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.
- 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.
- – 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.
- 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.
- – 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.
- 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.
Сердце. Источники эмбрионального развития, Гистофизиология и регенерация.
Сердце – основной орган, приводящий в движение кровь. Источники развития: мезенхима образует эндокард, висцеральный листок спланхотома – миокард и эпикард. В стенке различают 3 оболочки: 1) эндокард – содержит эндотелий, подэндотелиальный слой, мышечно-эластический слой, наружный соединительнотканный слой. 2) миокард – образован типичными, атипичными и секреторными кардиомицитами. М/у волокнами имеются прослойки соединительной ткани с сосудами. В предсердии 2 слоя миокард (продольный и циркулярный), в желудочках – 3слоя. атипичные кардиомиоциты составляют проводящую систему. 3) эпикард – висцеральный листок перикарда.
Гемопоэз. Определение понятия. Органы кроветворения и иммуногенеза. Общая морфофункциональная характеристика и классификация.
Гемопоэз – развитие крови. Различают эмбриональный (происходит в эмбриональный период) и постэмбриональный (процесс физиологической регенерации крови) гемопоэз.
В эмбриональном гемопоэзе выделяют 3 этапа: мезобластический, печеночный, медуллярный (костномозговой). В этот период органами кроветворения являются желточный мешок, тимус, красный костный мозг.
Органы кроветворения делят на: центральные (тимус, красный костный мозг) – антиген независимые; периферические – антиген зависимые (миндалины, селезенка, лимфатические узлы, лимфатические узелки).
Выделяют 3 этапа, сменяющих последовательно друг друга: 1) мезобластический – развитие клеток крови начинается во внезадорышевых органах – мезенхиме стенки желточного мешка, хориона (с 3 по 9 неделю развития зародыша) и появляется первая генерация стволовых клеток крови (СКК). Наружные клетки дифференцируются в эндотелиальные клетки кровеносных сосудов; внутренние клетки дифференцируются в первичные эритробласты (мегалобласты) – мегалобластический тип и интраваскулярным. Клетки крупные, содрежат ядра, мало гемоглобина. За пределами сосудов, в стенке желточного мешка, образуются гранулоциты (нейтрофилы, эозинофилы) – экстраваскулярный тип. 2) печеночный – начинается в печени с 5-6 недели развития плода, когда печень становится основным органом гемопоэза, в ней образуется вторая генерация СКК. Кроветворение в печени завершается перед рождением. СКК заселяют тимус (с 7-8 недели развиваются Т-лимфоциты), селезенку (с 12 нед.) и лимфатические узлы (с 10 нед.). Мегалобластический тип меняется на нормобластический тип кроветворения, остается только экстраваскулярным. Эритроциты выбрасывают ядро, в них увеличивается содержание гемоглобина, цитоплазма становится оксифильной. Здесь т.ж. образуются зернистые лейкоциты, мегакариоциты. Меняется микроокружение. 3) медуллярный (костномозговой) – появление 3ей генерации СКК в костном мозге, гемопоэз начинается с 10й нед и постепенно нарастает к рождению, а после рождения костный мозг становится центральным органом гемопоэза. В селезенке и лимфатических узлах к рождению появляются соединительнотканные капсулы и трабекулы, кровеносные сосуды. Остаются только очаги лимфоидной ткани.
Постэмбриональный гемопоэз. Теория кроветворения. Современная схема кроветворения.
Постэмбриональный гемопоэз – физиологическая ргенерация крови (клеточное обновление), которая компенсирует физиологическое разрушение дифференцированных клеток.
Миелопоэз – происходит в миелоидной ткани, расположенной в эпифизах трубчатых и полостях многих губчатых костей. Здесь развиваются форменные элементы крови: эритроциты, гранулоциты, моноциты, кровяные пластинки, предшественники лимфоцитов. В миелоидной ткани находят СКК и СК соединительной ткани. Предшественники лимфоцитов постепенно мигрируют и заселяют тимус, селезенку, лимф-кие узлы и т.д.
Лимфопоэз происходит в лимфоидной ткани, которая имеет несколько разновидностей, представленных в тимусе, селезенке, лимфатических узлах. Она выполняет основные функции: образовании Т- и В-лимфоцитов, иммуноцитов. Миелоидная и лимфоидная ткани являются разновидностями соединительной ткани, п.э. в них представлены 2 основные клеточные линии – клетки ретикулярной ткани и гемопоэтические.
В основе схемы кроветворения лежит унитарная теория. Унитарная теория: родоначальницей всех клеток лежит 1 стволовая клетка, образующая 0,15 трлн клеток в сутки (250 млрд – эритроцитов, 250 млрд - лейкоцитов).
Схему делят на 6 классов: 1) полипотентные клетки – предшественники СКК – лимфоцитоподобные, гетерогенные. Подразделяются на про-СКК (начинают пролиферировать при трансплотации), др.-СКК. кр.-СКК – пролиферируют кратковременно. Мультипотентны. МСК – мезнхимальные стоволовые клетки – микроокружение СКК, поддерживают и регулируют кроветворение.
2) Частично детерминированные клетки – предшественники (полустволовые клетки): 2 типа – КОЕ (колония образующая единица)-М миелопоэза (эритроциты), КОЕ-Л лимфопоэза (белые клетки).
3) Унипотентные КП (клетки предшественники) (олигопотентные): КОЕ-М миелопоэза – образует линии КОЕ-Г (гранулоциты), КОЕ-М (макрофаги), КОЕ-Э (эритроциты), КОЕ-Мгк (мегакариоциты), КОЕ-Т (тучные клетки). КОЕ-Л лимфопоэза: КП-В лимфоцитов, КП-Т лимфоцитов, КП-натуральные киллеры, КП-дендритные клетки.
4) Пролиферирующие клетки – морфологически распознаваемы клетки. Бластные клетки.
5) Созревающие клетки – происходит дифференцировка клеток. Клетки уменьшаются в размерах, изменяется форма ядра, меняется цвет цитоплазмы и ядра, появляется специфическая зернистость.
6) Зрелые классы: бласттрансформация – только для Т- и В-лимфоцитов (взаимодействие рецепторного поля в 5 классе) обмен рецепторными полями.
(лейкопоэз) и тромбоцитов (тромбоцитопоэз).
У взрослых животных он совершается в красном костном мозге, где образуются эритроциты, все зернистые лейкоциты, моноциты, тромбоциты, В-лимфоциты и предшественники Т-лимфоцитов. В тимусе проходит дифференцировка Т-лимфоцитов, в селезенке и лимфатических узлах — дифференцировка В-лимфоцитов и размножение Т-лимфоцитов.
Общей родоначальной клеткой всех клеток крови является полипотентная стволовая клетка крови, которая способна к дифференцировке и может дать начало роста любым форменным элементам крови и способна к длительному самоподдержанию. Каждая стволовая кроветворная клетка при своем делении превращается в две дочерние клетки, одна из которых включается в процесс пролиферации, а вторая идет на продолжение класса полипотентных клеток. Дифференцировка стволовой кроветворной клетки происходит под влиянием гуморальных факторов. В результате развития и дифференцировки разные клетки приобретают морфологические и функциональные особенности.
Эритропоэз проходит в миелоидной ткани костного мозга. Средняя продолжительность жизни эритроцитов составляет 100-120 сут. В сутки образуется до 2 * 10 11 клеток.
