Задать вопрос врачу онлайн
Запись на прием к врачу

Некоторые свойства нормальной крови, развитие клеток крови (гемопоэз)



Объем циркулирующей крови у взрослого человека достигает 5 л, обычно он чуть меньше у женщин и зависит от общей массы тела.

При центрифугировании столбика венозной крови в специальных узких пробирках 45 % ее массы представлены клетками, общее количество которых входит в гематокритное число (packed cell volume, PCV), т.е.
отношение объема форменных элементов крови к объему плазмы. Оставшиеся 55 % массы крови составляет ее плазма. Объем крови точно измеряют с помощью радионуклидных методов. Повышение PCV происходит либо при увеличении общей массы эритроцитов, например при эритроцитозе, либо вследствие снижения объема плазмы крови. И, наоборот, снижение PCV — это следствие уменьшения эритроцитарной массы крови (при анемии) или возрастания объема плазмы, т.е. гидремии или гемодилюции.

Вязкость крови зависит от концентрации эритроцитов и содержания белков в плазме. Повышенная вязкость может быть обусловлена высоким PCV, например при полицитемии, или большой концентрацией белков, например при парапротеинемии (см. ниже), а также снижением способности эритроцитов к физиологической деформации (при серповидно-клеточной анемии) или повышением количества лейкоцитов (при лейкозах). В результате замедляется скорость кровотока и создаются условия для тромбоза.

Развитие клеток (форменных элементов) крови. Кроветворение (гемопоэз) начинается в желточном мешке примерно на 3-й неделе эмбриогенеза. Приблизительно с 6-й недели основным гемопоэтическим органом эмбриона на какое-то время становится печень, а с 12-й недели кроветворные функции «перемещаются» в селезенку, лимфатические узлы, в меньшей степени в тимус. В костном мозге признаки гемопоэза появляются лишь на 16—20-й неделе эмбриогенеза, и только с 30—36-й недели эта ткань становится главным источником кроветворения. При этом гемопоэз в печени резко снижается, однако несколько участков кроветворной ткани сохраняется в течение 1—2 нед после рождения. Печеночный гемопоэз выражен у недоношенных детей и сохраняется при неонатальной, т.е. в периоде новорожденности, анемии, например при гемолитической болезни новорожденных.

В периоде детства костный мозг является единственным местом формирования новых форменных элементов крови и гемопоэзом «занимается» подавляющая часть этой ткани. Прогрессирующее замещение гемопоэтического (красного) костного мозга жировым (желтым) костным мозгом происходит в период отрочества. К 16—18 годам красный костный мозг сохраняется лишь в проксимальных отделах длинных трубчатых костей, телах позвонков, ребрах, грудине, костях таза и черепа. Такая локализация затем остается на всю жизнь, и у взрослого человека биопсию костного мозга делают в любом из указанных мест, кроме костей черепа. У новорожденных для этого используют бугристость большеберцовой кости, располагающуюся на передней поверхности верхнего эпифиза этой кости.

Жировой костный мозг способен возвращаться к состоянию кроветворного органа в тех случаях, когда организм нуждается в огромном количестве форменных элементов крови, или в тех случаях, когда происходит опухолевая пролиферация клеток крови. Примером может служить компенсаторная гиперплазия эритроцитов при хронической гемолитической анемии. У детей с тяжелой анемией, например талассемией (см. ниже), или у взрослых, больных миелофиброзом, печень и селезенка также могут выполнить фетальные гемопоэтические функции. Это называется экстрамедуллярным (внекостномозговым) гемопоэзом (кроветворением).

Кроветворение осуществляется во внесосудистых пространствах каналов и полостей костного мозга. Механизмы, с помощью которых зрелые форменные элементы проникают в кровеносные сосуды, остаются неясными. Гранулоциты (зернистые лейкоциты) благодаря своей подвижности способны проникать через стенку синусоидов. Цитоплазматические отростки мегакариоцитов (клеток тромбоцитопоэза, дающих начало тромбоцитам) могут раздвигать клетки эндотелия, облегчая прохождение тромбоцитов. Однако механизм попадания в сосудистое русло эритроцитов неизвестен. Нарушения архитектоники синусоидов при миелофиброзе или инвазия метастазирующих клеток злокачественных опухолей объясняют частое попадание в кровоток незрелых клеток крови, так называемую лейкоэритробластическую реакцию, т.е. попадание в кровь незрелых элементов лейкои эритропоэза.

