Кроветво́рная система - представляет собой систему органов организма, которые отвечают за постоянство крови. Основная функция кроветворных органов крови заключается в пополнении клеточных элементов крови, которую и принято называть кроветворением или гемопоэзом.
Органы кроветворения
В качестве основных элементов кроветворной системы выступают: костный мозг, лимфоузлы, а также селезенка.
Так, в костном мозге образуются эритроциты, различные формы лейкоцитов и тромбоцитов. Лимфоузлы, участвуя в процессе кроветворения, вырабатывают лимфоциты и плазматические клетки.
Несколько сложнее обстоит картина с селезенкой. Так, орган состоит из так называемой красной и белой пульпы. Красная пульпа является заполненной форменными элементами крови, а именно эритроцитами. Белая пульпа состоит из лимфоидной ткани, которая и вырабатывает лимфоциты. Более того, селезенка не только выполняет кроветворную функцию в организме, но и захватывает из тока крови поврежденные эритроциты, микроорганизмы и прочие чужеродные элементы, которые попадают в кровь. Селезёнка вырабатывает антитела.
Процесс кроветворения происходит непрерывно на протяжении всей жизни и осуществляется посредством деления стволовых кроветворных клеток и их трансформации в костном мозге.
Доказано, что в течение часа у человека происходит обновление 109 кроветворных клеток на один килограмм массы тела. Следственно повреждение стволовых кроветворных клеток ведет к уменьшению количества клеток способных к делению и негативно влияет на концентрацию функциональных клеток в периферической крови.
Нарушение в работе красного кроветворения.
Понижение количества клеток белого ряда нейтрофилов и лимфоцитов ведет к уязвимости иммунитета организма, что понижает способность сопротивления болезнетворным бактериям и вирусам и является началом развития инфекционных процессов.
В случае если снижено количество тромбоцитов, нарушается свертываемость крови, при этом растет вероятность кровоизлияния в различные ткани и органы.
Дыхательная функция, которая заключается в доставке кислорода к тканям, нарушается вследствие снижения количества эритроцитов и гемоглобина. Данное нарушение ведет к понижению жизнеспособности, а также повышению вероятности летального исхода, который может наступить в скором времени после острых облучений.
Нарушения в работе белого кроветворения.
Наряду с изменениями, которые имеют место быть в красном кроветворении, известны случаи нарушения белого кроветворения. Среди наиболее распространенных можно отметить
Уменьшение числа лейкоцитов, что приводит к лейкопении;
- Повышение числа лейкоцитов, что приводи к лейкоцитозу.
Кровь - жидкая ткань организма, непрерывно движущаяся по сосудам, проникающая во все органы и ткани и как бы связывающая их. Функции крови многообразны: она переносит кислород от легких к тканям, углекислоту от тканей к легким - дыхательная функция; питательные вещества - от места их поступления к месту их усвоения - питательная функция; подлежащие удалению продукты обмена веществ - к выделительным органам (в почки); гормоны, ферменты - от места их выработки к местам их активного действия. Кровь участвует в поддержании постоянства внутренней среды организма (осмотич. давления, количества воды, минеральных со- лей), постоянной температуры тела* Большая роль принадлежит крови в защите организма от проникающих в него вредных агентов. Количество крови у мужчин в среднем 54/г л, у женщин - 4*/г л. Кровь состоит из жидкой части - плазмы (55%) и находящихся в ней взвешенных клеток - форменных элементов крови (45%). Форменные элементы крови образуются в кроветворных органах; кровь и органы, в к-рых она образуется, связаны в единую систему, называемую системой крови. Состав крови здорового человека довольно постоянен благодаря ряду специальных механизмов регуляции. Кровь реагирует на любые изменения в организме как при нормальных состояниях (напр., при пищеварении), так и при разных заболеваниях. Изменения состава крови могут иметь диагностическое значение при ряде заболеваний человека; особенно глубокие изменения происходят при болезнях системы крови. Плазма крови содержит 90% воды, к-рая в основном поступает из пищеварительной системы, 7-8% белков, разные соли. Некрые ученые, занимающиеся изучением свойств и происхождения плазмы, сравнивают плазму крови по содержанию в ней солей с водой древнейшего океана, где миллионы лет назад появились первые многоклеточные существа с замкнутой полостью тела и с циркулирующей в нем жидкостью. Один из основных компонентов плазмы - разного типа белки, образующиеся гл. обр. в печени из поступающих в организм питательных веществ. По форме и величине молекул белки разделяются на альбумины и глобулины. Одни из этих белков выполняют функцию переноса различных веществ, способствуя пополнению различных органов и тканей питательными веществами и гормонами, другие - защитную функцию (см. Иммунитет). К глобулинам относятся белки протромбин и фибриноген, участвующие в свертывании крови. Фибриноген имеет свойство превращаться в нерастворимый белок - фибрин, благодаря чему при повреждении кровеносного сосуда вытекающая из него кровь через некрое время свертывается, образуя кровяной сгусток, препятствующий дальнейшему кровотечению. В плазме находятся также питательные вещества (углеводы, жировые и другие вещества), витамины, гормоны, ферменты, особые вещества, обеспечивающие свертывание К. Кроме того, в плазме всегда присутствуют вещества, образующиеся в процессе жизнедеятельности организма (продукты обмена веществ), подлежащие удалению; они переносятся током крови в почки. Белки плазмы вместе с гемоглобином, находящимся в эритроцитах, солями (бикарбонатами и фосфатами) поддерживают строгое постоянство концентрации водородных ионов в крови на слабощелочном уровне (рН 7,4), что жизненно важно, т. к. обеспечивает нормальное протекание большинства биохимич. процессов в организме. Форменные элементыкро-в и - эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Кроме них, в плазме находятся и другие активные клетки (цветн. табл., ст. 320, рис. 2). Эритроциты - красные кровяные клетки, основная функция к-рых заключается в осуществлении газообмена организма с окружающей средой, т. с дыхания организма. Они участвуют и в других функциях крови. Эритроцит - безъядерная клетка, состоящая из полупроницаемой оболочки и губчатого вещества, в ячейках к-рого содержится гемоглобин - железосодержащий пигмент, придающий крови красный цвет. Посредством гемоглобина и осуществляется дыхательная функция крови. Молекула гемоглобина состоит из белка - глобина и железосодержащей группы - тема. Железо, к-рое содержится в теме, способно образовывать с молекулами кислорода легкораспадающееся соединение при прохождении эритроцита через капилляры легких, а при прохождении через сосуды других органов - отдавать кислород и связываться с