Рис. Регуляция эритропоэза
Регуляция эритропоэза осуществляется эритропоэтинами, образующимися в почках. Эритропоэз стимулируется мужскими половыми гормонами, тироксином и катехоламинами. Для образования эритроцитов нужны витамин В 12 и фолиевая кислота, а также внутренний фактор кроветворения, который образуется в слизистой оболочке желудка, железо, медь, кобальт, витамины. В нормальных условиях продуцируется небольшое количество эритропоэтина, который достигает клеток красного мозга и взаимодействует с рецепторами эритропоэтина, в результате чего изменяется концентрация в клетке цАМФ, что повышает синтез гемоглобина. Стимуляция эритропоэза осуществляется также под влиянием таких неспецифических факторов, как АКТГ, глюкокортикоиды, катехоламины, андрогены, а также при активации симпатической нервной системы.
Разрушаются эритроциты путем внутриклеточного гемолиза мононуклеарами в селезенке и внутри сосудов.
Лейкопоэз происходит в красном костном мозге и лимфоидной ткани. Этот процесс стимулируется специфическими ростовыми факторами, или лейкопоэтинами, которые воздействуют на определенные предшественники. Важную роль в лейкопоэзе играют интерлейкины, которые усиливают рост базофилов и эозинофилов. Лейкопоэз также стимулируется продуктами распада лейкоцитов и тканей, микроорганизмами, токсинами.
Тромбоцитопоэз регулируется тромбоцитопоэтинами, образующимися в костном мозге, селезенке, печени, а также интерлейкинами. Благодаря тромбоцитопоэтинам регулируется оптимальное соотношение между процессами разрушения и образования кровяных пластинок.
Гемоцитопоэз и его регуляция
Гемоцитопоэз (гемопоэз, кроветворение) - совокупность процессов преобразования стволовых гемопоэтических клеток в разные типы зрелых клеток крови (эритроцитов — эритропоэз, лейкоцитов — лейкопоэз и тромбоцитов — тромбоцитопоэз), обеспечивающих их естественную убыль в организме.
Современные представления о гемопоэзе, включающие пути дифференциации полипотентных стволовых гемопоэтических клеток, важнейшие цитокины и гормоны, регулирующие процессы самообновления, пролиферации и дифференциации полипотентных стволовых клеток в зрелые клетки крови представлены на рис. 1.
Полипотентные стволовые гемопоэтические клетки находятся в красном костном мозге и способны к самообновлению. Они могут также циркулировать в крови вне органов кроветворения. ПСГК костного мозга при обычной дифференциации дают начало всем типам зрелых клеток крови — эритроцитам, тромбоцитам, базофилам, эозинофилам, нейтрофилам, моноцитам, В- и Т-лимфоцитам. Для поддержания клеточного состава крови на должном уровне в организме человека ежесуточно образуется в среднем 2,00 . 10 11 эритроцитов, 0,45 . 10 11 нейтрофилов, 0,01 . 10 11 моноцитов, 1,75 . 10 11 тромбоцитов. У здоровых людей эти показатели достаточно стабильны, хотя в условиях повышенной потребности (адаптация к высокогорью, острая кровопотеря, инфекция) процессы созревания костномозговых предшественников ускоряются. Высокая пролиферативная активность стволовых гемопоэтических клеток перекрывается физиологической гибелью (апоптозом) их избыточного потомства (в костном мозге, селезенке или других органах), а в случае необходимости и их самих.
Рис. 1. Иерархическая модель гемоцитопоэза, включающая пути дифференциации (ПСГК) и важнейшие цитокины и гормоны, регулирующие процессы самообновления, пролиферации и дифференциации ПСГК в зрелые клетки крови: А — миелоидная стволовая клетка (КОЕ-ГЭММ), являющаяся предшественницей моноцитов, гранулоцитов, тромбоцитов и эротроцитов; Б — лимфоидная стволовая клетка-предшественница лимфоцитов
Подсчитано, что каждый день в организме человека теряется (2-5) . 10 11 клеток крови, которые замешаются на равное количество новых. Чтобы удовлетворить эту огромную постоянную потребность организма в новых клетках, гемоцитопоэз не прерывается в течение всей жизни. В среднем у человека за 70 лет жизни (при массе тела 70 кг) образуется: эритроцитов — 460 кг, гранулоцитов и моноцитов — 5400 кг, тромбоцитов — 40 кг, лимфоцитов — 275 кг. Поэтому кроветворные ткани рассматриваются как одни из наиболее митотически активных.
Современные представления о гемоцитопоэзе базируются на теории стволовой клетки, основы которой были заложены русским гематологом А.А. Максимовым в начале XX в. Согласно данной теории, все форменные элементы крови происходят из единой (первичной) полипотентной стволовой гемопоэтической (кроветворной) клетки (ПСГК). Эти клетки способны к длительному самообновлению и в результате дифференциации могут дать начало любому ростку форменных элементов крови (см. рис. 1.) и одновременно сохранять их жизнеспособность и свойства.
Стволовые клетки (СК) являются уникальными клетками, способными к самообновлению и дифференцировке не только в клетки крови, но и в клетки других тканей. По происхождению и источнику образования и выделения СК разделяют на три группы: эмбриональные (СК эмбриона и тканей плода); региональные, или соматические (СК взрослого организма); индуцированные (СК, полученные в результате репрограммирования зрелых соматических клеток). По способности к дифференцировке выделяют тоти-, плюри-, мульти- и унипотентные СК. Тотипотентная СК (зигота) воспроизводит все органы эмбриона и структуры, необходимые для его развития (плаценту и пуповину). Плюрипотентная СК может быть источником клеток, производных любого из трех зародышевых листков. Мульти (поли) потентная СК способна образовывать специализированные клетки нескольких типов (например клетки крови, клетки печени). Унипотентная СК в обычных условиях дифференцируется в специализированные клетки определенного типа. Эмбриональные СК являются плюрипотентными, а региональные — полипотентными или унипотентными. Частота встречаемости ПСГК составляет в среднем 1:10 000 клеток в красном костном мозге и 1:100 000 клеток в периферической крови. Плюрипотентные СК могут быть получены в результате репрограммирования соматических клеток различного типа: фибробластов, кератиноцитов, меланоцитов, лейкоцитов, β-клеток поджелудочной железы и другие, с участием факторов транскрипции генов или микроРНК.
Все СК обладают рядом общих свойств. Во-первых, они недифференцированы и не располагают структурными компонентами для выполнения специализированных функций. Во- вторых, они способны к пролиферации с образованием большого числа (десятков и сотен тысяч) клеток. В-третьих, они способны к дифференцировке, т.е. процессу специализации и образованию зрелых клеток (например, эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов). В-четвертых, они способны к асимметричному делению, когда из каждой СК образуются две дочерние, одна из которых идентична родительской и остается стволовой (свойство самообновления СК), а другая дифференцируется в специализированные клетки. Наконец, в-пятых, СК могут мигрировать в очаги повреждения и дифференцироваться в зрелые формы поврежденных клеток, способствуя регенерации тканей.
