Кровь, состоящая из плазмы и форменных элементов, образуется в результате взаимодействия многих органов и систем организма. В данном разделе рассмотрены механизмы создания форменных элементов крови (поддержание определенного уровня компонентов плазмы зависит от функции печени , почек и других органов и рассматривается в соответствующих разделах).
У взрослого человека форменные элементы крови образуются (кроветворения) в костном мозге. Кроветворения - многостадийный процесс клеточных дифференцировок, в результате которого в кровь выходят зрелые форменные элементы - лейкоциты, эритроциты, тромбоциты. Большинство клеток крови являются конечными, неспособными к самообновлению элементами. Постоянный процесс обновления заключается в гибели части клеток и замене их новообразованными. Схема кроветворения основывается на гипотезе А. А. Максимова, которая была предложена еще в начале нашего века, о унитарное (Из общей клетки) происхождения всех клеток крови.
На данном этапе процесс развития клеток в костном мозге, его регулирования изучены сравнительно неплохо. Хотя остаются еще белые пятна, которые касаются как морфологии, так и тонкостей некоторых механизмов. Механизмы, обеспечивающие дифференцировку (регуляторы кроветворения), должны поддерживать процесс создания форменных элементов на таком уровне, чтобы в периферической крови не возник дефицит клеток. Поскольку развитие клеток в костном мозге продолжается в течение многих суток, то заметный прирост клеток, связан с увеличением количества форменных элементов крови, будет ощущаться на периферии лишь через несколько суток.
В реальной жизни возникают состояния, требующие изменения активности кроветворения. Чаще возникает потребность в активизации создания какого-то одного типа клеток. В связи с отсутствием настоящего депо эритроцитов при возникновении потребности в повышенном снабжении организма кислородом (при кровопотере и т.д.) возникает необходимость в усиленном эритропоэза. В отличие от этого, всегда довольно много тромбоцитов, особенно лейкоцитов содержится в депо. В случае необходимости они, исходя из депо, быстро пополняют пул циркулирующих клеток и доходят до места инфекции или участка повреждения сосудов. Поэтому, например, интенсификация процесса лейкоцитов наблюдается лишь при длительном существовании в организме очага инфекции. Указанные различия накладывают отпечаток и на скорость изменения активности систем регулирования для красного и других побегов кроветворения.
Кроветворные клетки происходят от одной клетки-предшественницы. Это так называемая стволовая клетка. Одной из характерных свойств ее является самоподдержания. Оно заключается в том, что при делении одна из дочерних клеток остается стволовой, а вторая может стать на путь дальнейшего дифференцирования и пролиферации. После нескольких делений эта клетка образует класс полипотентных клеток, то есть способных дифференцироваться во все клетки крови.
При выращивании культуры клеток in vitro заметили, что каждая клетка-предшественница образует колонии, состоящие из дочерних клеток, которые прошли ту или иную стадию дифференцировки и пролиферации. Поэтому такие клетки называются колониеобразующих единиц.
Дальнейшее развитие клеток связан с формированием унипотентних клеток, которые превращаются во время своего развития только в соответствующий тип форменных элементов крови. Первой «видшнуровуеться» клетка, которая дает колонию лимфоцитов. Клетки, оставшиеся еще содержат плюропотентний потенциал - они могут дать начало всем клеткам, за исключением лимфоцитов. После нескольких разделов и эти клетки превращаются в предшественницы строго специализированного побега крови. Появляются предшественницы колоний эритроидного, нейтрофильного, эозинофильные, базофильные, моноцитарного и мегакариоцитарного рядов.
Ввважають, что в норме для формирования зрелых клеток крови клетка-предшественник должна осуществить не менее И-г-12 делений. Продолжительность каждого митотического цикла в среднем составляет около суток, поэтому, например, к выходу эритроцитов в кровь проходит 12 дней. Эти особенности кроветворения необходимо учитывать в гематологической практике. Так, при лейкозе тип патологических клеток зависит от уровня «повреждения». Процесс может включать один побег кроветворения или несколько (на менее зрелом уровне).
Гемопоэз, кроветворение - это процесс образования, развития и созревания клеток крови - лейкоцитов, эритроцитов, тромбоцитов у позвоночных. Выделяют:
эмбриональный (внутриутробный) гемопоэз;
постэмбриональный гемопоэз.
Кроветворные органы, депо крови - это органы, служащие местом образования форменных элементов крови.
У человека после рождения в норме основным кроветворным органом является красный, или кроветворный, костный мозг. Красный костный мозг у человека расположен в основном в тазовых костях и в эпифизах длинных трубчатых костей конечностей.
Регуляция кроветворения. Количество образующихся эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов соответствует количеству разрушающихся клеток, так что общее их число остается постоянным. Органы системы крови (костный мозг, селезенка, печень, лимфатические узлы) содержат большое количество рецепторов, раздражение которых вызывает различные физиологические реакции. Таким образом, имеется двусторонняя связь этих органов с нервной системой: они получают сигналы из центральной нервной системы (которые регулируют их состояние) и в свою очередь являются источником рефлексов, изменяющих состояние их самих и организма в целом.
Существуют специфические и неспецифические механизмы регулирования гемопоэза. К специфическим - относятся коротко- и длиннодистантные регуляторные механизмы.
Короткодистантные(локальные) механизмы регуляции кроветворения работают в системе гемопоэзиндуцирующего микроокружения (ГИМ) и распространяются преимущественно на I и II классы клеток кроветворного костного мозга. Морфологически ГИМ включает три компонента.