углекислотой, к-рую тем затем отдает, когда эритроцит вновь попадает в капилляры легких. Кровь, протекающая по артериям, насыщена кислородом, имеет яркоалый цвет; после поглощения кислорода тканями и связывания гемоглобина с углекислотой кровь приобретет темнокрасный цвет (эта кровь протекает по венам). В здоровом организме содержится 4-5 млн. эритроцитов в 1 млк крови. Значительное уменьшение количества эритроцитов, изменение их формы, уменьшение содержания в эритроцитах гемоглобина являются характерными признаками анемии. Лейкоциты - белые (бесцветные) кровяные клетки. Они имеют разной формы ядро, поэтому их называют палочкоядерными, сегментоядерными, моноцитами. В цитоплазме одних лейкоцитов имеется специфич. зернистость (их называют гранулоциты), в других лейкоцитах такой зернистости нет (аг- ] ранулоциты). В зависимости от того, какой краской прокрашиваются лейкоциты при лабораторных исследованиях, различают нейтрофильные, базофильные и эозинофильные лейкоциты; разные лейкоциты несут определенные свойственные им функции. Лейкоциты способны активно двигаться, выходить из кровеносного русла, передвигаться в межклеточных пространствах. Они выполняют защитную функцию: при появлении в организме чужеродных веществ, при любом повреждении организма лейкоциты, как по сигналу тревоги, проникают через клетки стенки капилляра (через клетки эндотелия) и передвигаются к источнику повреждения. Здесь лейкоциты окружают чужеродное вещество, к-рое при этом как бы приклеивается к поверхности лейкоцита, затем это 1 вещество втягивается во внутрь лейкоцита, где оно подвергается перевариванию. Этот процесс активного захваты- вания и поглощения чужеродных живых организмов (бактерий, вирусов, микроскопич. грибков и др.), а также неживых частиц, попавших в организм, называется фагоцитозом, а лейкоциты, осуществляющие его, называются фагоцитами. Необходимость в защите подобного рода ведет к соответствующему сигналу в кроветворные органы, к-рые при этом начинают вырабатывать повышенное количество лейкоцитов. В реакции фагоцитоза участвуют, кроме того, и некрые другие клетки организма, к-рые до поры находятся в покое, а при «сигнале тревоги» также начинают передвигаться к месту повреждения. Такие клетки называются макрофагами. Лейкоциты, макрофаги и другие активные клетки крови и тканей фагоцитируют не только бактерии и другие болезнетворные агенты, но и отмершие в случае травмы или болезни клетки собственного организма, очищая таким образом организм от нежизнеспособных частей и продуктов распада. Поэтому при различных заболеваниях количество лейкоцитов в крови обычно повышается. Количество лейкоцитов варьирует у разных людей и даже у одного и того же человека от 4000 до 9000 в 1 мкл. Так, рано утром их меньше, во второй половине дня их больше. Отдельные формы лейкоцитов находятся в определенных соотношениях (так наз. лейкоцитарная формула), однако соотношение форм лейкоцитов также может значительно колебаться. Увеличение количества лейкоцитов более 9000 называется лейкоцитозом, уменьшение менее 4000 - лейкопенией. Хотя сдвиги в количестве лейкоцитов или в соотношении их форм могут служить признаком патологич. процессов в организме, этот признак нельзя рассматривать в отрыве от общего состояния организма. Дело в том, что лейкоцитоз, как и лейкопения, может наблюдаться и в здоровом организме. У здоровых людей кратковременная лейкопения может появиться после горячей ванны, бани, у спортсменов и у людей, систематически занимающихся тяжелым физич. трудом; однако лейкопения может быть признаком некрых заболеваний. Лейкоцитоз также может наблюдаться при различных состояниях организма; напр., так наз. физиологич. лейкоцитоз наблюдается при пищеварении (после еды), при непривычной тяжелой физич. работе, при переохлаждении; количество лейкоцитов может быть повышено при беременности и при некрых других физиологич. изменениях в организме. Так наз. патологич. лейкоцитоз, возникая как защитная реакция организма, наблюдается при воспалениях, при некрозе тканей (напр., при инфаркте), после большой кровопотери, при травмах, лейкоцитоз сопровождает разные аллергические заболевания и др. Лимфоциты - белые кровяные клетки, относящиеся к группе лейкоцитов. Лимфоциты играют большую роль в выработке иммунитета; они фиксируют токсины и участвуют в образовании антител. Кроме того, лимфоциты могут превращаться в так наз. плазматические клетки, вырабатывающие гаммаглобулин. Тромбоциты - безъядерные образования, их называют кровяными пластинами; в 1 мкл их содержится от 180 000 до 320 000. Тромбоциты играют важнейшую роль в остановке кровотечения; при повреждении сосудов тромбоциты скапливаются в месте травмы, как бы склеиваются, выделяя при этом вещества, суживающие сосуды и вызывающие процесс образования сгустка крови, к-рый препятствует дальнейшему кровотечению, образуется тромб. После кровотечений, операций наблюдается увеличение в крови количества тромбоцитов как защитная реакция; однако в ряде случаев увеличение количества тромбоцитов может привести к образованию тромбов в просвете сосудов или в полостях сердца; часто такое явление наблюдается при варикозном расширении вен, при их воспалении (см. Тромбофлебит). Возможно и уменьшение количества тромбоцитов; напр., повышенное разрушение тромбоцитов наблюдается при повышенной чувствительности к некрым лекарствам, при отравлении некрыми химич. веществами; следствием этого является повышенная кровоточивость. Однако уменьшение тромбоцитов может быть и физиологич. явлением, напр, в невысокой степени это отмечается во время сна, после еды, во время менструации. Кроветворные органы - это органы, в к-рых происходит образование форменных элементов крови; к ним относятся к-расный костный мозг, селезенка и лимфатич. узлы. Красный костный мозг - главный кроветворный орган. Его основой является особая ретикулярная ткань, образованная звездчатой формы клетками и пронизанная большим количеством кровеносных сосудов, в основном капилляров, расширенных в виде синусов. Вся ткань красного костного мозга заполнена созревающими клеточными элементами крови. В отличие от красного, желтый костный мозг содержит жировые включения. Красный костный мозг у детей до 4 лет заполняет все костные полости, а у взрослых он сохраняется в плоских костях и в головках трубчатых костей. В костном мозге происходит образование эритроцитов, разных форм лейкоцитов и тромбоцитов. Лимфатич. узлы (см. Лимфатическая система) участвуют в процессах кроветворения, вырабатывая лимфоциты, и защитных реакциях организма. Селезенка расположена в брюшной полости в левом подреберье; она заключена в плотную капсулу. Большая часть объема селезенки состоит из так наз. красной и белой пульпы. Красная пульпа заполнена форменными элементами крови, в основном эритроцитами; белая пульпа образована лимфоидной тканью, в к-рой вырабатываются лимфоциты. Помимо