б) Поэтому кроветворение тесно связано с таким сложным явлением, как иммуногенез.
Содержание этой темы
В этой теме мы рассмотрим следующие вопросы:
локализацию кроветворения в эмбриональном и в постэмбриональном периодах жизни;
последовательность развития всех форменнных элементов крови,
а также общие вопросы иммуногенеза.
20.1. Локализация кроветворения
20.1.1. Кроветворение у эмбриона
а) У зародыша, по мере его развития, локализация кроветворения последовательно меняется. б) Это отражается следующей схемой (см. тему 6):
20.1.1.2. Описание схемы
а) В соответствии с приведённой схемой, выделяют 3 этапа кроветворения:
б) При этом надо заметить, что данное подразделение несколько условно, поскольку
«этапы» не следуют строго друг за другом, а в значительной степени перекрываются.
I. Мезобластический этап
1. а) Впервые кроветворение начинается в стенке желточного мешка (1).
2. Периферические клетки островков уплощаются и образуют стенку первичных сосудов (2).
Полный размер
Внутрисосудистое образование первичных эритроцитов
1. Центральные клетки (3) кровяных островков
2. Образующиеся первичные эритроциты
Позднее в желточном мешке
вне сосудов ( экстраваскулярно ) образуются первичные лейкоциты (причём, только гранулоциты );
ч асть стволовых клеток (1-ой генерации) выходит в кровь и переносится в зачат о к печени.
II. Печёночный этап
1. С 6-й недели эмбрионального развития центром кроветворения становится печень.
2. Отличительные черты таковы:
б ) о бразуются все форменные элементы крови ;
в) п ри этом эритроциты
3. Наряду с клетками крови, из печени разносятся также стволовые кроветворные клетки 2-ой генерации.
III. Медуллярный этап
Кроветворные органы на медуллярном этапе.
1. Названные стволовые клетки (2-й генерации) оседают в зачатках
тимуса, лимфоузлов, селезёнки и красного костного мозга.
2. а) Все эти органы (а не только красный костный мозг, как следует из названия этапа) включаются в кроветворение на медуллярном этапе ; причём,
кроветворение в них происходит экстраваскулярно,
эритроциты (если они образуются в органе) содержат, в основном, HbF и в меньшей степени HbA ( гемоглобин взрослых);
перечисленные органы остаются органами кроветворения также после рождения.
б) Однако, как правило, суживается спектр образуемых в них клеток.
Тимус.
б) Своё антиген не зависимое с озревание они заканчива ют в тимусе.
1. а) Вначале в лимфоузлах и селезёнке образуются
все виды форменных элементов крови.
б) Такая способность сохраняется
антиген зависимом созревании В- и Т-лимфоцитов.
з десь образуются лимфатические узелки ;
в последних оседают В- и Т-лимфоциты из, соответственно, красного костного мозга и тимуса ;
п осле антигенной стимуляции соответствующие клоны лимфоцитов вступают в активную пролиферацию и в дальнейшую дифференцировку.
1. Вначале в красном костном мозгу тоже образуются все клетки крови,
а затем, как отмечалось, его начинают покидать предшественники Т-лимфоцитов.
2. Таким образом, у взрослого красный костный мозг сохраняет способность образовывать
все виды клеток крови, кроме Т-лимфоцитов,
а также предшественники Т-лимфоцитов.
3. Причём, на протяжении всего последующего онтогенеза в нём сохраняются стволовые кроветворные клетки 3-го поколения.
б) В некоторых из них видны первичные клетки крови (4). (См. также п.18.1.4.2)
20.1.2. Органы кроветворения у взрослых
Теперь уточним местоположение и основную функцию органов кроветворения у взрослого человека.
20.1.2.1. Центральные органы кроветворения
Как уже отмечалось, к центральным органам кроветворения относятся
красный костный мозг и тимус.
плоских и губчатых костей, а также эпифизов трубчатых костей.