1. Тканевой - представлен клеточными элементами: костномозговыми, фибробластами, ретикулярными, стромальными механоцитами, жировыми, макрофагами, эндотелиальными клетками; волокнами и основным веществом соединительной ткани (коллагеном, гликозаминогликанами и т.д.). Клетки соединительной ткани активно участвуют в разнообразных межклеточных взаимодействиях и осуществляют транспорт метаболитов. Фибробласты вырабатывают большое количество биологически активных веществ: колониестимулирующий фактор, ростовые факторы, факторы, регулирующие остеогенез и т.п. В регуляции гемопоэза важную роль играют моноциты-макрофаги. Для костного мозга характерно наличие эритробластических островков - структурно-функциональных образований с центрально расположенным макрофагом, окруженным слоем эритроидных клеток, одной из функций которых является передача железа развивающимся эритробластам. Показано существование островков и для гранулоцитопоэза. Вместе с этим макрофаги вырабатывают КСФ, интерлейкины, факторы роста и другие биологически активные вещества, а также обладают морфогенетической функцией.
Существенное влияние на кроветворные клетки оказывают лимфоциты, которые вырабатывают вещества, действующие на пролиферацию стволовых кроветворных клеток, интерлейкины, обеспечивающие цитокиновый контроль пролиферации, межклеточные взаимодействия в ГИМ и многое другое.
Основное вещество соединительной ткани костного мозга представлено коллагеном, ретикулином, эластином, образующими сеть, в которой расположены кроветворные клетки. В состав основного вещества входят гликозаминогликаны (ГАГ), играющие большую роль в регуляции кроветворения. Они по-разному влияют на гемопоэз: кислые ГАГы поддерживают гранулоцитопоэз, нейтральные - эритропоэз.
Экстрацеллюлярная жидкость костного мозга содержит разнообразные и высокоактивные ферменты, практически отсутствующие в плазме крови.
2. Микрососудистый – представлен артериолами, капиллярами, венулами. Этот компонент обеспечивает оксигенацию, а также регуляцию поступления и выхода клеток в кровоток.
3. Нервный - осуществляет связь между кровеносными сосудами и стромальными элементами. Основная масса нервных волокон и окончаний сохраняет топографическую связь с кровеносными сосудами, тем самым регулирует клеточную трофику и вазомоторные реакции.
В целом локальный контроль гемопоэза осуществляется путем взаимодействия трех его компонентов.
Начиная с коммитированных клеток в регуляции гемопоэза на ведущую роль выходят механизмы длиннодистантной регуляции, имеющие для каждого ростка специфические факторы.
Длиннодистантная регуляция эритропоэза осуществляется в основном двумя системами: 1) эритропоэтин и ингибитор эритропоэза; 2) кейлон и антикейлон.
Центральное место в регуляции эритропоэза занимает эритропоэтин, выработка которого возрастает при действии на организм экстремальных факторов (различные виды гипоксий), требующих мобилизации эритроцитов. Эритропоэтин по химической природе относится к гликопротеинам. Основное место образования - почки. Эритропоэтин действует главным образом на эритропоэтин-чувствительные клетки, стимулируя их к пролиферации и дифференцировке. Его действие реализуется через систему циклических нуклеотидов (главным образом через цАМФ). Наряду со стимулятором, в регуляции эритропоэза участвует и ингибитор эритропоэза. Он образуется в почках, возможно в лимфатической системе и селезенке при полицитемии (увеличении числа эритроцитов в крови), при повышении парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе. Химическая природа близка к альбуминам.
Действие связано с угнетением дифференцировки и пролиферации эритроидных клеток, либо нейтрализации эритропоэтина, либо нарушение его синтеза.
Следующей системой является "кейлон-антикейлон". Обычно они выделяются зрелыми клетками и специфичны для каждого вида клеток. Кейлон - биологически активное вещество, ингибирующее пролиферацию той же клетки, которая ее выработала. Напротив, эритроцитарный антикейлон стимулирует вступление делящихся клеток в фазу синтеза ДНК. Предполагается, что данная система регулирует пролиферативную активность эритробластов, а при действии экстремальных факторов в действие вступает эритропоэтин.
Длиннодистантная регуляция лейкопоэза распространяет свое действие на коммитированные клетки, пролиферирующие и созревающие клетки костного мозга и осуществляется различными механизмами. Большое значение в регуляции лейкопоэза принадлежит колониестимулирующему фактору (КСФ), который действует на коммитированные клетки-предшественники миелопоэза и на более дифференцированные клетки гранулоцитопоэза, активируя в них синтез ДНК. Он образуется в костном мозге, лимфоцитах, макрофагах, стенке сосудов, а также ряда других клеток и тканей. Уровень КСФ в сыворотке крови регулируется почками. КСФ гетерогенен. Есть сведения, что КСФ может регулировать гранулоцитомоноцитопоэз (ГМ-КСФ), моноцитопоэз (М-КСФ), продукцию эозинофилов (ЭО-КСФ).
Не менее важную роль в регуляции лейкопоэза играют лейкопоэтины. В зависимости от вида клеток, пролиферацию которых стимулируют лейкопоэтины, выделяют несколько их разновидностей: нейтрофилопоэтин, моноцитопоэтин, эозинофилопоэитин, лимфоцитопоэтины. Лейкопоэтины образуются различными органами: печенью, селезенкой, почками, лейкоцитами. Особое место среди лейкопоэтинов занимает Leukocytosis Inducing factor (LIF), который способствует переходу депонированных гранулоцитов из костного мозга в циркулирующую кровь.