кроветворной функции, селезенка участвует в регуляции кроветворения, выполняет защитную функцию; она как бы захватывает из тока крови поврежденные эритроциты, микроорганизмы и другие чуждые организму элементы, попавшие в кровь; в ней вырабатываются антитела к этим захваченным элементам. Кроме того, селезенка является запасным резервуаром крови и гемоглобина, поэтому она участвует в приспособительных реакциях организма при вредных на него воздействиях. Т. к. в организме происходит непрерывное разрушение форменных элементов крови (напр., тромбоциты распадаются примерно через неделю), основной функцией кроветворных органов является непрерывное пополнение клеточных элементов крови. Кроветворение - процесс образования, развития и созревания лейкоцитов^ эритроцитов, тромбоцитов. У зародыша кроветворение начинается в желточном мешке, со 2-го мес. эту функцию берет на себя печень, а с 4-го мес. внут- риутробной жизни кроветворение происходит уже только в костном мозге. Лимфатич. узлы появляются на 4-м мес, в них образуются лимфоциты; кроветворение в селезенке начинается только после рождения. Красные кровяные клетки плода первых трех месяцев - мегалобласты (крупные ядерные клетки) - превращаются при созревании в крупные эритроциты (мегалоциты), постепенно они сменяются нормобластами, дающими начало эритроцитам, к-рые функционируют в здоровом организме ребенка после рождения и у взрослых. Родоначальниками всех кровяных элементов являются так наз. стволовые клетки; они обладают способностью к длительному самоподдержанию (каждая такая клетка может делиться до 100 раз). Большая часть стволовых клеток кроветворных органов находится в покое; в цикле кроветворения их одновременно находится не более 20% . Стволовые клетки дают начало всем так наз. кроветворным росткам - эритроцитарному, лейкоцитарному, тромбоцитарному, из к-рых в результате ряда превращений образуются форменные элементы крови (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты и др.). Созревание, т. е. окончательное превращение первоначальных клеток костного мозга в форменные элементы крови, происходит в кроветворных органах. В кровяное русло (в ток крови в сосудах) поступают зрелые клетки, способные выполнять все функции. Клеточный состав крови и кроветворные органы в здоровом организме представляют собой систему, находящуюся в динамич. равновесии: непрерывно происходящее разрушение «состарившихся» клеток крови уравновешивается образованием новых клеток в кроветворных органах. Такое равновесие регулируется центральной и вегетативной нервной системой, гормонами, витаминами и специальными факторами кроветворения - гемопоэтинами. При кровопотере, недостатке кислорода в крови, воспалительных процессах, инфекционных заболеваниях кроветворение усиливается, что означает защитную реакцию организма; такое состояние называется реактивным изменением крови. Если изменение кроветворения развивается как защитная реакция, то при выздоровлении человека нормализуется и функция кроветворения. При ряде заболеваний (недостаток в организме железа, витамина Bi2, при заболеваниях селезенки, удалении желудка, отравлении некрыми ядовитыми веществами) кроветворение угнетается, развивается анемия в разных ее формах. Кроме того, в костном мозге могут возникать патологические процессы, основным признаком к-рых является увеличение количества молодых (несозревших) клеточных элементов в крови. Заболевания кроветворной системы весьма разнообразны, хотя количество больных этими болезнями невелико и в целом меньше, чем количество больных с заболеваниями сердечнососудистой системы, хронич. заболеваниями легких или жел.-киш. тракта. Болезни кроветворной системы можно разделить на три основные группы: анемии, гемобластозы {лейкозы и некрые другие формы) и геморрагические диатезы. 320
Кроветворение
КРОВЕТВОРЕ́НИЕ -я; ср. Процесс образования, развития и созревания клеток крови у животных и человека.
◁ Кроветво́рный, -ая, -ое. Относящийся к кроветворению. К-ые органы.
кроветворе́ние(гемопоэз), образование, развитие и созревание клеток крови. У беспозвоночных происходит в основном в полостных жидкостях и в самой крови или гемолимфе; у млекопитающих и человека - в кроветворных органах. Кроветворение - непрерывный процесс, обусловленный коротким жизненным циклом большинства кровяных клеток.
КРОВЕТВОРЕНИЕКРОВЕТВОРЕ́НИЕ (гемопоэз), процесс образования, развития и созревания клеток крови - лейкоцитов (см.
ЛЕЙКОЦИТЫ)
, эритроцитов (см.
ЭРИТРОЦИТЫ)
, тромбоцитов (см.
ТРОМБОЦИТЫ)
. Кроветворение осуществляется кроветворными органами (см.
КРОВЕТВОРНЫЕ ОРГАНЫ)
. Различают эмбриональный (внутриутробный) гемопоэз, который начинается на очень ранних стадиях эмбрионального развития и приводит к образованию крови как ткани, и постэмбриональный гемопоэз, который можно рассматривать как процесс физиологического обновления крови. Во взрослом организме непрерывно происходит массовая гибель форменных элементов крови, но отмершие клетки заменяются новыми, так что общее количество кровяных клеток сохраняется с большим постоянством.
Эмбриональный гемопоэз
В эмбриональном периоде кроветворение происходит в стенке желточного мешка (см.
ЖЕЛТОЧНЫЙ МЕШОК)
, а затем в печени, селезенке и костном мозге.
У человека процесс кроветворения начинается в конце 2-й - начале 3-й недели развития эмбриона.
В стенке желточного мешка зародыша обособляются зачатки сосудистой системы, или кровяные островки. Клетки, ограничивающие кровяные островки, становятся плоскими и, соединяясь между собой, образуют стенку будущего сосуда. Эти клетки называются эндотелиальными. Внутри кровяных островков клетки округляются и преобразуются в первичные кровяные клетки - первичные гемоцитобласты. Эти клетки митотически делятся, и большинство из них превращается в первичные эритробласты (предшественники эритроцитов) - мегалобласты. Лишившись ядра и постепенно накапливая гемоглобин, мегалобласты превращаются сперва в мегалоциты, а затем - в эритроциты. Одновременно с образованием эритроцитов происходит образование гранулоцитов (см.
ГРАНУЛОЦИТЫ)
- нейтрофилов (см.
НЕЙТРОФИЛЫ)
и эозинофилов (см.
ЭОЗИНОФИЛЫ)
. Гранулоциты образуются из гемоцитобластов, располагающихся вокруг стенок сосудов, число их на ранних стадиях развития зародыша незначительно. На более поздних этапах развития зародыша желточный мешок подвергается атрофии, и кроветворная функция перемещается в другие органы.
На 3-4-й неделе жизни эмбриона закладывается печень, которая уже на 5-й неделе жизни эмбриона становится центром кроветворения. Гемоцитобласты в печени возникают из окружающих капилляры клеток печеночных долек. Из этих гемоцитобластов образуются вторичные эритроциты. Одновременно из других клеток происходит образование гранулоцитов. Кроме того, в кроветворной ткани печени формируются гигантские клетки, или мегакариоциты, из которых образуются тромбоциты (см.