Различают два периода гемоцитопоэза: эмбриональный — у эмбриона и плода и постнатальный — с момента рождения и до конца жизни. Эмбриональное кроветворение начинается в желточном мешке, затем вне его в прекардиальной мезенхиме, с 6-недельного возраста оно перемещается в печень, а с 12 — 18-недельного возраста — в селезенку и красный костный мозг. С 10-недельного возраста начинается образование Т-лимфоцитов в тимусе. С момента рождения главным органом гемоцитопоэза постепенно становится красный костный мозг. Очаги кроветворения имеются у взрослого человека в 206 костях скелета (грудине, ребрах, позвонках, эпифизах трубчатых костей и др.). В красном костном мозге происходит самообновление ПСГК и образование из них миелоидной стволовой клетки, называемой также колониеобразующей единицей гранулоцитов, эритроцитов, моноцитов, мегакариоцитов (КОЕ-ГЭММ); лимфоидную стволовую клетку. Мислоидная полиолигопотентная стволовая клетка (КОЕ-ГЭММ) может дифференцироваться: в монопотентные коммитированные клетки — предшественницы эритроцитов, называемые также бурстобразующей единицей (БОЕ-Э), мегакариоцитов (КОЕ- Мгкц); в полиолигопотентные коммитированные клетки гранулоцитов-моноцитов (КОЕ-ГМ), дифференцирующиеся в монопотентные предшественницы гранулоцитов (базофилы, нейтрофилы, эозинофилы) (КОЕ-Г), и предшественницы моноцитов (КОЕ-М). Лимфоидная стволовая клетка является предшественницей Т- и В- лимфоцитов.
В красном костном мозге из перечисленных колониеобразующих клеток через ряд промежуточных стадий образуются регикулоциты (предшественники эритроцитов), мегакариоциты (от которых «отшнуровываются» тромбоцит!,i), гранулоциты (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы), моноциты и В-лимфоциты. В тимусе, селезенке, лимфатических узлах и лимфоидной ткани, ассоциированной с кишечником (миндалины, аденоиды, пейеровы бляшки) происходит образование и дифференцирование Т-лимфоцитов и плазматических клеток из В-лимфоцитов. В селезенке также идут процессы захвата и разрушения клеток крови (прежде всего эритроцитов и тромбоцитов) и их фрагментов.
В красном костном мозге человека гемоцитопоэз может происходить только в условиях нормального гемоцитопоэзиндуцирующего микроокружения (ГИМ). В формировании ГИМ принимают участие различные клеточные элементы, входящие в состав стромы и паренхимы костного мозга. ГИМ формируют Т-лимфоциты, макрофаги, фибробласты, адипоциты, эндотелиоциты сосудов микроциркуляторного русла, компоненты экстрацеллюлярного матрикса и нервные волокна. Элементы ГИМ осуществляют контроль за процессами кроветворения как с помощью продуцируемых ими цитокинов, факторов роста, так и благодаря непосредственным контактам с гемопоэтическими клетками. Структуры ГИМ фиксируют стволовые клетки и другие клетки-предшественницы в определенных участках кроветворной ткани, передают им регуляторные сигналы, участвуют в их метаболическом обеспечении.
Гемоцитопоэз контролируется сложными механизмами, которые могут поддерживать его относительно постоянным, ускорять или тормозить, угнетая пролиферацию и дифферен- цировку клеток вплоть до инициирования апоптоза коммитированных клеток-предшественниц и даже отдельных ПСГК.
Регуляция гемопоэза — это изменение интенсивности гемопоэза в соответствии с меняющимися потребностями организма, осуществляемое посредством его ускорения или торможения.
Для полноценного гемоцитопоэза необходимо:
- поступление сигнальной информации (цитокинов, гормонов, нейромедиаторов) о состоянии клеточного состава крови и ее функций;
- обеспечение этого процесса достаточным количеством энергетических и пластических веществ, витаминов, минеральных макро- и микроэлементов, воды. Регуляция гемопоэза основана на том, что все типы взрослых клеток крови образуются из гемопоэтических стволовых клеток костного мозга, направление дифференцировки которых в различные типы клеток крови определяется действием на их рецепторы локальных и системных сигнальных молекул.
Роль внешней сигнальной информации для пролиферации и апоптоза СГК выполняют цитокины, гормоны, нейромедиаторы и факторы микроокружения. Среди них выделяют раннедействующие и позднедействующие, мультилинейные и монолинейные факторы. Одни из них стимулируют гемопоэз, другие — тормозят. Роль внутренних регуляторов плюрипотентности или дифференцировки СК играют транскрипционные факторы, действующие в ядрах клеток.
Специфичность влияния на стволовые кроветворные клетки обычно достигается действием на них не одного, а сразу нескольких факторов. Эффекты действия факторов достигаются посредством стимуляции ими специфических рецепторов кроветворных клеток, набор которых изменяется на каждом этапе дифференцировки этих клеток.
Раннедействующими ростовыми факторами, способствующими выживанию, росту, созреванию и превращению стволовых и других кроветворных клеток-предшественниц нескольких линий клеток крови, являются фактор стволовых клеток (ФСК), ИЛ-3, ИЛ-6, ГМ-КСФ, ИЛ-1, ИЛ-4, ИЛ-11, ЛИФ.
Развитие и дифференцировку клеток крови преимущественно одной линии предопределяют позднедействующие ростовые факторы — Г-КСФ, М-КСФ, ЭПО, ТПО, ИЛ-5.
Факторами, ингибирующими пролиферацию гемопоэтических клеток, являются трансформирующий ростовой фактор (TRFβ), макрофагальный воспалительный белок (МIР-1β), фактор некроза опухолей (ФНОа), интерфероны (ИФН(3, ИФНу), лактоферрин.
Действие цитокинов, факторов роста, гормонов (эритропоэтина, гормона роста и др.) на клетки гемоноэтических органов чаще реализуется всего через стимуляцию 1-TMS- и реже 7-ТМS-рецепторов плазматических мембран и реже — через стимуляцию внутриклеточных рецепторов (глюкокортикоиды, Т 3 иТ 4).
Для нормального функционирования кроветворная ткань нуждается в поступлении ряда витаминов и микроэлементов.
Витамины
Витамин B12 и фолиевая кислота нужны для синтеза нуклеопротеинов, созревания и деления клеток. Для защиты от разрушения в желудке и всасывания в тонком кишечнике витамину В 12 нужен гликопротеин (внутренний фактор Кастла), который вырабатывается париетальными клетками желудка. При дефиците этих витаминов в пище или отсутствии внутреннего фактора Кастла (например, после хирургического удаления желудка) у человека развивается гиперхромная макроцитарная анемия, гиперсегментация нейтрофилов и снижение их продукции, а также тромбоцитопения. Витамин В 6 нужен для синтеза тема. Витамин С способствует метаболизму (родиевой кислоты и участвует в обмене железа. Витамины Е и РР защищают мембрану эритроцита и гем от окисления. Витамин В2 нужен для стимуляции окислительно-восстановительных процессов в клетках костного мозга.
Микроэлементы
Железо, медь, кобальт нужны для синтеза гема и гемоглобина, созревания эритробластов и их дифференцирования, стимуляции синтеза эритропоэтина в почках и печени, выполнения газотранспортной функции эритроцитов. В условиях их дефицита в организме развивается гипохромная, микроцитарная анемия. Селен усиливает антиоксидантное действие витаминов Е и РР, а цинк необходим для нормального функционирования фермента карбоангидразы.