К гуморальным регуляторам лейкопоэза относят термостабильный и термолабильный факторы лейкоцитоза, выделенные Менкиным биохимическим путем из очага воспаления.
В настоящее время в качестве регуляторов лейкопоэза рассматриваются интерлейкины (цитокины) - продукты жизнедеятельности лимфоцитов и макрофагов, являющиеся одним из важнейших механизмов связи иммунокомпетентных клеток и регенерирующих тканей. Их основное свойство заключается в способности регулировать рост и дифференцировку кроветворных и иммунокомпетентных клеток. Они включаются в сложную сеть цитокинового контроля пролиферации и дифференцировки не только кроветворной, но и костной тканей. Существует несколько видов интерлейкинов. Так, ИЛ-2 является специфическим индуктором образования Т-лимфоцитов. ИЛ-3 - стимулирует пролиферативную активность различных ростков кроветворения. ИЛ-4 - продукт активированных Т-лимфоцитов, стимулирует выработку В-лимфоцитов. Вместе с этим, ИЛ-1 служит одним из важнейших системных регуляторов остеогенеза, оказывает активирующее влияние на пролиферацию и синтез белков фибробластами, регулирует рост и функциональное состояние остеобластов.
Наряду со стимуляторами, в регуляции лейкопоэза участвуют и ингибиторы. Помимо термостабильных и термолабильных факторов лейкопении Менкина, есть сведения о существовании ингибитора гранулоцитопоэза. Его основным источником являются гранулоциты и клетки костного мозга. Выделены гранулоцитарные кейлон и антикейлон.
Контроль за гемопоэзом осуществляется и на уровне зрелых, специализированных клеток, утративших дифференцировочные возможности и сопровождается активным разрушением таких клеток. При этом образующиеся продукты распада клеток крови оказывают стимулирующее действие на кроветворение. Так, продукты разрушения эритроцитов способны активировать эритропоэз, а продукты распада нейтрофилов - нейтрофилопоэз. Механизм действия таких регуляторов связан: с прямым действием на костный мозг, опосредуется через образование гемопоэтинов, а также путем изменения гемопоэзиндуцирующего микроокружения.
Такой механизм регулирования кроветворения встречается и в физиологических условиях. Он связан с внутрикостномозговой деструкцией клеток крови и подразумевает разрушение в нем маложизнеспособных клеток эритроидного и гранулоцитарного ряда - понятие о "неэффективных" эритро- и лейкопоэзе.
Наряду со специфической регуляцией гемопоэза существует ряд неспецифических механизмов, оказывающих воздействие на метаболизм многих клеток организма, включая и кроветворные.
Эндокринная регуляция кроветворения. Существенное влияние на кровь и кроветворение оказывает гипофиз. В экспериментах на животных установлено, что гипофизэктомия вызывает развитие микроцитарной анемии, ретикулоцитопении, уменьшение клеточности костного мозга.
Гормон передней доли гипофиза АКТГ увеличивает в периферической крови содержание эритроцитов и гемоглобина, угнетает миграцию стволовых кроветворных клеток и уменьшает эндогенное колониеобразование, одновременно угнетает лимфоидную ткань. СТГ - потенцирует реакцию эритропоэтинчувствительных клеток на эритропоэтин и не влияет на клетки-предшественники гранулоцитов и макрофагов. Средняя и задняя доли гипофиза не оказывают заметного действия на гемопоэз.
Надпочечники. При адреналэктомии уменьшается клеточность костного мозга. Глюкокортикоиды стимулируют костномозговое кроветворение, ускоряя созревание и выход в кровь гранулоцитов, с одновременным уменьшением числа эозинофилов и лимфоцитов.
Половые железы. Мужские и женские половые гормоны по-разному влияют на кроветворение. Эстрогены обладают способностью тормозить костномозговое кроветворение. В эксперименте введение эстрона приводит к развитию остеосклероза и замещению костного мозга костной тканью со снижением числа стволовых кроветворных клеток. Андрогены - стимулируют эритропоэз. Тестостерон при введении животным стимулирует все звенья образования гранулоцитов.
В целом, гормоны обладают прямым действием на пролиферацию и дифференцировку кроветворных клеток, изменяют их чувствительность к специфическим регуляторам, формируют гематологические сдвиги, характерные для стресс-реакции.
Нервная регуляция кроветворения. Кора головного мозга оказывает регулирующее влияние на гемопоэз. При экспериментальных неврозах развивается анемия и ретикулоцитопения. Различные отделы гипоталамуса могут по-разному воздействовать на кровь. Так, стимуляция заднего гипоталамуса стимулирует эритропоэз, переднего - тормозит эритропоэз. При удалении мозжечка может развиться макроцитарная анемия.
Влияние нервной системы на кроветворение реализуется и через изменение гемодинамики. Симпатический и парасимпатический отделы нервной системы играют определенную роль в изменении состава крови: раздражение симпатического отдела и его медиаторы увеличивает число клеток крови, парасимпатический - уменьшает.