3. а) Функция : в красном костном мозгу, как говорилось выше, происходят все стадии созревания
эритроцитов, гранулоцитов, моноцитов, тромбоцитов и В-лимфоцитов (нестимулированых).
б) Кроме того, здесь же образуются предшественники Т-лимфоцитов, которые далее мигрируют в тимус.
Тимус (вилочковая, или зобная железа) (2)
затем масса органа постепенно снижается.
3. Функция: в тимусе
о дновременно элиминируются те Т-лимфоциты, которые настроены против собственных антигенных детерминант организма.
20.1.2.2. Периферические органы кроветворения
1. Периферические органы кроветворения составляют т.н. периферическую лимфоидную систему, которая включает:
лимфоидную систему слизистых оболочек,
селезёнку (5).
2. Общая масса лимфоидной ткани во всех этих образованиях сравнима с массой печени или головного мозга.
3. Очень многочисленны компоненты лимфоидной системы слизистых оболочек:
а) глоточное лимфоидное кольцо (или кольцо Пирогова ) –
миндалина языка, две нёбные миндалины (3.А ), две трубные миндалины (3.Б), глоточная миндалина;
одиночные (солитарные) лимфатические фолликулы, а также их скопления (пейеровы бляшки) (3.В),
а) В периферической лимфоидной ткани, как уже отмечалось, оседают В- и Т-лимфоциты из центральных органов кроветворения, образуя лимфоидные узелки.
20.1.2.3. Кроветворная ткань
1. Из приведённого описания видно:
образование лимфоцитов (отвечающих за иммунный ответ) стоит несколько особняком от образования других клеток крови
2. Соответственно, выделяют два вида кроветворения:
эритроцитов, гранулоцитов, моноцитов и тромбоцитов;
созрева ние В-лимфоцит ов и начальные стадии созревания Т-лимфоцитов.
б) О её локализации только что (п. 20.1.2.2) говорилось.
И в миелоидной ткани костного мозга, и в лимфоидной ткани соответствующих органов содержатся два основных компонента.
гемопоэтические (кроветворные) клетки на разных стадиях созревания.
б) Они находятся в тесной связи с элементами стромального компонента, образующими микроокружение.
IV. Происхождение кроветворной ткани
1. О мезенхимном происхождении кроветворных клеток нам уже известно (п. 20.1.1.1).
2. а) Клетки стромального компонента (будучи разновидностью соединительной ткани) тоже имеют такое же происхождение.
б) Исключение, как уже отмечалось, составляет тимус:
здесь строма долек представлена эпителиальной тканью.
20.2. Постэмбриональный гемоцитопоэз
а) Определив, где проходят процессы кроветворения, рассмотрим теперь сами эти процессы (в постэмбриональный период онтогенеза).
б) Иными словами, рассмотрим пути дифференцировки исходных стволовых клеток в различные виды форменных элементов крови.
1. Прежде всего, из схемы можно видеть следующее. –
б) Соответственно числу разных видов форменных элементов крови, на схеме показаны
6 направлений миелопоэза и 2 направления лимфопоэза.
в) В каждом из этих путей дифференцировки различают 6 классов клеток :
I. стволовые клетки крови, II. полустволовые клетки, III. унипотентные клетки, IV. бласты, V. созревающие клетки, VI. зрелые клетки.
2. Теперь мы последовательно остановимся на различных участках приведённой схемы.
20.2.2. Гемопоэтические клетки классов I-III
20.2.2.1. Фрагмент общей схемы
20.2.2.2. Общие свойства клеток классов I-III
I. Четыре общих свойства
Приведённые на схеме гемопоэтические клетки первых трёх классов имеют следующие общие свойства.
б) Но при этом способны
попадать в кровь и после циркуляции вновь выселяться в кроветворные органы.
(Это явление называется репопуляцией ).
Морфо- логия
а) Все клетки похожи на малые лимфоциты (п. 8.3.3.3), т.е.
друг от друга морфологически не отличаются, а отличаются только по поверхностным антигенам.