Гемоцитопоэз
Гемоцитопоэз – процесс образования форменных элементов крови. Различают два вида кроветворения: миелоидное и лимфоидное.
В свою очередь миелоидное кроветворение подразделяется на эритропоэз, гранулоцитопоэз, моноцитопоэз, тромбоцитопоэз.
В гемопоэзе различают два периода: эмбриональный и постэмбриональный.
Эмбриональный период представляет собой гистогенез и приводит к образованию крови как ткани. Осуществляется в эмбриогенезе поэтапно, в нем различаются три основные этапа:
Желточный (мезобластический);
Печеночный
Медуллярный (костно-мозговой)
Желточный этап.
В мезенхиме желточного мешка образуются «кровяные островки», представляющие собой очаговые скопления мезенхимных клеток. Затем происходит дивергентная дифференцировка этих клеток.
Периферические клетки образуют эндотелиальную выстилку сосуда. Центральные клетки округляются, превращаясь в стволовые кроветворные клетки. Их этих клеток в сосудах, т.е. интраваскулярно начинается процесс образования первичных эритроцитов. Они отличаются большими, чем у нормоцитов размерами, наличием ядра и содержанием особого вида гемоглобина – HbP (эмбрионального). Такой тип кроветворения называется мегалобластическим.
Часть стволовых клеток оказывается вне сосудов и из них начинают развиваться зернистые лейкоциты, которые затем мигрируют в сосуды.
Важнейшим итогом этого этапа является образование стволовых клеток крови I-й генерации.
Второй этап – печеночный - начинается на 5-й неделе эмбриогенеза в печени, экстраваскулярно – по ходу капилляров, врастающих с мезенхимой внутрь печени. В печени активно развиваются стволовые клетки II-й генерации и из них образуются эритроциты и гранулоциты до конца 5-го месяца, затем процесс гемоцитопоэза там постепенно снижается. Тимус начинает заселяться стволовыми клетками с 7-8 недели, дает начало Т-лимфоцитам.
Селезенка заселяется стволовыми клетками на 7-8 неделе и в ней экстраваскулярно начинается универсальное кроветворение, т.е. происходит и миело- и лимфоцитопоэз..
Третий период эмбрионального кроветворения – медулло-тимусо-лиенальный . Закладка красного костного мозга начинается со 2-го месяца эмбриогенеза. Кроветворение в нём начинается с 4-го месяца закладкой стволовых клеток III-й генерации, а с 6-го месяца он является основным органом миелоидного и частично лимфоидного кроветворения, т.е. осуществляется универсальный гемоцитопоэз.
Постнатальный период кроветворения.
Постэмбриональное кроветворение является физиологической регенерацией и восполняет естественную убыль форменных элементов крови.
В настоящее время принята унитарная теория кроветворения, на основе которой И.Л. Чертковым и А.И. Воробьевым разработана принятая в настоящее время схема кроветворения.
Согласно этой схеме существует два вида кроветворения: миелоидное и лимфоидное.
Миелопоэз в свою очередь подразделяется на эритропоэз, гранулоцитопоэз, моноцитопоэз и тромбоцитопоэз.
Лимфоцитопоэз подразделяется на Т- и В-лимфоцитопоэз.
В процессе поэтапной дифференцировки стволовых клеток в форменные элементы крови в каждом ряду кроветворения образуются типы клеток, которые в совокупности образуют классы клеток.
Всего в схеме кроветворения различают 6 классов клеток:
I – стволовые клетки – полипотентные
II – полустволовые – коммитированные, мультипотентные
III- унипотентные -
IV- бластные – клетки предшественники
V - созревающие
VI- зрелые форменные элементы.
I класс – стволовые полипотентные клетки. Концентрация этих клеток очень редка 10–4– 10-5от общего числа клеток костного мозга.
Располагаются в местах, хорошо защищенных от внешних
воздействий и обладающих обильным кровоснабжением.
С возрастом число стволовых клеток не изменяется.
Способны к неограниченному самоподдержанию своей популяции.
По морфологии соответствуют малому лимфоциту,
Стволовые клетки крови устойчивы к действию повреждающих факторов, в том числе и радиации.
Поддержание численности популяции происходит с помощью симметричных (некоммитирующих) митозов.
Стволовые клетки делятся редко.
Способны циркулировать в кровь, мигрируя в другие кроветворные органы.
II класс – полустволовые , ограниченно полипотентные (или частично коммитированные) клетки бывают двух типов:
Предшественники миелопоэза
Предшественники лимфопоэза
Каждая из них также образует колонию, т.е. клон клеток, но либо миелоидных, либо лимфоидных. В последнее время среди полустволовых клеток миелопоэза выделены 3 типа клеток: КОЕ-ГМ (дающие начало моноцитам и гранулоцитам), КОЕ-ГнЭ (гранулоцитам и эритроцитам), КОЕ-МгцЭ (мегакариоцитам и эритроцитам). Все полустволовые клетки также как стволовые по морфологии являются лимфоцитоподобными и способны к ограниченному самоподдержанию.
III класс – унипотентные поэтинчувствительные клетки- предшественники своего ряда. По морфологии соответствуют малым лимфоцитам, способны давать колонии, состоящие только из одного типа форменных элементов.
Методом колониеобразования среди унипотентных клеток определены
КОЕ-М – предшественники моноцитов
КОЕ-Гн – нейтрофильных гранулоцитов
КОЕ-Эо – эозинофильных гранулоцитов
КОЕ-Б – базофильных гранулоцитов
КОЕ-Э – эритроцитов (её предшественник БОЕ-Э – бурст-образующая единица)
КОЕ-Мгц – мегакариоцитов.
Частота деления этих клеток и способность к дифференцировке зависит от содержания в крови особых биологически активных веществ – поэтинов, специфичных для каждого ряда кроветворения (эритропоэтины, тромбопоэтины и т.д.).
Первые три класса объединяются в класс морфологически не идентифицируемых клеток, имеющих морфологию малого лимфоцита.
IV класс – бластные клетки (эритробласты, лимфобласты, мегакариобласты, монобласты, миелобласты). Эти клетки имеют характерную морфологию – имеют крупные размеры, крупное, богатое преимущественно эухроматином ядро с 2-4 ядрышками. По цитохимическим свойствам можно идентифицировать бласты разных рядов кроветворения.
V класс – класс созревающих клеток , характерных для своего ряда кроветворения.
Эритроидный ряд.
Клетки эритропоэтического ряда - эритрон - составляют от 20 до 30% всех клеток костного мозга. За один час образуется 10 10 эритроцитов. Родоначальник – БОЕ-Э – (от англ бурст – взрыв), из неё образуется более дифференцированная КОЕ-Э, чувствительная к эритропоэтину.
Под влиянием эритропоэтина КОЕ-Э дифференцирутся, давая начало морфологически распознаваемым стадиям эритроидного ряда. Ими являются:
Делящиеся клетки проэритробласт
базофильный эритробласт
полихроматофильный эритробласт
Неделящиеся клетки оксифильный эритробласт
ретикулоцит
эритроцит
Процесс дифференцировки сопровождается уменьшением размеров клеток, снижением содержания и, в конечном итоге, утрата всех органоидов, конденсация ядра с последующим его удалением из клетки. Самым ярким признаком эритроидной дифференцировки является появление в цитоплазме гемоглобина. Синтез гемоглобина продолжается до конца стадии ретикулоцита. Длительность всех этапов эритропоэза около 7 суток.