Наряду с указанной специфической и неспецифической регуляцией существуют механизмы иммунологической и метаболической регуляции кроветворения. Так, регулирующее влияние иммунной системы на кроветворение базируется на общности этих систем и важнейшей роли лимфоцитов в гемопоэзе, а также наличии у лимфоцитов морфогенетической функции, которая обеспечивает постоянство клеточного состава организма.
Метаболический контроль осуществляется путем прямого (метаболиты выступают в качестве индукторов пролиферации клеток) и опосредованного (метаболиты изменяют метаболизм клеток и тем самым действуют на пролиферацию - циклические нуклеотиды) влияния на кроветворение.
Факторы, стимулирующие образование эритроцитов ">
Факторы, стимулирующие эритропоэз.
Кроветворение - процесс образования и развития форменных элементов крови. Различают образование эритроцитов (эритропоэз), образование лейкоцитов (лейкопоэз) и образование тромбоцитов (кровяных пластинок). (тромбоцитопоэз). Главным органом кроветворения, в котором развиваются зритроциты, гранулоциты и тромбоциты, является костный мозг. Лимфоциты образуются в лимфатических узлах и селезенке .
Образование эритроцитов
В сутки у человека образуется примерно 200-250 млрд эритроцитов. Родоначальниками безъядерных эритроцитов являются обладающие ядром эритробласты красного костного мозга. В их протоплазме, точнее в гранулах, состоящих из рибосом, синтезируется гемоглобин. При синтезе гема, видимо, используется железо, входящее в состав двух белков - ферритина и сидерофилина. Поступающие в кровь из костного мозга эритроциты содержат базофильное вещество и называются ретикулоцитами. По величине они больше зрелых эритроцитов, их содержание в крови здорового человека не превышает 1%. Созревание ретикулоцитов, т. е. превращение их в зрелые эритроциты - нормоциты, совершается в течение нескольких часов; при этом базофильное вещество в них исчезает. Количество ретикулоцитов в крови служит показателем интенсивности образования эритроцитов в костном мозге. Срок жизни эритроцитов в среднем равен 120 дням.Для образования эритроцитов необходимо поступление в организм стимулирующих этот процесс витаминов - В 12 и фолиевой кислоты. Первое из этих веществ примерно в 1000 раз активнее второго. Витамин В 12 представляет собой внешний фактор кроветворения, поступающий в организм вместе с пищей из внешней среды. Он всасывается в пищеварительном тракте лишь в том случае, если железы желудка выделяют мукопротеид (внутренний фактор кроветворения), который по некоторым данным катализирует ферментативный процесс, непосредственно связанный с усвоением витамина В 12 . При отсутствии внутреннего фактора нарушается поступление витамина В 12 , что приводит к нарушению образования эритроцитов в костном мозге. Разрушение отживших эритроцитов происходит непрерывно путем их гемолиза в клетках ретикуло-эндотелиальмой системы, в первую очередь в печени и селезенке .
Образование лейкоцитов и трмбоцитов
Образование и разрушение лейкоцитов и тромбоцитов так же, как и эритроцитов, происходит непрерывно, причем срок жизни различных видов лейкоцитов, циркулирующих в крови, составляет от нескольких часов до 2-3 суток.Факторы, стимулирующие лейкопоэз: Т - тимусзависимые лимфоциты (клетки-киллеры, клетки-хелперы и супрессоры); В - бурзависимые лимфоциты (производящие антитела).
Лекция: ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ГЕМОПОЭЗА
Термин внутренняя среда организма предложен французским физиологом Клодом Бернаром . В это понятие включена совокупность жидкостей:
- Кровь
- Лимфа
- Тканевая (интерстициальная, внеклеточная) жидкость
- Спинно-мозговая, суставная, плевральная и другие жидкости,
которые омывают клетки и околоклеточные структуры тканей, принимая тем самым непосредственное участие в осуществлении обменных реакций организма.
Основой внутренней среды организма является кровь , роль непосредственной питательной среды выполняет тканевая жидкость . Ее состав и свойства специфичны для отдельных органов, соответствуют их структурным и функциональным особенностям. Поступление из крови составных частей тканевой жидкости и их обратный отток в лимфу и снова в кровь избирательно регулируется тканевыми барьерами. Определяя состав крови, лимфы, тканевой жидкости, можно судить об обменных процессах, происходящих в отдельных органах, тканях или в организме в целом.
К. Бернар пришел к заключению, что «постоянство внутренней среды есть условие независимого существования», т.е. для того, чтобы организм функционировал эффективно, составляющие его клетки должны находиться в строго регулируемой среде. Действительно, внутренняя среда организма регулируется множеством специальных механизмов.
Для описания этого состояния в 1929 г. Уолтер Кэннон ввел термин гомеостаз (от греческого homoios подобный, stasis состояние). Под гомеостазом понимают сами согласованные физиологические процессы, поддерживающие большинство устойчивых состояний организма, а также регулирующие механизмы, обеспечивающие это состояние.
Живой организм представляет собой открытую систему , непрерывно обменивающуюся материей и энергией с окружающей средой. В этом обмене и поддержании постоянства внутренней среды участвует огромное число органов, систем, процессов и механизмов. Вся их совокупность представлена внешними и внутренними барьерами организма. К внешним барьерам относятся : кожа, почки, органы дыхания, пищеварительный тракт, печень. К внутренним барьерам : гистогематические, гематоэнцефалический, гематокохлеарный их структурной основой является эндотелий капилляров.