б) Причина в том, что на данных стадиях дифференцировка идёт лишь на уровне генома.
Самопод- держание
Клетки классов I-III о бладают способностью к самоподдержанию : при их делениях
часть дочерних клеток полностью идентична материнским (т.е. пополняет пул клеток того класса, к которому принадлежали родительские клетки),
Образование колоний
Благодаря предыдущим свойствам (самоподдержанию и дифференцировке),
почему для многих из них используется обозначение КоЕ (колониеобразующие единицы).
II. Определение способности к образованию колоний
1. Мышей-реципиентов облучают такой дозой радиации, при которой погибают все их гемопоэтические клетки.
Замечание: п одобные колонии можно получить также в тканевой культуре.
20.2.2.3. Особенности клеток классов I, II и III
I. Класс I: стволовые клетки крови
2. При этом они являются полипотентными: могут давать начало всем форменным элементам крови.
3. На первом этапе их дифференцировки образуются полустволовые клетки двух видов :
предшественники миелопоэза и предшественники лимфопоэза.
II. Класс II: полустволовые клетки
возможности дальнейших превращений для каждой из них уже ограничена.
Олигопо- тентность
От последующих же клеток они отличаются тем, что ещё сохраняют возможность дифференцироваться не по одному, а
по двум или более различным направлениям.
Чувствитель- ность к регуляторам
Кроме того, данные клетки приобретают чувствительность к регуляторам гемопоэза, которые и определяют направление дифференцировки.
Виды полустволовых клеток
1. а) Из вышеприведённых схем следует, что к полустволовым клеткам относятся
КоЕ-ГнЭ, КоЕ-ГМ, КоЕ-МГЦЭ,
а также предшественники лимфопоэза.
(хотя способность образовывать колонии присуща всем клеткам классов I-III, в т.ч. стволовым клеткам и предшественникам миело- и лимфопоэза).
Потенции развития полустволовых КоЕ
1. В обозначениях полустволовых КоЕ буквы после чёрточки показывают, в какие клетки крови способны дифференцироваться данные КоЕ:
в нейтрофильные гранулоциты ( Гн) и в эритроциты ( Э) ;
Превращение предшественников миелопоэза в тот или иной из трёх перечисленных видов КоЕ происходит под действием регуляторов:
эритропоэтин (синтезируемый в почках, лёгких и печени) стимулирует образование КоЕ-ГнЭ,
III. Класс III: унипотентные клетки
7) предшественников В-лимфоцитов и 8) предшественников Т-лимфоцитов.
20.2.2.4. Дополнительные замечания
I. Гомобластический и гетеробластический типы кроветворения
Итак, преобразование стволовых клеток крови в унипотентные клетки включает следующие процессы:
митотические деления ; одновременно происходящее постепенное сужение потенций развития клеток.
1. Однако в обычных условиях начальные стадии гемопоэза протекают с небольшой интенсивностью, и содержание клеток классов I-III (а также класса IV) в костном мозгу очень низко.
той последней стадии, на которой клетки ещё способны делиться.
1. Напротив, в экстремальных ситуациях (на пример, после острой кровопотери)
дифференцировочные деления начальных клеток ряда ускоряются,
а расход зрелых форм увеличивается.
2. Это приводит к перераспределению соотношения клеточных форм в костном мозг у :
доля поздних форм снижается, а доля ранних форм повышается.
3. В таком случае говорят о гетеробластическом типе кроветворения:
в заметном количестве присутствуют клетки нескольких стадий.
Вместе с тем, надо понимать, что принципиальной разницы между этими «типами» кроветворения нет :
и в обоих случаях достигается стационарное состояние (т.е. постоянство количества клеток) каждой клеточной формы.
II. Особенности лимфопоэза
Дифференциация клеток по антигенной специфичности.
и результирующее образование в каждой клетке лишь одного полного гена иммуноглобулина.