В костном мозге эритробласты созревают в тесном контакте с макрофагами, образуя эритробластические островки. Находящиеся в этих островках макрофаги снабжают эритробласты железом.
Денуклеация (удаление ядра) происходит путем отделения от оксифильного эритробласта отростка, содержащего ядро. Выброшенное ядро окружено тонкой полоской цитоплазмы.
Специфическими факторами регуляции эритропоэза являются эритропоэтины, кейлоны. Эритропоэтин – продуцируется на 90% почкой, на 10% печенью и вырабатывается в ответ на гипоксию. Его действие усиливается неспецифическими факторами. К ним относят, например тестостерон, АКТГ, преднизолон, витамины В6 и В12.
Зрелые эритроциты, обладающие большой эластичностью за счет активного движения проходят сквозь цитоплазму эндотелиальных клеток, проникая через поры, образуемы только во время миграции.
Гранулоцитопоэз.
Гранулоцитопоэз – образование и дифференцировка гранулоцитов происходит в красном костном мозге.
Миелобласты и образующиеся после их коммитирующего митоза промиелоциты трех рядов (нейтрофильного, эозинофильного, базофильного) гранулоцитопоэза являются делящимися клетками и морфологически сходны. Это крупные клетки, содержащие округлое ядро. В цитоплазме накапливаются первичные азурофильные гранулы, относящиеся к лизосомам.
Следующие клетки развития: миелоциты, метамиелоциты, палочкоядерные и сегментоядерные гранулоциты характеризуются дивергентной дифференцировкой цитоплазмы.
В нейтрофильном ряду появляются нейтрофильные гранулы, в базофильном – базофильные, в эозинофильном – специфические оксифильные. Из этих клеток способны делиться только миелоциты. Одновременно происходит уменьшение размеров клеток, изменение формы ядра от округлой до сегментированной, в различной степени в перечисленных рядах, усиление конденсации хроматина. Кроме того, на плазмолемме появляются разнообразные рецепторы, подвижность клеток нарастает.
Развитие нейтрофилов от КОЕ-ГнМ до выхода в кровоток завершается за 13-14 сут. Эозинофилы и базофилы созревают быстрее. Гранулоциты остаются в костном мозге в течение 1-2 сут., образуя костно-мозговой пул (запас) зрелых клеток. Затем они выходят в кровь, где циркулируют несколько часов.
Моноцитопоэз
Унипотентный предшественник моноцита (КОЕ-М) превращается в монобласт. Далее различают промоноцит и моноцит .
Морфологически созревание выражается в изменении формы ядра от округлой до бобовидной, в увеличении относительного количества цитоплазмы и появлении в ней лизосом, уменьшении базофилии цитоплазмы. Моноциты не образуют резервного костно-мозгового пула, покидают костный мозг вскоре после образования. Затем несколько часов циркулирует в крови. После выселения в ткани они превращаются в макрофаги.
Развитие тромбоцитов.
Кровяные пластинки образуются в костном мозге из мегакариоцитов.
Унипотентный предшественник (КОЕ-МГЦ) превращается в мегакариобласт – крупную клетку (диаметр около 16 мкм) с лапчатым ядром, базофильной цитоплазмой. Они превращаются в промегакариоциты и затем мегакариоциты. Количество мегакариоцитов в клоне невелико (от 4 до 50). Это связано с тем, что предшественники не только делятся, но и полиплоидизируются.
Зрелый мегакариоцит образует пропластинчатые отростки (ленты), которые вытягиваются в просвет синусоида. От этих лент отшнуровываются фрагменты цитоплазмы, ограниченные мембранами, превращаясь в кровяные пластинки.
Цикл развития от стволовой клетки до тромбоцитов составляет около 10 сут. Тромбоцитопоэз регулируется КСФ-Мег и тромбопоэтином.
Лимфоцитопоэз.
В отличие от миелопоэза, лимфоцитопоэз осуществляется поэтапно, сменяя разные лимфоидные органы. И в Т- и в В-лимфоцитопоэзе выделяются 3 этапа:
1. Костномозговой этап. На этом этапе из стволовых клеток дифференцируются предшественники Т- и В-лимфоцитопоэза.
2. Этап антигеннезависимой дифференцировки, осуществляемый в центральных органах иммуногенеза. На этом этапе образуются лимфоциты, способные только распознавать антигены.
3. Этап антигензависимой дифференцировки, осуществляемый в периферических лимфоидных органах. Из клеток, способных распознать антиген формируются эффекторные клетки, способные уничтожить антиген.
Т-лимфоцитопоэз
Первый этап осуществляется в красном костном мозге, где находятся принадлежащие к I классу стволовые клетки, II классу –полустволовые клетки лимфоцитопоэза и III классу – унипотентные Т-поэтинчувствительные клетки-предшественницы Т-лимфоцитопоэза – про-Т-лимфоциты (протимоциты). Клетки III класса мигрируют в кровяное русло и оседают в тимусе.
Второй этап – этап антигеннезависимой дифференцировки осуществляется в корковом веществе тимуса. Под влиянием тимозина, унипотентные предшественники превращаются в IV класс – Т-лимфобласты, затем V класс – незрелые Т- лимфоциты (претимоциты) , и VI класс - Т лимфоциты. Здесь образуются все типы Т-лимфоцитов – Т-хелперы, Т-супрессоры, Т-киллеры.
Незрелые и затем зрелые тимоциты приобретают антигенраспознающие рецепторы к самым разнообразным антигенным веществам, однако здесь с антигенами они не встречаются, т.к. тимус защищен особым гемато-тимусным барьером. Одновременно происходит выбраковка Т-лимфоцитов, направленных против собственных антигенных детерминант. Образованные Т-лимфоциты проникают в сосудистое русло и с током крови заносятся в периферические лимфоидные органы.
Третий этап – этап антигензависимой дифференцировки осуществляется в Т-зависимых зонах периферических лимфоидных органов –лимфатических узлов, селезенки, лимфоидной ткани трубчатых органов, где создаются условия для встречи антигена с Т-лимфоцитом , имеющим рецептор к данному антигену.
Контакт с антигенными детерминантами вызывает активизацию Т-лимфоцита, он превращается в Т-иммунобласт . Процесс превращения Т-лимфоцита в Т-иммунобласт называется реакцией бласттрансформации. Т-иммунобласт неоднократно делится митотическим путем и образует клон клеток.
Часть Т-лимфоцитов из полученного клона становятся Т-лимфоцитами памяти.
Т-хелперы секретируют медиаторы – лимфокины, стимулирующие гуморальный иммунитет.
Т-супрессоров синтезируют лимфокины, которые угнетают гуморальный иммунитет.
Т-киллерный иммунобласт дает клон клеток, среди которых различаются
- Т-киллеры – цитотоксические лимфоциты, которые являются эффекторами клеточного иммунитета.