ПОНЯТИЕ О ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЕ КРОВИ
Под функциональной системой понимают совокупность различных органов, тканей, объединенных общей функцией, и нейрогуморальных механизмов регуляции их деятельности, направленную на достижение определенного конечного результата.
Отталкиваясь от этого определения, становится понятным выдвинутое в 1989 г. Г.Ф. Лангом предложение объединить:
- Кровь
- Нейрогуморальный механизма регуляции
- Органы гемопоэза и гемодиареза костный мозг, вилочковую железу, лимфатические узлы, селезенку и печень
ввиду тесной их связи под общим названием функциональная система крови . Компоненты этой системы осуществляют непосредственный контакт с кровным руслом. Такое взаимоотношение обеспечивает не только транспорт клеток, но и поступление различных гуморальных факторов из крови в кроветворные органы.
Главным местом образования клеток крови у человека является костный мозг . Здесь находится основная масса кроветворных элементов. В нем же осуществляются и разрушение эритроцитов, реутилизация железа, синтез гемоглобина, накопление резервных липидов. С костным мозгом связано происхождение популяции В-лимфоцитов , осуществляющих гуморальные реакции иммунитета, т.е. выработку антител.
Центральным органом иммуногенеза является вилочковая железа . В ней происходит образование Т-лимфоцитов , которые участвуют в клеточных реакциях иммунитета, направленных на отторжение тканей. Кроме вилочковой железы (тимуса) ответственными за выработку иммунитета являются селезенка и лимфатические узлы . Селезенка участвует в лимфоцитопоэзе, синтезе иммуноглобулинов, разрушении эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов, в депонировании крови. Лимфатические узлы продуцируют и депонируют лимфоциты.
В регуляции деятельности системы крови важную роль играют гуморальные факторы эритропоэтины, лейкопоэтины, тромбопоэтины . Кроме них действуют и другие гуморальные агенты андрогены, медиаторы (ацетилхолин, адреналин) влияют на систему крови не только вызывая перераспределение форменных элементов, но и путем прямого влияния на холино- и адренорецепторы клеток. Определенное влияние оказывает нервная система.
Регуляция системы крови представляет собой регуляцию гемопоэза , т.е. кроветворения, в котором различают эмбриональный гемопоэз развитие крови как ткани и постэмбриональный (физиологический) гемопоэз система физиологической регенерации (восстановления) крови.
ЭМБРИОНАЛЬНЫЙ ГЕМОПОЭЗ (развитие крови как ткани)
Эмбриональный гемопоэз (развитие крови как ткани) происходит у эмбрионов сначала в стенке желточного мешка, затем в селезенке, печени, костном мозге и лимфоидных органах (тимус, лимфатические узлы).
- Кроветворение в стенке желточного мешка у человека начинается в конце 2-й и в начале 3-й недели эмбрионального развития. В мезенхиме стенки обособляются зачатки сосудистой крови, или кровяные островки. В них клетки округляются, теряют отростки и преобразуются в стволовые клетки крови (СК ). Часть стволовых клеток дифференцируется в первичные клетки крови (бласты ). Большинство первичных кровяных клеток митотически размножается и превращается в первичные эритробласты (предшественники эритроцитов). Из других бластов образуются вторичные эритробласты, а затем вторичные эритроциты или нормоциты (размеры их соответствуют эритроцитам взрослого человека). Часть бластов дифференцируется в гранулоциты нейтрофилы и эозинофилы. Часть СК не изменяется и разносится током крови по различным органам зародыша, где происходит дальнейшая дифференцировка клеток крови. После редукции желточного мешка основным органом кроветворения временно становится печень.
- Кроветворение в печени . Печень закладывается примерно на 3-4-й неделе, а на 5-й неделе эмбриональной жизни она становится центром кроветворения. Источником кроветворения в печени являются стволовые клетки, мигрировавшие из желточного мешка. Из СК образуются бласты, дифференцирующиеся во вторичные эритроциты. Одновременно с эритроцитами в печени происходит образование зернистых лейкоцитов нейтрофилов и эозинофилов. Кроме гранулоцитов образуются гигантские клетки мегакариоциты предшественники тромбоцитов. К концу внутриутробного периода кроветворение в печени прекращается.
- Кроветворение в тимусе . Тимус закладывается в конце первого месяца внутриутробного развития, и на 7-8 неделе он заселяется стволовыми клетками крови, которые дифференцируются в лимфоциты тимуса. Из них образуются Т-лимфоциты, которые в дальнейшем заселяют Т-зоны периферических органов иммунопоэза.
- Кроветворение в селезенке . Закладка селезенки происходит в конце 1-го месяца эмбриогенеза. Из вселяющихся сюда стволовых клеток крови (СК) происходит образование всех видов форменных элементов крови, т.е. селезенка в эмбриональном периоде представляет собой универсальный орган кроветворения.
- Кроветворение в лимфатических узлах . Первые закладки лимфатических узлов человека появляются на 7-8-й неделе эмбриогенеза. В этот же период происходит заселение их СК, из которых дифференцируются эритроциты, гранулоциты и мегакариоциты. Из моноцитов дифференцируются из СК лимфатических узлов Т- и В-лимфоциты.
