Регуляция кроветворения неодинакова на разных его ступенях. Стволовые клетки и ранние клетки – предшественницы гемопоэза контролируются посредством близкодействующей регуляции, которая обеспечивается за счет непосредственного взаимодействия с соседними кроветворными клетками и клетками стромы костного мозга. Поздние клетки-предшественницы регулируются гуморальными факторами.
Увеличение и разделение стволовых клеток находятся под воздействием как стромальных клеток (образующих строму органа), так и кроветворных клеток – ближайшего потомства стволовой клетки, – и клеток лимфатической и макрофагальной природы.
При облучении костного мозга в дозах ниже 5 Гр в крови наблюдается абортивный подъем лейкоцитов, тромбоцитов, ретикулоцитов, который отодвигает окончательное восстановление состава периферической крови на более поздний срок по сравнению со сроками восстановления после облучения костного мозга в более высоких дозах. Очевидно, уцелевшие после облучения ранние клетки-предшественницы создают абортивный подъем показателей периферической крови, временно обеспечивают кроветворение и своим существованием задерживают появление кроветворения из стволовой клетки, которое приходит на смену абортивному.
В регуляции размножения ранних полипотентных и унипотентных клеток-предшественниц немаловажное значение имеет их взаимодействие с Т-лимфоцитами и макрофагами. Данные клетки действуют на клетки-предшественницы с помощью продуцируемых ими факторов – веществ, содержащихся в мембране и отделяющихся от нее в виде пузырьков при тесном контакте с клетками-мишенями.
Регуляция эритропоэза
Из регуляторов ранних клеток – предшественниц красного ряда особый интерес представляет бурст-промоторная активность (БПА). БПА обнаруживается уже при печеночном кроветворении у плода, но в основном ее роль проявляется в эритропоэзе взрослого. Стимулирующим действием на БОЕ-Э незрелые колонии обладают преимущественно костномозговые макрофагальные элементы, используемые в культуре в низкой концентрации, тогда как высокая концентрация этих клеток ведет к препятствию размножения бурстобразующих единиц.
Влияние моноцитарно-макрофагальных элементов на клетки красного ряда разнообразно. Так, макрофаги являются одним из основных экстраренальных (располагающихся вне почек) источников эритропоэтина. У плода эритропоэтин выделяют купферовские клетки печени. У взрослого купферовская клетка вновь начинает продуцировать эритропоэтин в условиях регенерирующей печени.
Для красного ряда характерно постепенное нарастание чувствительности к эритропоэтину, основному гуморальному регулятору эритропоэза, от ранних клеток-предшественниц к поздним.
Гипоксия – снижение кислорода в тканях – стимулирует выработку эритропоэтина. Постоянная или кратковременная гипоксия в эксперименте на мышах с имплантированной диффузионной камерой вела к повышенной пролиферации БОЕ-Э незрелых [Harigaya et al., 1981]. В то же время опыты с гипоксией у обезьян в гипобарической камере показали значительное повышение у них HbF-содержащих эритроцитов в крови.
Гипоксия является следствием снижения уровня кислорода во внешней среде (при подъеме на большую высоту), дыхательной недостаточности при поражении легочной ткани, повышенного потребления кислорода (например, при тиреотоксикозе).
Увеличенная потребность в кислороде, ведущая к повышению уровня эритропоэтина, наблюдается при различных формах анемий. Однако продукция эритропоэтина и ответ на него эритропоэза неоднозначны при разных формах анемии и зависят от множества факторов. Например, значительное повышение эритропоэтина при апластической анемии в сыворотке и моче больных, возможно, обусловлено не только потребностью в нем, но и его пониженным потреблением. Вместе с тем потребность в кислороде может быть и сниженной. Например, белковое голодание приводит к снижению метаболизма и потребности в кислороде и в связи с этим – к уменьшению продукции эритропоэтина и эритропоэза, что проявляется в первую очередь в резком уменьшении ретикулоцитов в крови. Другим состоянием со снижением эритропоэза вследствие уменьшения потребности в кислороде и снижения продукции эритропоэтина является длительная гиподинамия (например, постельный режим, особенно с опущенной головой). Данное изменение эритропоэза можно наблюдать при эритремии.