ТРОМБОЦИТЫ)
. К концу внутриутробного периода кроветворение в печени прекращается.
Универсальный кроветворный орган в первой половине эмбриональной жизни представляет собой селезенка. В ней развиваются все клетки крови. По мере роста плода образование эритроцитов в селезенке и в печени угасает, и этот процесс перемещается в костный мозг, который впервые закладывается в конце 2-го месяца эмбриональной жизни в ключицах, а позднее - и во всех других костях.
На втором месяце внутриутробного развития закладывается вилочковая железа (см.
ВИЛОЧКОВАЯ ЖЕЛЕЗА)
, в которой начинается образование лимфоцитов, в дальнейшем расселяющихся в другие лимфоидные органы. У 3-месячного плода в области шейных лимфатических мешков начинают формироваться зачатки лимфатических узлов. На ранних стадиях развития в них образуются лимфоциты, гранулоциты, эритроциты и мегакариоциты. Позже образование гранулоцитов, эритроцитов, и мегакариоцитов подавляется, и продуцируются только лимфоциты - основные элементы лимфоидной ткани.
К моменту рождения ребенка процессы кроветворения усиливаются.
Гемопоэз во взрослом организме
Если у младенцев кроветворная ткань содержится во всех костях, то у взрослых главными местами образования эритроцитов являются кости черепа, ребра, грудина, позвонки, ключицы, лопатки. В постэмбриональном периоде образование различных элементов крови сосредоточено главным образом в красном костном мозге, селезенке и лимфатических узлах. Для образования клеток крови необходимы фолиевая кислота (см.
ФОЛИЕВАЯ КИСЛОТА)
и витамин В 12 . Дифференцировку кроветворных клеток, а также их баланс контролируют так называемые факторы транскрипции, или гемопоэтины.
Эритроциты, гранулоциты и кровяные пластинки развиваются у взрослых в красном костном мозге. От рождения и до полового созревания количество очагов кроветворения в костном мозге уменьшается, хотя костный мозг полностью сохраняет гемопоэтический потенциал. Почти половина костного мозга превращается в желтый костный мозг, состоящий из жировых клеток. Желтый костный мозг может восстановить свою активность, если необходимо усилить гемопоэз (например, при выраженных кровотечениях). В активных участках костного мозга (так называемом красном костном мозге) образуются главным образом эритроциты.
Строение ретикулярной (кроветворной) ткани
В красном костном мозге находятся так называемые стволовые клетки - предшественницы всех форменных элементов крови, которые (в норме) поступают из костного мозга в кровяное русло уже полностью зрелыми. В процессе кроветворения одновременно принимают участие не более 20% стволовых клеток, в то время как их большая часть находится в покое. Стволовые кроветворные клетки способны дифференцироваться в различные типы кровяных клеток. Процесс дифференцировки проходит в несколько стадий. Так, процесс эритропоэза (образования эритроцитов) включает следующие стадии: проэритробласты, эритробласты, ретикулоциты и, наконец, эритроциты. Длительность эритропоэза - 2 недели.
Гранулоциты образуются также в костном мозге, причем нейтрофилы, базофилы и моноциты происходят из одной (полипотентной) клетки - предшественницы нейтрофилов и базофилов, а эозинофилы - из другой (унипотентной) клетки - предшественницы эозинофилов. По мере дифференцировки гранулоцитов размеры клеток уменьшаются, изменяется форма ядра, в цитоплазме накапливаются гранулы. Процесс развития гранулоцитов морфологически различают 6 стадий: миелобласт, промиелоцит, миелоцит, метамиелоцит, палочкоядерный и сегментоядерный гранулоциты. Специфические для каждого вида гранулоцитов гранулы появляются на стадии миелоцитов. Клеточные деления прекращаются на стадии метамиелоцитов.
Тромбоцитам дают начало самые крупные (30-100 мкм) клетки костного мозга - мегакариоциты, обладающие дольчатым ядром с полиплоидным набором хромосом.
Лимфоциты, в отличие от других клеток крови, могут формироваться как в костном мозге (В-лимфоциты), так и в тканях иммунной системы: вилочковой железе (тимусе) (Т-лимфоциты), в лимфатических узлах, в других лимфоидных органах. Зрелый лимфоцит намного меньше своей клетки-предшественницы - лимфобласта, но многие лимфоциты могут при стимуляции антигеном увеличиваться и вновь приобретать морфологию лимфобласта.
Таким образом, костный мозг играет центральную роль в иммунной системе, т. к. в нем образуются В-лимфоциты, а также присутствует большое количество плазматических клеток (см.
ПЛАЗМАТИЧЕСКИЕ КЛЕТКИ)
, синтезирующих антитела. Помимо кроветворения, в костном мозге, как и в селезенке и печени, происходит удаление из кровотока старых и дефектных клеток крови.
Эволюция кроветворной системы
В процессе филогенетического развития позвоночных локализация очагов кроветворения претерпевает некоторые изменения.
Рыбы не имеют специализированных кроветворных органов. Эритроциты и тромбоциты у них созревают в селезенке, лейкоциты и лимфоциты - в межканальцевой зоне почек кишечнике, эндотелии сердца, печени, поджелудочной железе, половых органах.
Костный мозг как специализированный орган гемопоэза впервые появляется у амфибий. Костная ткань, обладающая большой прочностью, обеспечила защиту очагов кроветворения от механических повреждений, радиационного фона и многих других экстремальных воздействий. В гемопоэзе у амфибий продолжают принимать активное участие селезенка и стенка кишечника. В печени образуются гранулоциты и эритроциты.
Для рептилий характерен селезеночно-костномозговой тип кроветворения. Костный мозг рептилий имеет сходство с костным мозгом млекопитающих. Процесс кроветворения у этих животных активно совершается и в сосудистом русле. Лимфоидная ткань присутствует в печени, почках, желудочно-кишечном тракте, поджелудочной железе, половых железах.
У птиц, как и у других высших позвоночных, кроветворение осуществляется в обособленных очагах гемопоэза - костном мозге и лимфоидной ткани. Очаги лимфоидной ткани обнаруживаются у птиц почти во всех органах (в селезенке, кишечнике, печени и др.). Центральным органом, ответственным за созревание лимфоцитов, считается так называемая фабрициева сумка, расположенная в области хвоста. Появление этого органа - существенный шаг в эволюции иммунной системы. Вместе с вилочковой железой фабрициева сумка играет важную роль в стабильности иммунной системы.
Обособленные лимфоидные кроветворные органы - лимфатические узлы характерны только для млекопитающих. Очаги гемопоэза у них сосредоточены в костном мозге, лимфатических узлах и селезенке.