Микроокружение клеток костного мозга, прежде всего его строма, содействует выполнению главных функций этой ткани — пролиферации и созреванию (дифферецировке) клеток крови. Распределение и морфофункциональная роль стромальных элементов костного мозга — клеток, формирующих синусоиды, жировых клеток и фибробластов — изучены недостаточно. Известно, что строма вырабатывает факторы роста, стимулирующие гемопоэз. Пересаженный костный мозг восстанавливает функцию кроветворения лишь после завершения развития своей стромы.

Дифференцировка клеток крови в ходе гемопоэза. Все форменные элементы крови происходят от плюрипотентных стволовых клеток (схема 12.1). Генетически запрограммированная пролиферация этих клеток обеспечивает не только их самообновление, но и продукцию двух следующих генераций — мулътипотентных стволовых, или полустволовых, клеток. Последние предназначены для развития (дифференцировки) всех форменных элементов по двум главным направлениям: миелоидного гемопоэза (три линии дифференцировки) и лимфопоэза (термин «плюрипотентные» означает универсальные по отношению к направлениям дальнейшей дифференцировки, а термин «мультипотентные» — возможность дальнейшей дифференцировки по многим, но не по всем направлениям). Представление о самоподдерживающихся родоначальных клетках крови впервые сформулировал в XX в. русский гистолог А.А.Максимов (1874-1928).

Схема 12.1.

Система кроветворения





Обозначения: СК — стволовая клетка; КОЕ — колониеобразующая единица; КОЕ-С — колониеобразующая единица селезенки; КОЕ-ГЭММ(Т) — колониеобразующая единица гранулоцитарно-эритроцитарно-моноцитарно(макрофагально)-мегакариоцитарная (Т-лимфоцитарная); КОЕ-ГМ — колониеобразующая единица гранулоцитарно-моноцитарная (макрофагальная); КОЕ-ЭоЭ — колониеобразующая единица эозинофильно-эритроцитарная; КОЕ-ГЭ — колониеобразующая единица гранулоцитарно-эритроцитарная; КОЕ-Мег-Э — колониеобразующая единица мегакариоцитарно-эритроцитарная; КОЕ-ТБ — колониеобразующая единица тучно-базофильно-клеточная; КОЕ-Э —колониеобразующая единица эритроцитарная; КлОЕ-Г — кластерообразующая единица гранулоцита; БОЕ-Э — бурстообразующая единица эритроцитарная.

Мультипотентные стволовые клетки миелоидного гемопоэза дают начало эритроидным, мегакариоцитарным и миеломоноцитарным коммитированным, т.е. дифференцирующимся лишь в одном направлении, стволовым клеткам, называемым также унипотентными предшественниками. Потомки этих клеток проходят этапы дифференцировки до терминальных зрелых форменных элементов: эритроцитов, тромбоцитов (кровяных пластинок), моноцитов и гранулоцитов.
Мультипотентные стволовые клетки (предшественники) лимфопоэза дают начало линиям Т- и В-лимфоцитов, способных к поликлональной экспансии при иммунологических реакциях (см. главу 5). Генетически детерминированная линейная специфичность, проявляющаяся у коммитированных потомков мультипотентных стволовых клеток, ограничивает не только направления их дифференцировки, но и способность к бесконечному существованию и самообновлению. Терминальные зрелые форменные элементы имеют уже вполне ограниченную продолжительность жизни. Таким образом, нормальное и повышенное количество терминальных форменных элементов обеспечивается с помощью продолжающегося размножения стволовых клеток и вступления их ближайших потомков в пул коммитированных предшественников. На этот механизм могут влиять различные многочисленные факторы, действующие при воспалении, иммунологических реакциях и др.