- Кроветворение в костном мозге . Закладка костного мозга происходит на 2-м месяце эмбриогенеза. Из стволовых клеток крови в костном мозге формируются все форменные элементы крови. Часть стволовых клеток сохраняется в костном мозге в недифференцированном состоянии, они могут расселяться по другим органам и тканям, являясь источником развития клеток крови и соединительной ткани. Таким образом, костный мозг становиться центральным органом , осуществляющим универсальный гемопоэз , и остается им в течение постнатальной жизни. Он обеспечивает стволовыми клетками тимус и другие гемопоэтические органы.
ПОСТЭМБРИОНАЛЬНЫЙ ГЕМОПОЭЗ
Гемопоэзом называют развитие крови. Различают эмбриональный гемопоэз , который происходит в эмбриональный период и приводит к развитию крови как ткани, и постэмбриональный гемопоэз , который представляет собой процесс физиологической регенерации крови. Развитие эритроцитов называют эритропоэзом, развитие тромбоцитов тромбоцитопоэзом, развитие лейкоцитов лейкоцитопоэзом, а именно: гранулоцитов гранулоцитопоэзом, моноцитов моноцитопоэзом, лимфоцитов и иммуноцитов лимфоцитопоэзом и иммуноцитопоэзом. Постэмбриональный гемопоэз совершается в специализированных гемопоэтических тканях миелоидной , где происходит образование эритроцитов, гранулоцитов, тромбоцитов, агранулоцитов, и лимфоидной , где происходит дифференцировка и размножение Т- и В-лимфоцитов и плазмоцитов. Постэмбриональный гемопоэз представляет собой процесс физиологической регенерации крови (клеточное обновление), который компенсирует физиологическое разрушение (снашивание) дифференцированных клеток.
Миелоидная ткань расположена в эпифизах и полостях многих костей и является местом развития всех форменных элементов крови эритроцитов, гранулоцитов, моноцитов, тромбоцитов, лимфоцитов, а также стволовых клеток крови и соединительной ткани, которая постепенно мигрирует и заселяет такие органы, как тимус, селезенка, лимфатические узлы и др.
Лимфоидная ткань имеет несколько разновидностей, представленных в тимусе, селезенке, лимфатических узлах. Она выполняет основные 3 функции (см. схему выше) образование лимфоцитов, образование плазмоцитов и удаление продуктов их распада.
Миелоидная и лимфоидная ткани являются разновидностями тканей внутренней среды. Они представлены основными двумя клеточными линиями: клетки ретикулярной ткани и гемопоэтические. Клетки ретикулярной ткани выполняют функции опорные и фагоцитирующие, а гемопоэтические клетки развиваются путем дифференцировки из полипотентных стволовых клеток крови (ПСК). Дифференцировка ПСК определяется рядом специфических факторов: эритропоэтинов для образования эритроцитов, гранулопоэтинов для миелобластов (гранулоцитов), лимфопоэтинов для лимфоцитов, тромбопоэтинов для образования из мегакариобластов тромбоцитов. Указанные вещества занимают ведущее место в регуляции гемопоэза по всем форменным элементам крови.
МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ ГЕМОПОЭЗА
В зависимости от вида клеток крови в гемопоэзе различают:
- Эритропоэз
- Лейкопоэз
- Тромбоцитопоэз.
Регуляция эритропоэза
Эритропоэз представляет собой процесс регенерации эритроцитов крови. Механизмов, регулирующих скорость эритропоэза, традиционно два:
- Гуморальный (именно, на первом месте)
- Нервный
Возмущающими (запускающими) факторами эритропоэза являются:
- Естественное уменьшение эритроцитов крови
- Уменьшение количества О 2 в окружающей среде, следовательно, и в крови гипоксемия .
Гуморальная регуляция
- Основным пусковым фактором эритропоэза является гипоксемия . Количество О 2 в крови это важнейший стимул для увеличения количества эритроцитов в крови.
Механизм: при увеличении количества О 2 в крови наиболее чувствительными органами к этому снижению являются почки, которые омываются кровью по почечным артериям. В этих условиях почки вырабатывают гормоноподобные вещества эритропоэтины они выделяются в кровь и приносятся к органам кроветворения (красный костный мозг), где под их влиянием усиливается эритропоэз. В результате количество эритроцитов в крови увеличивается, они присоединяют О 2 , в результате чего его дефицит в крови исчезает. Эритропоэтины действуют на эритропоэз несколькими путями:
- Они способствуют преобладанию дифференциации стволовых клеток крови (СК) эритроидного ряда;
- Ускоряют синтез гемоглобина, в результате чего его количество в крови нарастает;
- Ускоряют выход эритроцитов из красного костного мозга (нормальную скорость эритропоэза в красном костном мозге отражает 0,5-1% ретикулоцитов в крови. При увеличении этого количества говорят об увеличении скорости эритропоэза костным мозгом).
- Продукты метаболизма эритроцитов второй пусковой фактор эритропоэза, который формируется как результат уменьшения количества эритроцитов в крови.
Механизм : по мере старения эритроцитов (продолжительность жизни до 120 суток) нарушается возможность поддержания структуры эритроцитов. Наступает их гемолиз (макрофаги в селезенке и печени удаляют продукты распада эритроцитов). Поступление этих продуктов распада с омываемой кровью к красному костному мозгу усиливает его деятельность скорость эритропоэза возрастает, что приводит к восстановлению должного количества эритроцитов в крови.