Заболевания кроветворной системы
Различают 3 основные группы нарушений кроветворения: анемии (см.
АНЕМИЯ)
, гемобластозы (лейкозы (см.
ЛЕЙКОЗ)
и др.) и геморрагические диатезы (см.
ГЕМОРРАГИЧЕСКИЙ ДИАТЕЗ)
. Причины этих заболеваний могут быть как наследственными, так и приобретенными, причем наследственные болезни в ряде случаев могут проявляться только при воздействии определенных факторов. Так, прием лекарственного препарата примахина с целью профилактики малярии может вызвать развитие малокровия (см. Анемия (см.
АНЕМИЯ)
). Нарушать и подавлять кроветворную функцию костного мозга могут: применение различных лекарственных средств (в частности, цитостатических), радиоактивное поражение, отравление солями тяжелых металлов и т. д.
Энциклопедический словарь . 2009 .
(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.
Часть первая – общая характеристика, классификация; красный костный мозг
К системе органов кроветворения и иммунной защиты относят красный костный мозг, тимус (вилочковая железа), селезенку, лимфатические узлы, а также лимфатические узелки в составе слизистых оболочек (например, пищеварительного тракта - миндалины, лимфатические узелки кишечника, и других органов). Это совокупность органов, поддерживающих гомеостаз системы крови и иммунокомпетентных клеток.
Различают центральные и периферические органы кроветворения и иммунной защиты.
К центральным органам кроветворения и иммунной защиты у человека относятся красный костный мозг и тимус. В красном костном мозге образуются эритроциты, тромбоциты, гранулоциты и предшественники лимфоцитов. Тимус - центральный орган лимфопоэза.
В периферических кроветворных органах (селезенка, лимфатические узлы, гемолимфатические узлы) происходят размножение приносимых сюда из центральных органов Т- и В-лимфоцитов и специализация их под влиянием антигенов в эффекторные клетки, осуществляющие иммунную защиту, и клетки памяти (КП). Кроме того, здесь погибают клетки крови, завершившие свой жизненный цикл.
Органы кроветворения функционируют содружественно и обеспечивают поддержание морфологического состава крови и иммунного гомеостаза в организме. Координация и регуляция деятельности всех органов кроветворения осуществляются посредством гуморальных и нервных факторов организма, а также внутриорганных влияний, обусловленных микроокружением.
Несмотря на различия в специализации органов гемопоэза, все они имеют сходные структурно-функциональные признаки. В основе большинства их лежит , которая образует строму органов и выполняет роль специфического микроокружения для развивающихся гемопоэтических клеток и лимфоцитов. В этих органах происходят размножение кроветворных клеток , временное депонирование крови или лимфы. Кроветворные органы благодаря наличию в них специальных фагоцитирующих и иммунокомпетентных клеток осуществляют также защитную функцию и способны очищать кровь или лимфу от инородных частиц, бактерий и остатков погибших клеток.
Костный мозг
Костный мозг (medulla osseum , bone marrow ) - центральный кроветворный орган, в котором находится самоподдерживающаяся популяция стволовых кроветворных клеток (СКК) и образуются клетки как миелоидного, так и лимфоидного ряда.
Развитие
Костный мозг у человека появляется впервые на 2-м месяце внутриутробного периода в ключице эмбриона, затем на 3-4 -м месяце он образуется в развивающихся плоских костях, а также в трубчатых костях конечностей - лопатках, тазовых костях, затылочной кости, ребрах, грудине, костях основания черепа и позвонках, а в начале 4-го месяца развивается также в трубчатых костях конечностей. До 11-й недели это остеобластический костный мозг, который выполняет остеогенную функцию. В данный период костный мозг накапливает стволовые клетки, а клетки стромы с остеогенными потенциями создают микросреду, необходимую для дифференцировки стволовых кроветворных клеток. У 12-14-недельного эмбриона человека происходят развитие и дифференцировка вокруг кровеносных сосудов гемопоэтических клеток. У 20-28-недельного плода человека в связи с интенсивным разрастанием костного мозга отмечается усиленная резорбция костных перекладин остеокластами, в результате чего образуется костномозговой канал, а красный костный мозг получает возможность расти в направлении эпифизов. К этому времени костный мозг начинает функционировать как основной кроветворный орган, причем большая часть образующихся в нем клеток относится к эритроидному ряду гемопоэза.
У зародыша 36 нед развития в костном мозге диафиза трубчатых костей обнаруживаются жировые клетки. Одновременно появляются очаги кроветворения в эпифизах.
Строение
Во взрослом организме человека различают красный и желтый костный мозг.
Красный костный мозг
Красный костный мозг (medulla ossium rubra ) является кроветворной частью костного мозга. Он заполняет губчатое вещество плоских и трубчатых костей и во взрослом организме составляет в среднем около 4 – 5% общей массы тела. Красный костный мозг имеет темно-красный цвет и полужидкую консистенцию, что позволяет легко приготовить из него тонкие мазки на стекле. Он содержит стволовые кроветворные клетки (СКК) и диффероны гемопоэтических клеток эритроидного, гранулоцитарного и мегакариоцитарного ряда, а также предшественники В- и Т-лимфоцитов. Стромой костного мозга является ретикулярная соединительная ткань , образующая микроокружение для кроветворных клеток. В настоящее время к элементам микроокружения относят также остеогенные, жировые, адвентициальные, эндотелиальные клетки и макрофаги.
Ретикулярные клетки благодаря своей отростчатой форме выполняют механическую функцию, секретируют компоненты основного вещества - преколлаген, гликозаминогликаны, проэластин и микрофибриллярный белок и участвуют в создании кроветворного микроокружения, специфического для определенных направлений развивающихся гемопоэтических клеток, выделяя ростовые факторы.
Остеогенными клетками называют стволовые клетки опорных тканей, остеобласты и их предшественники. Остеогенные клетки входят в состав эндоста и могут быть в костномозговых полостях. Остеогенные клетки также способны вырабатывать ростовые факторы, индуцировать родоначальные гемопоэтические клетки в местах своего расположения к пролиферации и дифференцировке. Наиболее интенсивно кроветворение происходит вблизи эндоста, где концентрация стволовых клеток примерно в 3 раза больше, чем в центре костномозговой полости.
Адипоциты (жировые клетки) являются постоянными элементами костного мозга.
Адвентициальные клетки сопровождают кровеносные сосуды и покрывают более 50% наружной поверхности синусоидных капилляров. Под влиянием гемопоэтинов (эритропоэтин) и других факторов они способны сокращаться, что способствует миграции клеток в кровоток.