- Т-клетки памяти , обеспечивающие при повторно встрече с антигеном (по механизму новой бласттрансформации) вторичный иммунный ответ, который протекает быстрее и сильнее первого;
- Т-амплификаторы , которые не рециркулируют, являются короткоживущими, стимулируют размножение клеток – источников Т-лимфоцитов;
В-лимфоцитопоэз
Первый этап осуществляется в красном костном мозге и включает: I класс – стволовые клетки, II класс – полустволовые клетки, III класс – унипотентные В-поэтинчувствительные клетки – про-В-лимфоциты, в которых еще не начинается реаранжировка генома.
Второй этап – антигеннезависимой дифференцировки у птиц осуществляется в специальном лимфоидном органе – фабрициевой сумке. У млекопитающих и человека его аналог точно не установлен, но большинство исследователей считают, что второй этап также происходит в красном костном мозге. Здесь образуются IV класс – В-лимфобласты (на уровне которых начинается реаранжировка генома), V класс – В-пролимфоциты (пре-В-лимфоциты, в цитоплазме которых выявляется IgM), VI класс – рецепторные Во- лимфоциты – характеризуются появлением иммуноглобулинов класса М на поверхности плазматической мембраны.
В процессе второго этапа В-лимфоциты приобретают разнообразные рецепторы к антигенам.
Третий этап – антигензависимой пролиферации и дифференцировки осуществляется в В-зонах периферических лимфоидных органов.
Здесь происходит встреча рецепторного Во-лимфоцита, его активизация и трансформация в В-иммунобласт. В результате пролиферации иммунобласта образуется клон клеток, среди которых различают В-клетки памяти и плазмоциты. Последние являются эффекторами гуморального иммунитета, т.е. синтезируют иммуноглобулины (антитела) разных классов. Во время первой стадии антителообразования лимфоциты секретируют IgM. Затем после перестройки гена (реаранжировки) происходит смена класса иммуноглобулина и синтезируются IgG.
Антитело взаимодействует со специфичным ему антигеном с образованием комплекса антиген-антитело. Эти иммунные комплексы затем фагоцитируются макрофагами, эозинофилами, нейтрофилами.
Натуральные киллеры (NK-клетки) образуются в красном костном мозге. Эти клетки выделяют специфический фактор NKCF (natural killer cytotoxic factor), дистантно действующий на клетки-мишени постепенно и длительно. При клонировании NK-клеток клетки-памяти не образуются.
Кроветворение
1. Виды кроветворения 2. Теории кроветворения 3. Т-лимфоцитопоэз 4. В-лимфоцитопоэз
1. Кроветворение (гемоцитопоэз) - процесс образования форменных элементов крови.
Различают два вида кроветворения: а) миелоидное кроветворение: эритропоэз; гранулоцитопоэз; тромбоцитопоэз; моноцитопоэз. б) лимфоидное кроветворение: Т-лимфоцитопоэз; В-лимфоцитопоэз.
Кроме того, гемопоэз подразделяется на два периода: эмбриональный(гемопоэза приводит к образованию крови как ткани и потому представляет собой гистогенез крови); постэмбриональный(представляет собой процесс физиологической регенерации крови как ткани) Эмбриональный период гемопоэза осуществляется поэтапно, сменяя разные органы кроветворения. В соответствии с этим эмбриональный гемопоэз подразделяется на три этапа: желточный; гепато-тимусо-лиенальный; медулло-тимусо-лимфоидный. Желточный этап осуществляется в мезенхиме желточного мешка, начиная со 2-3-ей недели эмбриогенеза, с 4-ой недели он снижается и к концу 3-го месяца полностью прекращается. Процесс кроветворения на этом этапе осуществляется следующим образом, вначале в мезенхиме желточного мешка, в результате пролиферации мезенхимальных клеток, образуются "кровяные островки", представляющие собой очаговые скопления отростчатых мезенхимальных клеток. Затем происходит дифференцировка этих клеток в двух направлениях (дивергентная дифференцировка): периферические клетки островка уплощаются, соединяются между собой и образуют эндотелиальную выстилку кровеносного сосуда; центральные клетки округляются и превращаются в стволовые клетки. Из этих клеток в сосудах, то есть интраваскулярно начинается процесс образования первичных эритроцитов (эритробластов, мегалобластов). Однако часть стволовых клеток оказывается вне сосудов (экстраваскулярно) и из них начинают развиваться зернистые лейкоциты, которые затем мигрируют в сосуды.
Наиболее важными моментами желточного этапа являются: - образование стволовых клеток крови; - образование первичных кровеносных сосудов. Несколько позже (на 3-ей неделе) начинают формироваться сосуды в мезенхиме тела зародыша, однако они являются пустыми щелевидными образованиями. Довольно скоро сосуды желточного мешка соединяются с сосудами тела зародыша, по этим сосудам стволовые клетки мигрируют в тело зародыша и заселяют закладки будущих кроветворных органов (в первую очередь печень), в которых затем и осуществляется кроветворение.
Гепато-тимусо-лиенальный этап гемопоэза
Этот этап осуществляется в начале в печени, несколько позже в тимусе (вилочковой железе), а затем и в селезенке. В печени происходит (только экстраваскулярно) в основном миелоидное кроветворение, начиная с 5-ой недели и до конца 5-го месяца, а затем постепенно снижается и к концу эмбриогенеза полностью прекращается.
Тимус закладывается на 7-8-й неделе, а несколько позже в нем начинается Т-лимфоцитопоэз, который продолжается до конца эмбриогенеза, а затем в постнатальном периоде до его инволюции (в 25-30 лет). Процесс образования Т-лимфоцитов в этот момент носит название антиген независимая дифференцировка.
Селезенка закладывается на 4-й неделе, с 7-8 недели она заселяется стволовыми клетками и в ней начинается универсальное кроветворение, то есть и миелоилимфопоэз. Особенно активно кроветворение в селезенке протекает с 5-го по 7-ой месяцы внутриутробного развития плода, а затем миелоидное кроветворение постепенно угнетается и к концу эмбриогенеза (у человека) оно полностью прекращается. Лимфоидное же кроветворение сохраняется в селезенке до конца эмбриогенеза, а затем и в постэмбриональном периоде. Следовательно, кроветворение на втором этапе в названных органах осуществляется почти одновременно, только экстраваскулярно, но его интенсивность и качественный состав в разных органах различны.