При обычной микроскопии с применением обзорных цитологических или гистологических окрасок выделить стволовые элементы среди разнообразия клеточной популяции красного костного мозга невозможно. Плюрипотентные возможности этих клеток впервые были показаны в эксперименте, в котором лабораторным мышам с гемопоэзом, полностью уничтоженным с помощью рентгеновского облучения, вводили в вену клетки костного мозга от здоровых особей. Введенные клетки формировали клеточные колонии в костном мозге и селезенке реципиентов. Было обнаружено, что каждая колония возникает из одной стволовой клетки. Затем при введении клеток одной колонии в вену другой облученной мыши возникали новые колонии, опять-таки происходящие из одной стволовой клетки. Эти опыты дали начало методике определения плюрипотентных и мультипотентных стволовых клеток, проявляющих себя как колониеобразующие единицы селезенки (КОЕ-С). Колониеобразующие клетки можно также получить из человеческого костного мозга. В последние годы их интенсивно изучают in vitro с помощью культур долгоживущих клеток костного мозга. Как следует из схемы 12.1, эритроциты и мегакариоциты имеют общего коммитированного стволового предшественника КОЕ-Мег-Э. Такой же предшественник — КОЕ-ГМ — есть у гранулоцитов и моноцитов.

Дифференцировка клеток в ходе гемопоэза управляется программами, закодированными в геномной ДНК. Программы приводятся в действие с помощью сигналов, идущих к ядрам клеток от рецепторов плазмолеммы, которые воспринимают факторы роста. Открыто множество факторов роста, стимулирующих и одновременно контролирующих гемопоэз. Их можно подразделить на три большие группы:

• мультипотентные факторы, например интерлейкин-3, стимулирующий пролиферацию и дифференцировку стволовых клеток; колониестимулирующий фактор гранулоцитов и макрофагов (ГМ-КСФ) обладает более ограниченным действием и обеспечивает рост макрофагов, а также предшественников нейтрофильных и эозинофильных лейкоцитов;

• линейные факторы (детерминированные в пределах клеточной линии), например факторы, стимулирующие колонии гранулоцитов (Г-КСФ) и моноцитов (М-КСФ);

• смешанно-линейные факторы, например различные интерлейкины, трансформирующий фактор роста р, воздействующие на относительно зрелые клетки одной или нескольких линий.

Факторы роста вырабатываются Т-лимфоцитами и моноцитами, а также стромальными клетками. Различные интерлейкины могут «побуждать» к подобной продукции и миелоидные клетки. Из всех факторов роста выделяется эритропоэтин, который вырабатывается в почках, затем гуморальным путем доставляется в костный мозг, где он стимулирует терминальную дифференцировку предшественников эритроцитарного ряда.

Все перечисленные факторы роста применяют с лечебными целями для восстановления подавленной гемопоэтической активности. Это стало возможным после клонирования кДНК этих факторов и получения рекомбинантных факторов. Так, анемию при почечной недостаточности можно корректировать введением рекомбинантного эритропоэтина, а ускоренное восстановление костного мозга после воздействия на организм больших доз химиопрепаратов или после аутотрансплантации этой ткани достигается введением ГМ-КСФ. В некоторых случаях ГМ-КСФ и Г-КСФ улучшают течение миелодиспластических синдромов и апластических анемий (см. ниже). Интерлейкин-3 применяют при тромбоцитопении. Все гены, кодирующие указанные факторы роста, находятся в длинном плече хромосомы 5, которая чаще всего подвергается аберрации при всевозможных миелодиспластических синдромах. Роль факторов роста в развитии миелоидных лейкозов остается неясной.