Эндотелиальные клетки сосудов костного мозга принимают участие в организации стромы и процессов кроветворения, синтезируют коллаген IV типа, гемопоэтины. Эндотелиоциты, образующие стенки синусоидных капилляров, непосредственно контактируют с гемопоэтическими и стромальными клетками благодаря прерывистой базальной мембране . Эндотелиоциты способны к сократительным движениям, которые способствуют выталкиванию клеток крови в синусоидные капилляры. После прохождения клеток в кровоток поры в эндотелии закрываются. Эндотелиоциты выделяют колониестимулирующие факторы (КСФ) и белок фибронектин , обеспечивающий прилипание клеток друг к другу и субстрату.
Макрофаги в костном мозге представлены неоднородными по структуре и функциональным свойствам клетками, но всегда богатыми лизосомами и фагосомами. Некоторые из популяций макрофагов секретируют ряд биологически активных веществ (эритропоэтин, колониестимулирующие факторы, интерлейкины, простагландины, интерферон и др.). Макрофаги при помощи своих отростков, проникающих через стенки синусов, улавливают из кровотока железосодержащее соединение (трансферрин) и далее передают его развивающимся эритроидным клеткам для построения геминовой части гемоглобина.
Межклеточное вещество - В костном мозге это вещество содержит коллаген II, III и IV типа, гликопротеины, протеогликаны и др.
Гемопоэтические клетки или кроветворные диффероны составляют паренхиму красного костного мозга.
Рассмотрим подребнее образование эритроцитов, гранулоцитов и тромбоцитов в красном костном мозге.
Эритроцитопоэз
Эритропоэз у млекопитающих и человека протекает в костном мозге в особых морфофункциональных ассоциациях, получивших название эритробластических островков. Эритробластический островок состоит из макрофага, окруженного эритроидными клетками. Эритроидные клетки развиваются из колониеобразующей эритроидной клетки (КОЕ-Э), вступившей в контакт с макрофагом костного мозга. КОЕэ и образующиеся из нее клетки - от проэритробласта до ретикулоцита - удерживаются в контакте с макрофагом его рецепторами - сиалоадгезинами.
Макрофаги служат своего рода «кормильцами» для эритробластов, способствуют накоплению в непосредственной близости от эритробластов и поступлению в них эритропоэтина, витаминов кроветворения (витамина D3), молекул ферритина. Макрофаги островков фагоцитируют ядра, вытолкнутые эритробластами при их созревании и способны повторно присоединять КОЕэ и формировать вокруг себя новый очаг эритропоэза.
По мере созревания эритробласты отделяются от островков и после удаления ядра (энуклеации) проникают через стенку венозных синусов в кровоток. Стенки синусов состоят из эндотелиальных уплощенных клеток, пронизанных щелевидными отверстиями, или порами, в которые проникают форменные элементы крови и плазма. Среди эндотелиальных клеток есть фиксированные макрофаги.
Гранулоцитопоэз
Гранулоцитопоэтические клетки также образуют островки, главным образом по периферии костномозговой полости. Незрелые клетки гранулоцитарных рядов окружены протеогликанами. В процессе созревания гранулоциты депонируются в красном костном мозге, где их насчитывается примерно в 3 раза больше, чем эритроцитов, и в 20 раз больше, чем гранулоцитов в периферической крови.
Тромбоцитопоэз
«Гиганты красного костного мозга дают карликов крови» - Мегакариобласты и мегакариоциты располагаются в тесном контакте с синусами так, что периферическая часть их цитоплазмы проникает в просвет сосуда через поры. Отделение фрагментов цитоплазмы в виде тромбоцитов (кровяных пластинок) происходит непосредственно в кровяное русло.
Лимфоцитопоэз и моноцитопоэз
Среди островков клеток миелоидного ряда встречаются небольшие скопления костномозговых лимфоцитов и моноцитов, которые окружают кровеносный сосуд.
В обычных физиологических условиях через стенку синусов костного мозга проникают лишь созревшие форменные элементы крови. Миелоциты и эритробласты попадают в кровь только при патологических состояниях организма. Причины такой избирательной проницаемости стенки сосудов остаются недостаточно ясными, но факт проникновения незрелых клеток в кровяное русло всегда служит верным признаком расстройства костномозгового кроветворения.
Желтый костный мозг
Желтый костный мозг (medulla ossium flava ) у взрослых находится в диафизах трубчатых костей. В его составе находятся многочисленные жировые клетки (адипоциты).
Благодаря наличию в жировых клетках пигментов типа липохромов костный мозг в диафизах имеет желтый цвет, что и определяет его название. В обычных условиях желтый костный мозг не осуществляет кроветворной функции, но в случае больших кровопотерь или при некоторых патологических состояниях организма в нем появляются очаги миелопоэза за счет дифференцировки приносимых сюда с кровью стволовых и полустволовых клеток крови.
Резкой границы между желтым и красным костным мозгом не существует. Небольшое количество адипоцитов постоянно встречается и в красном костном мозге. Соотношение желтого и красного костного мозга может меняться в зависимости от возраста, условий питания, нервных, эндокринных и других факторов.
Васкуляризация. Иннервация. Возрастные изменения. Регенерация.
Васкуляризация . Костный мозг снабжается кровью посредством сосудов, проникающих через надкостницу в специальные отверстия в компактном веществе кости. Войдя в костный мозг, артерии разветвляются на восходящую и нисходящую ветви, от которых радиально отходят артериолы. Сначала они переходят в узкие капилляры (2-4 мкм), а затем в области эндоста продолжаются в широкие тонкостенные с щелевидными порами синусы (диаметром 10-14 мкм). Из синусов кровь собирается в центральную венулу. Постоянное зияние синусов и наличие щелей в эндотелиальном пласте обусловливаются тем, что в синусах гидростатическое давление несколько повышено, так как диаметр выносящей вены меньше по сравнению с диаметром артерии. К базальной мембране с наружной стороны прилежат адвентициальные клетки, которые, однако, не образуют сплошного слоя, что создает благоприятные условия для миграции клеток костного мозга в кровь. Меньшая часть крови проходит со стороны периоста в каналы остеонов, а затем в эндост и синус. По мере контакта с костной тканью кровь обогащается минеральными солями и регуляторами кроветворения.
Кровеносные сосуды составляют половину (50%) массы костного мозга, из них 30% приходится на синусы. В костном мозге разных костей человека артерии имеют толстую среднюю и адвентициальную оболочки, многочисленные тонкостенные вены, причем артерии и вены редко идут вместе, чаще врозь. Капилляры бывают двух типов: узкие 6-20 мкм и широкие синусоидные (или синусы) диаметром 200-500 мкм. Узкие капилляры выполняют трофическую функцию, широкие являются местом дозревания эритроцитов и выхода в кровоток разных клеток крови. Капилляры выстланы эндотелиоцитами, лежащими на прерывистой базальной мембране.