Медулло-тимусо-лимфоидный этап гемопоэза
Закладка красного костного мозга начинается со 2-го месяца, кроветворение в нем начинается с 4-го месяца, а с 6-го месяца он является основным органом миелоидного и частично лимфоидного кроветворения, то есть является универсальным кроветворным органом. В то же время в тимусе, в селезенке и в лимфатических узлах осуществляется лимфоидное кроветворение. Если красный костный мозг не в состоянии удовлетворить возросшую потребность в форменных элементах крови (при кровотечении), то гемопоэтическая активность печени, селезенки может активизироваться - экстрамедуллярное кроветворение. Постэмбриональный период кроветворения - осуществляется в красном костном мозге и лимфоидных органах (тимусе, селезенке, лимфатических узлах, миндалинах, лимфоидных фолликулах). Сущность процесса кроветворения заключается в пролиферации и поэтапной дифференцировке стволовых клеток в зрелые форменные элементы крови. 2. Теории кроветворения: унитарная теория (А. А. Максимов, 1909 г.) - все форменные элементы крови развиваются из единого предшественникастволовой клетки; дуалистическая теория предусматривает два источника кроветворения, для миелоидного и лимфоидного; полифилетическая теория предусматривает для каждого форменного элемента свой источник развития. В настоящее время общепринятой является унитарная теория кроветворения, на основании которой разработана схема кроветворения (И. Л. Чертков и А. И. Воробьев, 1973 г.). 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. Всего в схеме кроветворения 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. 1 класс - стволовая полипотентная клетка, способная к поддержанию своей популяции. По морфологии соответствует малому лимфоциту, является полипотентной, то есть способной дифференцироваться в любой форменный элемент крови. Направление дифференцировки стволовой клетки определяется уровнем содержания в крови данного форменного элемента, а также влиянием микроокружения стволовых клеток - индуктивным влиянием стромальных клеток костного мозга или другого кроветворного органа. Поддержание численности популяции стволовых клеток обеспечивается тем, что после митоза стволовой клетки одна из дочерних клеток становится на путь дифференцировки, а другая принимает морфологию малого лимфоцита и является стволовой. Делятся стволовые клетки редко (1 раз в полгода), 80 % стволовых клеток находятся в состоянии покоя и только 20 % в митозе и последующей дифференцировке. В процессе пролиферации каждая стволовая клетка образует группу или клон клеток и потому стволовые клетки в литературе нередко называются колоние-образующие единицы - КОЕ. 2 класс - полустволовые, ограниченно полипотентные (или частично коммитированные) клетки-предшественницы миелопоэза и лимфопоэза. Имеют морфологию малого лимфоцита. Каждая из них дает клон клеток, но только миелоидных или лимфоидных. Делятся они чаще (через 3-4 недели) и также поддерживают численность своей популяции. 3 класс - унипотентные поэтин-чувствительные клетки-предшественницы своего ряда кроветворения. Морфология их также соответствует малому лимфоциту. Способны дифференцироваться только в один тип форменного элемента. Делятся часто, но потомки этих клеток одни вступают на путь дифференцировки, а другие сохраняют численность популяции данного класса. Частота деления этих клеток и способность дифференцироваться дальше зависит от содержания в крови особых биологически активных веществ - поэтинов, специфичных для каждого ряда кроветворения (эритропоэтины, тромбопоэтины и другие). Первые три класса клеток объединяются в класс морфологически неидентифицируемых клеток, так как все они имеют морфологию малого лимфоцита, но потенции их к развитию различны. 4 класс - бластные (молодые) клетки или бласты (эритробласты, лимфобласты и так далее). Отличаются по морфологии как от трех предшествующих, так и последующих классов клеток. Эти клетки крупные, имеют крупное рыхлое (эухроматин) ядро с 2 4 ядрышками, цитоплазма базофильна за счет большого числа свободных рибосом. Часто делятся, но дочерние клетки все вступают на путь дальнейшей дифференцировки. По цитохимическим свойствам можно идентифицировать бласты разных рядов кроветворения. 5 класс - класс созревающих клеток, характерных для своего ряда кроветворения. В этом классе может быть несколько разновидностей переходных клеток - от одной (пролимфоцит, промоноцит), до пяти в эритроцитарном ряду. Некоторые созревающие клетки в небольшом количестве могут попадать в периферическую кровь (например, ретикулоциты, юные и палочкоядерные гранулоциты). 6 класс - зрелые форменные элементы крови. Однако следует отметить, что только эритроциты, тромбоциты и сегментоядерные гранулоциты являются зрелыми конечными дифференцированными клетками или их фрагментами. Моноцитыне окончательно дифференцированные клетки. Покидая кровеносное русло, они дифференцируются в конечные клетки - макрофаги. Лимфоциты при встрече с антигенами, превращаются в бласты и снова делятся.
Совокупность клеток, составляющих линию дифференцировки стволовой клетки в определенный форменный элемент, образуют его дифферон или гистологический ряд. Например, эритроцитарный дифферон составляет: стволовая клетка, полустволовая клеткапредшественница миелопоэза, унипотентная эритропоэтинчувствительная клетка, эритробласт, созревающие клеткипронормоцит, базофильный нормоцит, полихроматофильный нормоцит, оксифильный нормоцит, ретикулоцит, эритроцит. В процессе созревания эритроцитов в 5 классе происходит: синтез и накопление гемоглобина, редукция органелл, редукция ядра. В норме пополнение эритроцитов осуществляется в основном за счет деления и дифференцировки созревающих клетокпронормоцитов, базофильных и полихроматофильных нормоцитов. Такой тип кроветворения носит название гомопластического кроветворения. При выраженной кровопотери пополнение эритроцитов обеспечивается не только усиленным делением созревающих клеток, но и клеток 4, 3, 2 и даже 1 классовгетеропластический тип кроветворения, предшествующий собой уже репаративную регенерацию крови.
3. Т-лимфоцитопоэз В отличие от миелопоэза, лимфоцитопоэз в эмбриональном и постэмбриональном периодах осуществляется поэтапно, сменяя разные лимфоидные органы. В Т- и в В-лимфоцитопоэзе выделяют три этапа: костномозговой этап; этап антиген-независимой дифференцировки, осуществляемый в центральных иммунных органах; этап антиген-зависимой дифференцировки, осуществляемый в периферических лимфоидных органах. На первом этапе дифференцировки из стволовых клеток образуются клетки-предшественницы соответственно Т- и В-лимфоцитопоэза. На втором этапе образуются лимфоциты, способные только распознавать антигены. На третьем этапе из клеток второго этапа формируются эффекторные клетки, способные уничтожить и нейтрализовать антиген. Процесс развития Т- и В-лимфоцитов имеет как общие закономерности, так и существенные особенности и потому подлежит отдельному рассмотрению. Первый этап Т-лимфоцитопоэза осуществляется в лимфоидной ткани красного костного мозга, где образуются следующие классы клеток: 1 класс - стволовые клетки; 2 класс - полустволовые клетки-предшественницы лимфоцитопоэза; 3 класс - унипотентные Т-поэтинчувствительные клетки-предшественницы Т-лимфоцитопоэза, эти клетки мигрируют в кровеносное русло и с кровью достигают тимуса. Второй этап - этап антигеннезависимой дифференцировки осуществляется в корковом веществе тимуса. Здесь продолжается дальнейший процесс Т-лимфоцитопоэза. Под влиянием биологически активного вещества тимозина, выделяемого стромальными клетками, унипотентные клетки превращаются в Т-лимфобласты - 4 класс, затем в Т-пролимфоциты - 5 класс, а последние в Т-лимфоциты - 6 класс. В тимусе из унипотентных