Регуляция миелопоэза
Развитие и широкое распространение метода культивирования костного мозга и крови в агаровой культуре позволили более детально изучить регуляцию растущей в этой культуре бипотенциальной колониеобразующей гранулоцитарно-моноцитарной клетки-предшественницы (КОЕ-ГМ). Для роста колоний этой клетки-предшественницы в культуре и ее дифференцировки нужны особый колониестимулирующий фактор – КСФ или колониестимулирующая активность – КСА. Только лейкозные гранулоцитарно-моноцитарные клетки-предшественницы, в частности клетки миелоидного лейкоза мыши, могут расти без этого фактора. КСФ вырабатывается у человека моноцитарно-макрофагальными клетками крови и костного мозга, клетками плаценты, лимфоцитами, стимулированными определенными факторами, эндостальными клетками.
КСФ представляет собой гликопротеин, он неоднороден по своему составу. Этот фактор состоит из двух частей: ЕО-КСФ (стимулирующего продукцию эозинофилов) и ГМ-КСФ (необходимого для продукции нейтрофилов и моноцитов). От концентрации КСФ зависит, продуцируются ли под его влиянием из одной клетки КОЕ-ГМ нейтрофилы или моноциты: для нейтрофилов необходима высокая концентрация КСФ, для моноцитов достаточно низкой концентрации.
Продукция КСФ зависит от стимулирующих или ингибирующих влияний клеток, моноцитарно-макрофагальной и лимфоцитарной природы. Моноцитарно-макрофагальные элементы продуцируют вещества, подавляющие активность КСФ. К таким веществам-ингибиторам относятся лактоферрин, содержащийся в мембране макрофагов, и кислый изоферритин. Макрофаги синтезируют простагландины Е, которые прямо ингибируют (подавляют) КОЕ-ГМ.
Т-лимфоциты также неоднородны в своем действии на КСФ и на КОЕ-ГМ. При истощении всех фракций Т-лимфоцитов в костном мозге и крови продукция КОЕ-ГМ повышается. При добавлении к такому костному мозгу лимфоцитов (но не Т-супрессоров) пролиферация КОЕ-ГМ повышается. Т-супрессоры костного мозга подавляют пролиферацию КОЕ-ГМ.
Таким образом, в норме продукция КСФ, КОЕ-ГМ и ее потомства регулируется по системе обратной связи: одни и те же клетки являются и стимуляторами, и ингибиторами своей продукции.
Основная масса клеток-предшественниц (которые составляют ничтожный процент от общего количества миелокариоцитов) производится «на всякий случай» и погибает неиспользованной. Однако само по себе постепенное повышение чувствительности к поэтинам позволяет отвечать дозированным увеличением необходимой в данный момент продукции. Если кровопотеря невелика, то в кровь выбрасывается дополнительно немного эритропоэтина, концентрация которого достаточна лишь для стимуляции КОЕ-Э. При тяжелой аноксии выброс эритропоэтина будет увеличен, и его концентрации хватит для стимулирования уже и более ранних предшественников эритропоэза, что позволит увеличить конечную продукцию эритроцитов на 1–2 порядка.
Сходная картина наблюдается в гранулопоэзе. Содержание нейтрофилов и моноцитов в крови регулируется в основном колониестимулирующим фактором, большое количество которого ведет к повышению продукции нейтрофилов, а малое – к моноцитозу. Накопление моноцитов, в свою очередь, способствуя выработке простагландинов, изоферритина, подавляет продукцию колониестимулирующего фактора, и уровень нейтрофилов в крови снижается.
В организме кровь выполняет множество функций:
1) транспортную;
2) дыхательную;
3) питательную;
4) экскреторную;
5) терморегулирующую;
6) защитную.
Кровь также регулирует поступление к тканям и органам питательных веществ и поддерживает постоянство внутренней среды.
Транспортная функция заключается в переносе большинства биологически активных веществ с помощью белков плазмы (альбуминов и глобулинов). Дыхательная функция осуществляется в виде транспорта кислорода и углекислого газа. Питательная функция заключается в том, что кровь доставляет ко всем органам и тканям питательные вещества – белки, углеводы, липиды. За счет наличия высокой теплопроводности, высокой теплоотдачи и способности легко и быстро перемещаться из глубоких органов к поверхностным тканям кровь регулирует уровень теплообмена организма с окружающей средой. Через кровь к местам выделения доставляются продукты метаболизма. Органы кроветворения и кроверазрушения поддерживают на постоянном уровне различные показатели, т. е. обеспечивают гомеостаз. Защитная функция заключается в участии в реакциях неспецифической устойчивости организма (врожденный иммунитет) и приобретенном иммунитете, системе фибринолиза за счет наличия в составе лейкоцитов, эритроцитов и тромбоцитов.
