накопление гемоглобина в цитоплазме;
постепенное снижение числа органелл;
изменение окраски цитоплазмы от базофильной (в связи с большим числом полирибосом) до оксифильной (обусловленной накоплением гемоглобина);
снижение, а в дальнейшем утрата способности к делению;
уменьшение размера, конденсация хроматина и выталкивание ядра из клетки.

Гранулоцитопоэз
СКК → КОЕ-ГЭММ → КОЕ-ГнМ → КОЕ-Гн → МИЕЛОБЛАСТ → ПРОМИЕЛОЦИТ → МИЕЛОЦИТ →
→ МЕТАМИЕЛОЦИТ→ ПАЛОЧКОЯДЕРНЫЙ НЕЙТРОФИЛ → СЕГМЕНТОЯДЕРНЫЙ НЕЙТРОФИЛ

Гранулоциты при развитии проходят следующие стадии:
миелобласт (не имеет гранул)
промиелоцит (первичные, азурофильные гранулы)
миелоцит (появление специфических гранул, округлое ядро)
метамиелоцит (бобовидное ядро)
палочкоядерный
сегментоядерный

По мере созревания гранулоцитов в зрелые клетки происходит:
уменьшение размеров клетки;
изменение формы их ядер от округлой до сегментированной;
накопление и изменение состава гранул в цитоплазме (постепенное увеличение доли специфических гранул);
утрата способности к делению;
нарастание подвижности клеток и приобретение разнообразных рецепторов плазмолеммы, обеспечивающих выполнение главных функций клеток (фагоцитоз, хемотаксис и др.).

Тромбоцитопоэз – процесс образования и созревания тромбоцитов происходит в миелоидной ткани. Тромбоциты (кровяные пластинки) образуются в результате частичной фрагментации цитоплазмы мегакароицитов.
Последовательность дифференцировки можно представить следующим рядом клеток:
СКК → КОЕ-ГЭММ → КОЕ-МГЦ → МЕГАКАРИОБЛАСТ → ПРОМЕГАКАРИОЦИТ → МЕГАКАРИОЦИТ → ТРОМБОЦИТЫ (кровяные пластинки).

Мегакариоцит – очень крупная клетка (до 150 мкм в диаметре); имеет крупное, дольчатое полиплоидное ядро (до 64n), слабобазофильную цитоплазму.

В ходе дифференцировки происходит образование и накопление гранул, характерных для тромбоцитов и содержащих специфические для них белки;
формирование системы мембран (демаркационных каналов), разрезающих цитоплазму мегакариоцита на участки размером 2-4мкм, соответствующие размерам будущих тромбоцитов;
образование филоподий (протромбоцитов) – узких длинных отростков мегакариоцитов, которые через поры эндотелия синусов красного костного мозга проникают в их просвет и распадаются на отдельные кровяные пластинки.