клеток развиваются самостоятельно три субпопуляции Т-лимфоцитов: киллеры, хелперы и супрессоры. В корковом веществе тимуса все перечисленные субпопуляции Т-лимфоцитов приобретают разные рецепторы к разнообразным антигенным веществам (механизм образования Т-рецепторов остается пока невыясненным), однако сами антигены в тимус не попадают. Защита Т-лимфоцитопоэза от чужеродных антигенных веществ достигается двумя механизмами: наличием в тимусе особого гемато-тимусного барьера; отсутствием лимфатических сосудов в тимусе. В результате второго этапа образуются рецепторные (афферентные или Т0-) Т-лимфоциты - киллеры, хелперы, супрессоры. При этом лимфоциты в каждой из субпопуляций отличаются между собой разными рецепторами, однако имеются и клоны клеток, имеющие одинаковые рецепторы. В тимусе образуются Т-лимфоциты, имеющие рецепторы и к собственным антигенам, однако такие клетки здесь же разрушаются макрофагами. Образованные в корковом веществе Т-рецепторные лимфоциты (киллеры, хелперы и супрессоры), не заходя в мозговое вещество, проникают в сосудистое русло и током крови заносятся в периферические лимфоидные органы. Третий этап - этап антигенезависимой дифференцировки осуществляется в Т-зонах периферических лимфоидных органов - лимфоузлов, селезенки и других, где создаются условия для встречи антигена с Т-лимфоцитом (киллером, хелпером или супрессором), имеющим рецептор к данному антигену. Однако в большинстве случаев антиген действует на лимфоцит не непосредственно, а опосредованно - через макрофаг, то есть вначале макрофаг фагоцитирует антиген, частично расщепляет его внутриклеточно, а затем активные химические группировки антигена - антигенные детерминанты выносятся на поверхность цитолеммы, способствуя их концентрации и активации. Только затем эти детерминанты макрофагами передаются на соответствующие рецепторы разных субпопуляций лимфоцитов. Под влиянием соответствующего антигена Т-лимфоцит активизируется, изменяет свою морфологию и превращается в Т-лимфобласт, вернее в Т-иммунобласт, так как это уже не клетка 4 класса (образующаяся в тимусе), а клетка возникшая из лимфоцита под влиянием антигена. Процесс превращения Т-лимфоцита в Т-иммунобласт носит название реакции бласттрансформации. После этого Т-иммунобласт, возникший из Т-рецепторного киллера, хелпера или супрессора, пролиферирует и образует клон клеток. Т-киллерный иммунобласт дает клон клеток, среди которых имеются: Т-памяти (киллеры); Т-киллеры или цитотоксические лимфоциты, которые являются эффекторными клетками, обеспечивающими клеточный иммунитет, то есть защиту организма от чужеродных и генетически измененных собственных клеток. После первой встречи чужеродной клетки с рецепторным Т-лимфоцитом развивается первичный иммунный ответ - бласттрансформация, пролиферация, образование Т-киллеров и уничтожение ими чужеродной клетки. Т-клетки памяти при повторной встрече с тем же антигеном обеспечивают по тому же механизму вторичный иммунный ответ, который протекает быстрее и сильнее первичного. Т-хелперный иммунобласт дает клон клеток, среди которых различают Т-памяти, Т-хелперы, секретирующие медиатор - лимфокин, стимулирующий гуморальный иммунитет - индуктор иммунопоэза. Аналогичен механизм образования Т-супрессоров, лимфокин которых угнетает гуморальный ответ. Таким образом, в итоге третьего этапа Т-лимфоцитопоэза образуются эффекторные клетки клеточного иммунитета (Т-киллеры), регуляторные клетки гуморального иммунитета (Т-хелперы и Т-супрессоры), а также Т-памяти всех популяций Т-лимфоцитов, которые при повторной встрече с этим же антигеном снова обеспечат иммунную защиту организма в виде вторичного иммунного ответа. В обеспечении клеточного иммунитета рассматривают два механизма уничтожения киллерами антигенных клеток: контактное взаимодействие - "поцелуй смерти", с разрушением участка цитолеммы клетки-мишени; дистантное взаимодействие - посредством выделения цитотоксических факторов, действующих на клетку-мишень постепенно и длительно.
4. В-лимфоцитопоэз Первый этап В-лимфоцитопоэза осуществляется в красном костном мозге, где образуются следующие классы клеток: 1 класс - стволовые клетки; 2 класс - полустволовые клетки-предшественницы лимфопоэза; 3 класс - унипотентные В-поэтинчувствительные клетки-предшественницы В-лимфоцитопоэза. Большинство исследователей считает, что второй этапантигеннезависимой дифференцировкиосуществляется в красном костном мозге, где из унипотентных В-клеток образуются В-лимфобласты - 4 класс, затем В-пролимфоциты - 5 класс и лимфоциты - 6 класс (рецепторные или В0). В процессе второго этапа В-лимфоциты приобретают разнообразные рецепторы к антигенам. При этом установлено, что рецепторы представлены белками-иммуноглобулинами, которые синтезируются в самих же созревающих В-лимфоцитах, а затем выносятся на поверхность и встраиваются в плазмолемму. Концевые химические группировки у этих рецепторов различны и именно этим объясняется специфичность восприятия ими определенных антигенных детерминант разных антигенов.
Третий этап - антигензависимая дифференцировка осуществляется в В-зонах периферических лимфоидных органов (лимфатических узлов, селезенки и других) где происходит встреча антигена с соответствующим В-рецепторным лимфоцитом, его последующая активация и трансформация в иммунобласт. Однако это происходит только при участии дополнительных клеток - макрофага, Т-хелпера, а возможно и Т-супрессора, то есть для активации В-лимфоцита необходима кооперация следующих клеток: В-рецепторного лимфоцита, макрофага, Т-хелпера (Т-супрессора), а также гуморального антигена (бактерии, вируса, белка, полисахарида и других). Процесс взаимодействия протекает вследующей последовательности:
· макрофаг фагоцитирует антиген и выносит детерминанты на поверхность;
· воздействует антигенными детерминантами на рецепторы В-лимфоцита;
· воздействует этими же детерминантами на рецепторы Т-хелпера и Т-супрессора.
Влияние антигенного стимула на В-лимфоцит недостаточно для его бласттрансформации. Это происходит только после активации Т-хелпера и выделения им активирующего лимфокина. После такого дополнительного стимула наступает реакция бласттрансформации, то есть превращение В-лимфоцита в иммунобласт, который носит название плазмобласта , так как в результате пролиферации иммунобласта образуется клон клеток, среди которых различают:
· В-памяти;
· плазмоциты, которые являются эффекторными клетками гуморального иммунитета.
Эти клетки синтезируют и выделяют в кровь или лимфу иммуноглобулины (антитела) разных классов, которые взаимодействуют с антигенами и образуются комплексы антиген-антитело (иммунные комплексы) и тем самым нейтрализуют антигены. Иммунные комплексы затем фагоцитируются нейтрофилами или макрофагами.
Однако активированные антигеном В-лимфоциты способны сами синтезировать в небольшом количестве неспецифические иммуноглобулины. Под влиянием лимфокинов Т-хелперов наступает во-первых, трансформация В-лимфоцитов в плазмоциты, во-вторых, заменяется синтез неспецифических иммуноглобулинов на специфические, в третьих, стимулируется синтез и выделение иммуноглобулинов плазмоцитами. Т-супрессоры активируются этими же антигенами и выделяют лимфокин, угнетающий образование плазмоцитов и синтез ими иммуноглобулинов вплоть до полного прекращения. Сочетанным воздействием на активированный В-лимфоцит лимфокинов Т-хелперов и Т-супрессоров и регулируется интенсивность гуморального иммунитета. Полное угнетение иммунитета носит название толерантности или ареактивности , то есть отсутствия иммунной реакции на антиген. Оно может обуславливаться как преимущественным стимулированием антигенами Т-супрессора, так и угнетением функции Т-хелперов или гибелью Т-хелперов (например, при СПИДе).