Закладка костного мозга у эмбриона человека завершается к концу 3-го месяца внутриутробного развития, хотя в этот период он еще не принимает участия в процессе кроветворения. После окончания закладки костного мозга со стороны фиброзного слоя соединительной ткани в хрящевую ткань начинает прорастать ткань зародыша, богатая кровеносными сосудами. Эндотелий (внутренняя оболочка) эмбриональных сосудов частично разрушает хрящевую ткань, приводя тем самым к формированию системы полостей, которые носят название костномозговых пространств. В дальнейшем происходит процесс созревания клеток по трем направлениям: ретикулярные клетки, остеобласты и клетки жировой ткани. К началу второго триместра внутриутробного развития в костном мозге уже присутствуют элементы лимфоидной ткани, а также родоначальные клетки крови. С 5-го месяца внутриутробной жизни процесс костномозгового кроветворения приобретает определенную направленность с присутствием элементов гранулоцитарного, эритроцитарного и мегакариоцитарного рядов. В первой половине внутриутробной жизни ребенка процесс образования клеток крови происходит не только в костном мозге, но также в печени и селезенке.
Костный мозг содержит в себе 2 группы клеток, к которым относятся клетки стромы, составляющие меньшинство, а также клетки паренхимы костного мозга в совокупности со зрелыми клетками крови. Зрелые кровяные клетки берут свое начало от клеток паренхимы костного мозга. При этом первая группа клеток костного мозга составляет меньшую его часть.
Ретикулярная строма костного мозга включает в себя следующие клетки: фибробласты, остеобласты, эндотелиальные клетки (образующие внутреннюю оболочку кровеносных сосудов) и клетки жировой ткани.
При гистологическом исследовании ткани костного мозга можно увидеть, что фибробласты содержат в себе круглое или вытянутой формы ядро с плотной или разреженной структурой хроматина, а также отростчатую цитоплазму. При цитологическом исследовании этого же препарата невозможно с достоверностью выделить фибробласт среди других клеток, входящих в состав костного мозга. Однако фибробласты могут внешне быть неотличимы от элементов лимфоидной ткани. В культуре фибробласты отличаются от других клеток круглым ядром, имеющим правильную грубоватую структуру хроматина и одно ядрышко. Фибробласты, содержащие компактные ядра без нуклеол, носят название фиброцитов.
При гистологическом исследовании ткани костного мозга жировые клетки определяются очень хорошо. Как правило, в них заметны эксцентрично расположенное ядро небольшого размера, а также большое количество бесцветной цитоплазмы с отсутствием в ней других органелл. Жировые клетки можно легко увидеть при предварительной окраске ткани костного мозга определенными красителями, например суданом.
Эндотелиальные клетки также не представляется возможным увидеть при микроскопическом исследовании ткани костного мозга. При гистологическом исследовании препарата видно, что данные клетки образуют внутреннюю поверхность всех кровеносных сосудов. Внутри эндотелиоцитов располагаются вытянутой формы ядро, большое количество цитоплазмы, имеющей беззернистую структуру. В процессе костеобразования принимают участие такие клетки, как остеобласты. Их диаметр составляет в среднем 20–25 мкм. Как правило, остеокласты имеют удлиненную или неправильную форму, округлой или овальной формы ядро, которое располагается эксцентрично и содержит в себе маленькое ядрышко. Остеобласты образуют эндостальную поверхность костномозговых полостей, отграничивая тем самым костный мозг от кости. В результате таких механизмов остеобласт образует вокруг себя кость, оказывается внутри нее и трансформируется там в остеоцит.