- Влияние на скорость эритропоэза гипоксемии через участие гипоталамо-гипофизарной системы снижение напряжения О 2 в циркулирующей крови (гипоксемия) улавливается хеморецепторами сосудистой системы, возбуждение от них передается через ЦНС на гипоталамус, который теснейшим образом связан с гипофизом (гипоталамо-гипофизарная система). В результате возбуждения в гипофизе происходит выработка ряда тропных гормонов, оказывающих влияния на секреторную деятельность других желез внутренней секреции (щитовидная железа, надпочечники и др.). Особое влияние оказывается на мозговой слой надпочечников, в результате концентрация адреналина в крови нарастает, что приводит к усилению эритропоэза костным мозгом.
Нервная регуляция эритропоэза
Возмущающим фактором также является гипоксемия:
Описанный механизм является экспресс-механизмом, обеспечивающим увеличение количества эритроцитов крови.
Т.о. ГИПОКСЕМИЯ один из ведущих факторов регуляции эритропоэза. Отсюда, все факторы окружающей среды, вызывающие гипоксемию, влияют и на эритропоэз мышечная работа, эмоциональные нагрузки, стрессовые ситуации, уменьшение напряжения О 2 в воздухе или снижение атмосферного давления и т.д.
Дополнительный блок информации
Эритропоэз : предшественники эритроцитов это стволовые клетки красного костного мозга. В них осуществляется синтез гемоглобина. Для образование гема используется железо двух белков: ферритина и сидерофиллина . Суточная потребность организма в железе 20-25 мг . Большая его часть поступает из отживших и разрушившихся эритроцитов, остальное количество доставляется с пищей.
Для образования эритроцитов необходимы фолиевая кислота и витамин В 12 . Всасывание вит.В 12 пищи сопровождается его взаимодействием с внутренним фактором Касла (внешним фактором Касла называется сам вит. В 12 , поэтому говорят о взаимодействии внешнего и внутреннего факторов Касла для эритропоэза). Внутренний фактор Касла представляет собой гастромукопротеин (выделяется обкладочными или париетальными гландулоцитами и добавочными гландулоцитами или мукоцитами). Образуется комплекс: В 12 (внешний фактор Касла) + внутренний фактор Касла . Этот комплекс с кровью попадает в костный мозг, где под его влиянием обеспечивается синтез глобиновой (белковой) части молекулы гемоглобина. Синтез железосодержащей части молекулы гемоглобина находится под контролем другого витамина вит. С и вит. В 6 . Вит. В 12 также участвует в образовании липидной части стромы эритроцита.
В своем развитии эритроциты проходят несколько стадий. Ретикулоциты это последние предшественники зрелых форм эритроцитов. Количество ретикулоцитов в процентном отношении является показателем скорости эритропоэза. В норме количество ретикулоцитов в крови составляет 0,5-1% от общего числа эритроцитов, что служит показателем нормальной скорости эритропоэза. Скорость эритропоэза может возрастать в несколько раз при обильных и быстрых кровопотерях, патологическом разрушении зрелых форм, в условиях гипоксии и гипоксемии. В плазме крови в этих условиях появляются в значительных концентрациях особые ускоряющие эритропоэз вещества эритропоэтины (Карно и Дефляндер, 1906 г.). Они представляют собой гормон гликопротеиновой природы, синтезируемый почками и печенью, а также подчелюстными слюнными железами. Эритропоэтин в небольших концентрациях постоянно присутствует в плазме крови человека. Основной клеткой-мишенью для эритропоэтинов являются ядерные эритроидные предшественники в костном мозгу. Эритропоэтин увеличивает скорость образования гемоглобина. Помимо эритропоэтина на кроветворение оказывают влияние андрогены и ряд медиаторов (адреналин и норадреналин).
Продолжительность жизни эритроцитов до 120 дней. При этом непрерывно образуются новые клетки и отмирают старые. Разрушение отживших эритроцитов происходит разными путями:
- Они гибнут от механического травмирования во время движения по сосудам;
- Часть фагоцитируется мононуклеарной фагоцитарной системой печени и селезенки;
- Старые эритроциты гемолизируются непосредственно в кровяном русле.
При разрушении эритроцитов гемоглобин распадается на гем и глобин. От гема отделяется железо. Оно сразу же используется для создания новых молекул гемоглобина. Возникающий избыток железа (если он возникает) запасается впрок в печени, селезенке, слизистой оболочке тонкой кишки: здесь эти молекулы железа вступают в соединение со специфическими белками, конечным итогом этой реакции является появление ферритина и гемосидерина .
ЛЕЙКОПОЭЗ
Лейкопоэз находится в прямой зависимости от распада лейкоцитов: чем больше их распадается, тем больше образуется. Стимулирующее влияние на лейкопоэз оказывают:
- Уменьшение количества лейкоцитов в циркулирующей крови;
- Продукты распада тканей, микроорганизмов;
- Увеличение концентрации токсинов белкового происхождения в крови и тканях;
- Нуклеиновые кислоты;
- Гормоны гипофиза АКТГ, СТГ (тропные гормоны гипофиза);
- Нанесение болевых раздражителей.
Все перечисленные факторы являются возмущающими для системы лейкопоэза. Пути же реализации этих воздействий, опять-таки, традиционны: нервный и гуморальный. На первом месте необходимо отмечать все-таки гуморальный путь регуляции.
Разрушение и появление новых лейкоцитов происходит непрерывно. Они живут часы, дни, недели, часть лейкоцитов не исчезает на протяжении всей жизни человека. Место лейкодиареза : слизистая оболочка пищеварительного тракта, а также ретикулярная ткань.