Роль биопсии костного мозга. Клинический диагноз при различных заболеваниях, связанных с системой кроветворения, зависит от микроскопического изучения аспирационных биоптатов и трепанобиоптатов [трепанобиопсия — прокол кости (обычно в области гребня подвздошной кости) с помощью специальной иглы]. В таких биоптатах оценивают общую целлюлярностъ (количество клеток) и определяют наличие в костном мозге специфических предшественников терминальных форменных элементов. В норме соотношение клеток гемопоэза и жировых клеток примерно одинаково. При гипоплазии костного мозга возрастает содержание жира, а при анемиях с нарушением эритропоэза и лейкозах отмечается повышенная целлюлярностъ (гиперплазия) костного мозга. Нормальное соотношение миелоидных и эритроидных предшественников колеблется от 2,5:1 до 12:1; оно почти всегда нарушено при анемиях и лейкозах. В нормальном костном мозге содержится менее 3 % плазматических клеток и менее 10 % лимфоцитов. С помощью импрегнации (обработки мазков или гистологических срезов солями серебра) можно увидеть весьма редкие и тонкие ретикулиновые волокна, количество и объем которых резко возрастают при миелофиброзе. Примерно 40 % нормобластов, т.е. проэритробластов, морфологически определяемых предшественников эритроцитов содержат гранулы гемосидерина и являются сидеробластами. Повышенное количество сидеробластов свидетельствует о подавленном синтезе гема (небелковой, протопорфириновой части молекулы гемоглобина) или глобина (белка, связанного с гемом через радикал гистидинового остатка белка и атом железа гема) составных частей гемоглобина — дыхательного пигмента эритроцитов. Прогрессирующее накопление железа в митохондриях приводит к формированию кольцевых сидеробластов (см. ниже). Отсутствие окрашиваемого железа в биоптатах костного мозга свидетельствует о железодефицитном состоянии.

Количество клеток, находящихся в разных фазах митоза (см. главу 6), в нормальной популяции костного мозга равно 1—2 %. Подсчет фигур митоза дает представление об общей гемопоэтической активности костного мозга. Кроме этого, используют метки клеток радионуклидами — тимидином, меченным тритием, для оценки общей пролиферативной активности; Fe — для изучения эритропоэза; коллоидом, меченным mТс — для оценки функции моноцитов и макрофагов.

<< | >>
Источник: Пальцев М.А., Аничков Н.М.. Патологическая анатомия. 2001

Еще по теме Некоторые свойства нормальной крови, развитие клеток крови (гемопоэз):

  1. ПАТОЛОГИЯ КЛЕТОК КРОВИ И КОСТНОГО МОЗГА. АНЕМИИ
  2. Значение соединительнотканных элементов, эндотелиальных клеток и клеточных элементов крови в механизмах развития воспаления
  3. Нарушение реологических свойств крови, вызывающее стаз в микрососудах
  4. РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРОВИ И ИХ НАРУШЕНИЯ ПРИ ИНТЕНСИВНОЙ ТЕРАПИИ
  5. Реологические свойства крови и их нарушения при интенсивной терапии
  6. ПАТОЛОГИЯ КЛЕТОК КРОВИ И КОСТНОГО МОЗГА
  7. Поверхностные антигены клеток крови
  8. Нормальный состав крови
  9. НЕКОТОРЫЕ ТИПЫ ПАТОЛОГИИ КРОВИ.
  10. Накопление знаний о составе и свойствах крови
  11. ДНК-чип для диагностики раковых клеток первичной опухоли и микрометастазов по плазме крови от пациента
  12. АНЕУПЛОИДИЯ И ПОЛИПЛОИДИЯ КЛЕТОК КОСТНОГО МОЗГА И КРОВИ БОЛЬНЫХ НЕХОДЖКИНСКИМИ ЛИМФОМАМИ ДО И ПОСЛЕ ЛЕЧЕНИЯ
  13. Белковый чип для диагностики раковых клеток первичной опухоли и микрометастазов по сыворотке крови пациента
  14. Доставка крови в клинико-диагностическую лабораторию для определения электролитов, газов крови и системы гемостаза
  15. Преждевременная отслойка нормально расположенной плаценты с нарушением свертываемости крови (О45.0).
  16. Система крови по резус-фактору и ее значение в разви-тии изосерологической несовместимости крови матери и плода