В большом проценте случаев для постановки правильного диагноза при патологии крови прибегают к такому исследованию, как миелограмма. Миелограмма (от греч. myelos– «костный мозг» + gramma – «запись») является итогом прижизненного изучения клеточного состава ткани костного мозга, взятой от больного методом пункции. Миелограмма отражает как качественный, так и количественный состав клеток костномозговой ткани, который выражается в форме таблицы или диаграммы. Ее получают при изучении ткани костного мозга под микроскопом и используют в качестве метода диагностики большого количества заболеваний гематологического профиля. При проведении такого исследования, как миелограмма, как правило, выделяют ретикулярные клетки, включающие в себя все клеточные элементы, не имеющие места в рядах кроветворения. В ретикулярные клетки включены следующие элементы: доноры железа (в случае гемолитической анемии их процентное содержание может быть достаточно высоким), трудно идентифицируемые стромальные клетки, иммунобласты (встречаются в составе костного мозга крайне редко) и ряд других неидентифицируемых клеточных элементов.
В случае какой-либо патологии со стороны системы крови, прежде всего при острых лейкозах, в миелограмме можно обнаружить достаточно большое количество клеток, которые являются атипичными по своей структуре, в результате чего их не представляется возможным идентифицировать. Одновременно с этим именно такие атипичные клетки, входящие в состав ткани костного мозга, имеют первостепенное значение для постановки диагноза. В том случае, если содержание атипичных клеток в составе костного мозга превышает 2%, необходимым является их точное морфологическое описание. Главной особенностью таких клеток является однородная структура ядра и цитоплазмы.
Структурные элементы паренхимы костного мозга
Миелобласты являются родоначальниками нейтрофилов, эозинофилов и базофилов. В обычном костном мозге эозинофильные и базофильные миелобласты неразличимы. Базофильные миелобласты определяются в случае хронического миелолейкоза, когда в крови содержится большое количество зрелых базофилов. Эозинофильный миелобласт может встретиться при высоких реактивных эозинофилиях, хотя это наблюдается крайне редко.
Строение ядер всех 3 типов миелобластов идентично. Размер миелобласта составляет примерно 15–20 мкм. Ядро данной клетки имеет округлую форму, нежно-сетчатую структуру хроматина с равномерной окраской и одинаковым калибром нитей.
Нейтрофильный промиелоцит отличается от миелобласта более крупными размерами, достигая в диаметре 25 мкм, а иногда и больше. Ядро промиелоцита сохраняет в себе остатки нежной структуры, но не имеет равномерной окраски и калибра нитей хроматина. В нем можно различить мелкие ядрышки. Для данной клетки характерна некоторая вариабельность, хотя она выделяется в качестве самой крупной среди гранулоцитов.
Нейтрофильные миелоциты разделяют на крупные материнские (незрелые) миелоциты, диаметр которых может достигать 14–16 мкм, и дочерние – зрелые, меньших размеров, возникающие из материнских.
Миелоцит обладает способностью к делению и переходу в следующую по зрелости клетку – метамиелоцит. Начиная с метамиелоцита кровяные клетки лишаются способности к делению. За ними сохраняется только способность к дальнейшему созреванию.
Ядро материнского миелоцита чаще имеет овальную форму, в то время когда у дочернего миелоцита оно может иметь бобовидную форму с бухтообразным вдавлением, иногда оно является круглым. Структура ядра находится в прямой зависимости от степени зрелости миелоцита. Ядрышки в миелоцитах неразличимы, их можно выявить только при проведении специальной окраски. Цитоплазма миелоцита – светло-розового или светло-фиолетового цвета.
При подсчете миелограммы материнский и дочерний миелоциты суммируют, что связано с отсутствием особого значения при их разделении для нормы и патологии.
Нейтрофильный метамиелоцит носит название юного нейтрофила. Данная клетка может достигать в диаметре 12–13 мкм. В случае патологии со стороны системы крови все они могут становиться значительно крупнее и достигать в диаметре 20–22 мкм. Цитоплазма метамиелоцита нежно-розового цвета, заполнена мелкой специфической зернистостью, которая окрашивается в коричневато-розовые оттенки.
Палочкоядерный нейтрофил представляет собой следующую ступень развития клетки нейтрофильного ряда. Ядро данной клетки может иметь разнообразную форму, в большинстве случаев оно вытянуто в виде палочки либо изогнуто в виде подковы. В отличие от ядра метамиелоцита оно вдвое тоньше. Палочкоядерный нейтрофил трансформируется в сегментоядерный путем разделения ядра на несколько связанных между собой сегментов.
Эозинофильный промиелоцит
О проекте
О подписке