Иннервация . В иннервации участвуют нервы сосудистых сплетений, нервы мышц и специальные нервные проводники к костному мозгу. Нервы проникают в костный мозг вместе с кровеносными сосудами через костные каналы. Далее покидают их и продолжаются как самостоятельные веточки в паренхиме в пределах ячеек губчатого вещества кости. Они ветвятся на тонкие волоконца, которые либо вновь вступают в контакт с костномозговыми сосудами и оканчиваются на их стенках, либо заканчиваются свободно среди клеток костного мозга.
Возрастные изменения . Красный костный мозг в детском возрасте заполняет эпифизы и диафизы трубчатых костей и находится в губчатом веществе плоских костей. Примерно в 12-18 лет красный костный мозг в диафизах замещается желтым. В старческом возрасте костный мозг (желтый и красный) приобретает слизистую консистенцию и тогда называется желатинозным костным мозгом. Следует отметить, что этот вид костного мозга может встречаться и в более раннем возрасте, например при развитии костей черепа и лица.
Регенерация . Красный костный мозг обладает высокой физиологической и репаративной регенерационной способностью. Источником образования гемопоэтических клеток являются стволовые клетки, находящиеся в тесном взаимодействии с ретикулярной стромальной тканью. Скорость регенерации костного мозга в значительной мере связана с микроокружением и специальными ростстимулирующими факторами гемопоэза.
Некоторые термины из практической медицины:
миелограмма (миело- + греч. gramma запись) -- выраженный в форме таблицы или диаграммы результат микроскопии мазка пунктата костного мозга, отражающий качественный и количественный состав ядросодержащих клеток миелоидной ткани.;
миелоидная реакция (миело- + греч. -eides подобный) -- появление в периферической крови малодифференцированных клеток, относящихся к грануло- и эритропоэтическому ряду; наблюдается при метастазах злокачественной опухоли в костный мозг, а также при сепсисе, туберкулезе и некоторых других болезнях;
остеомиелит (osteomyelitis ; остео- + греч. myelos костный мозг + ит; син.: костоеда -- устар., паностит) -- воспаление костного мозга, обычно распространяющееся на компактное и губчатое вещество кости и надкостницу;
Органы кроветворения и иммунной защиты
Часть вторая – Вилочковая железа (Тимус).
Вилочковая железа, или тимус (thymus - греч. thymos = 1. тимьян; 2. душа, настроение, чувство), - центральный орган лимфоцитопоэза и иммуногенеза. Из костномозговых предшественников Т-лимфоцитов в нем происходит их антигенНЕзависимая дифференцировка в Т-лимфоциты, разновидности которых осуществляют реакцииклеточного иммунитета и регулируют реакции гуморального иммунитета.
Удаление тимуса (тимэктомия) у новорожденных животных вызывает резкое угнетение пролиферации лимфоцитов во всех лимфатических узелках кроветворных органов, исчезновение малых лимфоцитов из крови, резкое уменьшение количества лейкоцитов и другие характерные признаки (атрофия органов, кровоизлияния и пр.). При этом организм оказывается весьма чувствительным ко многим инфекционным заболеваниям, не отторгает чужеродные трансплантаты органов.
Развитие . Тимус является эпителиальным органом, развивается из энтодермы.
Закладка тимуса у человека происходит в конце первого месяца внутриутробного развития из эпителия глоточной кишки, в области главным образом III и IV пар жаберных карманов в виде тяжей многослойного эпителия. Дистальная часть зачатков III пары, утолщаясь, образует тело тимуса, а проксимальная вытягивается, подобно выводному протоку экзокринной железы. В дальнейшем тимус обособляется от жаберного кармана. Правый и левый зачатки сближаются и срастаются. На 7-й неделе развития в эпителиальной строме тимуса человека появляются первые лимфоциты. На 8-11-й неделе врастающая в эпителиальную закладку органа мезенхима с кровеносными сосудами подразделяет закладку тимуса на дольки. На 11-12-й неделе развития эмбриона человека происходит дифференцировка лимфоцитов, а на поверхности клеток появляются специфические рецепторы и антигены. На 3-м месяце происходит дифференцировка органа на мозговую и корковую части, они инфильтрируются лимфоцитами и первоначальная типичная эпителиальная структура зачатка становится трудноразличимой. Эпителиальные клетки раздвигаются и остаются связанными друг с другом только межклеточными мостиками, приобретая вид рыхлой сети. В строме мозгового вещества появляются своеобразные структуры - так называемые слоистые эпителиальные тельца (по имени автора – тельца Гассаля).
Образующиеся в результате митотического деления Т-лимфоциты мигрируют затем в закладки лимфатических узлов (в их т.н. тимусзависимые зоны) и другие периферические лимфоидные органы.
В течение 3-5 мес наблюдаются дифференцировка стромальных клеток и появление разновидностей Т-лимфоцитов - киллеров, супрессоров и хелперов, способных продуцировать лимфокины. Формирование тимуса завершается к 6-му месяцу, когда эпителиоциты органа начинают секретировать гормоны, а вне тимуса появляются дифференцированные формы - Т-киллеры, Т-супрессоры, Т-хелперы.
В первые 2 недели после рождения наблюдаются массовое выселение Т-лимфоцитов из тимуса и резкое повышение активности внетимусных лимфоцитов. К моменту рождения масса тимуса равна 10-15 г. В период половой зрелости организма его масса максимальна - 30-40 г, а далее наступает обратное развитие - возрастная инволюция .
Строение
Снаружи вилочковая железа покрыта соединительнотканной капсулой. От нее внутрь органа отходят перегородки, разделяющие железу на дольки. В каждой дольке различают корковое и мозговое вещество. В основе органа лежит эпителиальная ткань , состоящая из отростчатых клеток - эпителиоретикулоцитов . Для всех эпителиоретикулоцитов характерно наличие десмосом, тонофиламентов и белков кератинов, продуктов главного комплекса гистосовместимости на своих мембранах.
Эпителиоретикулоциты в зависимости от локализации отличаются формой и размерами, тинкториальными признаками, плотностью гиалоплазмы, содержанием органелл и включений. Описаны секреторные клетки коры и мозгового вещества, несекреторные (или опорные) и клетки эпителиальных слоистых телец - телец Гассаля (гассалевы тельца).
Секреторные клетки вырабатывают регулирующие гормоноподобные факторы: тимозин, тимулин, тимопоэтины. Эти клетки содержат вакуоли или секреторные включения.
Эпителиальные клетки в субкапсулярной зоне и наружной коре имеют глубокие инвагинации, в которых расположены, как в колыбели, лимфоциты. Прослойки цитоплазмы этих эпителиоцитов - «кормилок» или «нянек» между лимфоцитами могут быть очень тонкими и протяженными. Обычно такие клетки содержат 10- 20 лимфоцитов и более.
Лимфоциты могут входить и выходить из инвагинаций и образовывать плотные контакты с этими клетками. Клетки-«няньки» способны продуцировать а-тимозин.