ТРОМБОЦИТОПОЭЗ
Физиологическим регулятором процесса тромбоцитопоэза являются тромбопоэтины. Химически они связаны с высокомолекулярной белковой фракцией, относящейся к гамма-глобулинам. В зависимости от места образования и механизма действия различают тромбоцитопоэтины короткого и длительного действия. Первые образуются в селезенке и стимулируют выход тромбоцитов в кровь. Вторые содержатся в плазме крови и стимулируют образование эритроцитов в костном мозге. Особенно интенсивно тромбоциты вырабатываются после кровопотерь. Спустя несколько часов их число может удвоиться.
Нервная регуляция
Фактов, свидетельствующих о существовании специализированной системы, регулирующей кроветворение, не существует. Однако обильная иннервация кроветворных тканей, наличие в них большого числа интерорецепторов указывают на то, что эти органы включены в систему рефлекторных взаимодействий. Впервые идея нервной регуляции кроветворения и перераспределения форменных элементов крови была высказана С.П. Боткиным. Позднее это положение получило дальнейшее развитие в разнообразных методических условиях и было экспериментально подтверждено В.Н. Черниговским и А.Я. Ярошевским. Эти авторы показали наличие двусторонних связей кроветворных органов с центральными структурами нервной системы, следовательно, возможно существование безусловно-рефлекторных регулирующих механизмов работы этих органов. В настоящее время доказано наличие и условно-рефлекторного механизма регуляции гемопоэза. Т.о., гемопоэз может регулироваться как безусловнорефлекторно, так и условнорефлекторно.
Стенка желточного мешка (на 2-3й неделе внутриутробного развития)
Стволовая клетка крови мигрирует
1. Селезенка (с 1й недели эмбрионального развития) универсальный орган кроветворения
2. Печень (с 3-4-5й недели эмбрионального развития) бласты, грануло- и мегакариоциты
3. Тимус (с 7-8й недели эмбрионального развития) - лимфоциты
4. Лимфатические узлы (с 9-10й недели эмбрионального развития) эритроциты, Т- и В-лимфоциты, гранулоциты
5. Красный костный мозг (с 12й недели эмбрионального развития и в постнатальной жизни) является центральным органом кроветворения, обеспечивает универсальный гемопоэз
ритроциты
Тромбоциты
Лейкоциты
Агранулоциты:
Моноциты
Лимфоциты
Гранулоциты:
Нейтрофилы
Базофилы
Эозинофилы
Красный костный мозг (миелоидная ткань)
Тимус
- Образование лимфоцитов
- Образование плазмоцитов
- Удаление клеток и продуктов их распада
Лимфоидная ткань миндалин и кишечника
Лимфатические узлы
Селезенка
Форменные элементы крови
Органы гемопоэза
(Лимфоид-ная ткань)
Регуляция эритропоэза
Гипоксия
1)усиливает пролиферацию клеток-предшественников эритроидного ряда и всех готовых к делению эритробластов;
2)ускоряет синтез Hb во всех эритроидных клетках и ретикулоцитах;
3)ускоряет образование ферментов, участвующих в формировании гема и глобина;
4)усиливает кровоток в сосудах красного костного мозга, увеличивает выход в кровь ретикулоцитов
Почки (уровень оксигенации почек)
Сам эритропоэз
Эритропения
приводит к анемиям
Эритроцитоз
Возникает истинный (абсолютный) и относительный
Обеспечивается:
- В 12 + внутренний фактор Касла (предохраняет от расщепления ферментами пищеварительных соков);
- В 9 (фолиевая кислота);
- В 6 (пиридоксин) участвует в образовании гема;
- Вит. С поддерживает все этапы эритропоэза;
- Вит. Е (α-токоферол) защищает мембрану эритроцитов от перекисного окисления, т.е. от гемолиза;
- В 2 регулирует скорость окислительно-восстановительных реакций (гипорегенеративная анемия)
Необходимы для образова-ния нуклео-протеинов, деления и созревания ядер клеток
Гипоксемия
Возбуждение от хеморецепторов сосудов передается через центростремительные нервы к стволовой части мозга
Активация центров симпатической нервной системы
Активация симпато-адреналовой системы
Повышенный выброс адреналина (медиатора симпатической нервной системы)
Под действием симпатических влияний рефлекторно происходит повышенный выброс эритроцитов из селезенки (емкостные сосуды)
Регуляция гемопоэза (эритропоэза)
Гипоксемия
Хеморецепторы
ЦНС
Гипоталамус
ЦНС
Гипофиз
Тропные гормоны (АКТГ, СТГ)
Железы внутренней секреции (щитовидная железа, надпочечники)
Гормоны
Ствол мозга
Депо эритроцитов (селезенка)
Выброс эритроцитов
Увеличение напряжения О 2 крови
Усиление эритропоэза
Красный костный мозг
Продукты распада эритроцитов
Почки, печень
Эритропоэтины
Гуморальный путь регуляции
Нервный путь регуляции
Регуляция лейкопоэза
Возмущающие факторы (a , b , c , d , e , f )
Рецепторы сосудистой системы, болевые рецепторы
ЦНС
Гипоталамус
Гипофиз выделяет гормоны
Симпатическая нервная система
АКТГ
СТГ
Надпочечники
Глюкокортикоиды
Красный костный мозг и другие органы лейкопоэза
Количество лейкоцитов
Лейкопоэтины
Почки, печень
Loading...