Кроме эпителиальных клеток, различают вспомогательные клетки. К ним относятся макрофаги и дендритные клетки. Они содержат продукты главного комплекса гистосовместимости, выделяют ростовые факторы (дендритные клетки), влияющие на дифференцировку Т-лимфоцитов.
Корковое вещество (cortex ) - периферическая часть долек тимуса содержит Т-лимфоциты, которые густо заполняют просветы сетевидного эпителиального остова. В подкапсулярной зоне коркового вещества находятся крупные лимфоидные клетки - Т-лимфобласты, мигрировавшие сюда из красного костного мозга . Они под влиянием тимозина, выделяемого эпителиоретикулоцитами, пролиферируют. Новые генерации лимфоцитов появляются в тимусе каждые 6-9 ч. Полагают, что Т-лимфоциты коркового вещества мигрируют в кровоток, не входя в мозговое вещество. Эти лимфоциты отличаются по составу рецепторов от Т-лимфоцитов мозгового вещества. С током крови они попадают в периферические органы лимфоцитопоэза - лимфатические узлы и селезенку , где созревают в субклассы: антигенреактивные киллеры, хелперы, супрессоры. Однако не все образующиеся в тимусе лимфоциты выходят в циркуляторное русло, а лишь те, которые прошли «обучение» и приобрели специфические циторецепторы к чужеродным антигенам. Лимфоциты, имеющие циторецепторы к собственным антигенам, как правило, погибают в тимусе, что служит проявлением отбора иммунокомпетентных клеток. При попадании таких Т-лимфоцитов в кровоток развивается аутоиммунная реакция.
Клетки коркового вещества определенным образом отграничены от кровигематотимусным барьером , предохраняющим дифференцирующиеся лимфоциты коркового вещества от избытка антигенов. В его состав входят эндотелиальные клетки гемокапилляров с базальной мембраной, перикапиллярное пространство с единичными лимфоцитами, макрофагами и межклеточным веществом, а также эпителиоретикулоциты с их базальной мембраной. Барьер обладает избирательной проницаемостью по отношению к антигену. При нарушении барьера среди клеточных элементов коркового вещества обнаруживаются также единичные плазматические клетки, зернистые лейкоциты и тучные клетки. Иногда в корковом веществе появляются очаги экстрамедуллярного миелопоэза .
Мозговое вещество (medulla ) дольки тимуса на гистологических препаратах имеет более светлую окраску, так как по сравнению с корковым веществом содержит меньшее количество лимфоцитов. Лимфоциты этой зоны представляют собой рециркулирующий пул Т-лимфоцитов и могут поступать в кровь и выходить из кровотока через посткапиллярные венулы.
Количество митотически делящихся клеток в мозговом веществе примерно в 15 раз меньше, чем в корковом. Особенностью ультрамикроскопического строения отростчатых эпителиоретикулоцитов является наличие в цитоплазме гроздевидных вакуолей и внутриклеточных канальцев, поверхность которых образует микровыросты.
В средней части мозгового вещества расположены слоистые эпителиальные тельца (corpusculum thymicum ) – тельца Гассаля. Они образованы концентрически наслоенными эпителиоретикулоцитами, цитоплазма которых содержит крупные вакуоли, гранулы кератина и пучки фибрилл. Количество этих телец у человека увеличивается к периоду половой зрелости, затем уменьшается. Функция телец не установлена.
Васкуляризация . Внутри органа артерии ветвятся на междольковые и внутридольковые, которые образуют дуговые ветви. От них почти под прямым углом отходят кровеносные капилляры, образующие густую сеть, особенно в корковой зоне. Капилляры коркового вещества окружены непрерывной базальной мембраной и слоем эпителиальных клеток, отграничивающим перикапиллярное пространство. В перикапиллярном пространстве, заполненном тканевой жидкостью, встречаются лимфоциты и макрофаги. Большая часть корковых капилляров переходит непосредственно в подкапсулярные венулы. Меньшая часть идет в мозговое вещество и на границе с корковым веществом переходит в посткапиллярные венулы, отличающиеся от капсулярных венул высоким призматическим эндотелием. Через этот эндотелий могут рециркулировать (уходить из вилочковой железы и вновь возвращаться) лимфоциты. Барьера вокруг капилляров в мозговом веществе нет.
Таким образом, отток крови из коркового и мозгового вещества происходит самостоятельно.
Лимфатическая система представлена глубокой (паренхиматозной) и поверхностной (капсулярной и подкапсулярной) выносящей сетью капилляров. Паренхиматозная капиллярная сеть особенно богата в корковом веществе, а в мозговом капилляры обнаружены вокруг эпителиальных слоистых телец. Лимфатические капилляры собираются в сосуды междольковых перегородок, идущие вдоль кровеносных сосудов.
Возрастные изменения
Тимус достигает максимального развития в раннем детском возрасте. В период от 3 до 18 лет отмечается стабилизация его массы. В более позднее время происходит обратное развитие (возрастная инволюция) тимуса. Это сопровождается уменьшением количества лимфоцитов, особенно в корковом веществе, появлением липидных включений в соединительнотканных клетках и развитием жировой ткани. Слоистые эпителиальные тельца сохраняются гораздо дольше.
В редких случаях тимус не претерпевает возрастной инволюции (status thymicolymphaticus ). Обычно это сопровождается дефицитом глюкокортикоидов коры надпочечников. Такие люди отличаются пониженной сопротивляемостью инфекциям и интоксикациям. Особенно увеличивается риск заболеваний опухолями.
Быстрая, или акцидентальная, инволюция может наступить в связи с воздействием на организм различных чрезвычайно сильных раздражителей (напрмер, - травма, интоксикация, инфекция, голодание и др.). При стресс-реакции происходят выброс Т-лимфоцитов в кровь и массовая гибель лимфоцитов в самом органе, особенно в корковом веществе. В связи с этим становится менее заметной граница коркового и мозгового вещества. Кроме лимфоцитолиза, наблюдается фагоцитоз макрофагами внешне не измененных лимфоцитов. Биологический смысл лимфоцитолиза окончательно не установлен. Вероятно, гибель лимфоцитов является выражением селекции Т-лимфоцитов.
Одновременно с гибелью лимфоцитов происходит разрастание эпителиоретикулоцитов органа. Эпителиоретикулоциты набухают, в цитоплазме появляются секретоподобные капли, дающие положительную реакцию на гликопротеиды. В некоторых случаях они скапливаются между клетками, образуя подобие фолликулов.
Тимус вовлекается в стресс-реакции вместе с надпочечниками . Увеличение в организме количества гормонов коры надпочечника, в первую очередь глюкокортикоидов, вызывает очень быструю и сильную акцидентальную инволюцию тимуса.