2. В итоге, каждая клетка приобретает способность синтезировать и нести на поверхности
3. В силу случайности процесса геномной перестройки,
образуется большое число разных клеток, отличающихся по своей антигенной специфичности.
в красном костном мозгу и, возможно, в тимусе (если в него попадают стволовые или полустволовые клетки).
20.2.3. Гемопоэтические клетки класса IV
20.2.3.1. Фрагмент общей схемы
20.2.3.2. Свойства клеток
2,а. Здесь впервые изменяется морфология клеток (за счёт начала специфических синтезов): от клеток классов I-III (похожих на малые лимфоциты) бласты отличаются
большим размером, более светлым ядром и светлой цитоплазмой, появлением в цитоплазме первых продуктов специфических синтезов.
б) Несмотря на последнее обстоятельство, между собой (т.е. «по горизонтали» ) бластные клетки морфологическически практически неразличимы.
3. а) В отличие от предыдущих клеток, бласты не способны к самоподдержанию.
б) Это означает, что
при их делениях образуются только более дифференцированные клетки, а клетки, подобные родительским, не воспроизводятся.
20.2.4. Завершающие стадии миелопоэза
20.2.4.1. Общая характеристика
Множест- венность промежуточ- ных форм
а) Класс V гемопоэтических клеток почти в каждом из 6 направлений миелопоэза представлен не одной клеточной формой,
а целым рядом последовательно переходящих друг в друга клеток.
б) Потому-то он и обозначается как класс созревающих клеток (п. 20. 2.1).
Морфология
а) Причём, здесь уже имеются чёткие морфологические отличия:
б) Таким образом, каждая из многочисленных гемопоэтических клеток класса V, в принципе, может быть морфологически идентифицирована. (Хотя на практике для этого требуется достаточно большой опыт.)
Результат созревания
В конечном счёте, дифференцировка клеток V приводит к образованию дифференцированных клеток, т.е. клеток класса VI, или
зрелых форменных элементов крови.
I. Клетки класса V (созревающие клетки)
Фрагмент общей схемы
Х а р а к т е р и с т и к а к л е т о к
а) Проэритробласт
1. На стадии проэритробласта в ядре клетки интенсивно синтезируются глобиновые мРНК.
2. В цитоплазме начинают накапливаться рибосомы, что обуславливает её некоторую базофилию.
б) Базофильный эритробласт
1. а) На следующей стадии количество рибосом в цитоплазме становится очень значительным.
1. а) Затем создаётся ситуация, когда в цитоплазме присутствуют одновременно
и базофильные компоненты ( рибосомы ), и оксифильные (новосинтезированный гемоглобин ).
б) В норме именно они преобладают среди клеток данного ряда.
г) Оксифильный эритробласт
1. а) Далее
б) Потому цитоплазма оказывается оксифильной, т.е. розовой при обычном методе окраски.
2. а) Размер клетки и объём ядра уменьшаются. б) При этом ядро уплотняется (становится гиперхромным ).
3. Способность к делениям, как сказано, утрачивается.
II. Клетки класса VI (зрелые клетки)
(окраска крезиловой синькой)
1. На стадии ретикулоцита клетка у млекопитающих уже не имеет ядра.
ор ганеллы, участвующие в синтезе белка ( свободные рибосомы), и
митохондрии.
3. Часть ретикулоцитов выходит из красного костного мозга в кровь.
Теряя зернисто-сетчатую субстанцию, т.е. освобождаясь от всех органелл,
клетка превращается в эритроцит.
I. Фрагмент общей схемы
1. Промиелоциты (нейтрофильные, эозинофильные и базофильные) ещё друг от друга практически не отличаются :
нейтрофильные
эозинофильные
базофильные
2. Все они имеют следующие признаки:
3. По наличию последних промиелоциты отличаются от прочих гемопоэтических клеток.
Специфические гранулы
1. На стадии миелоцитов в цитоплазме, кроме первичных, появляются и вторичные гранулы (п. 8.3.2.1), специфические для каждого из трёх типов клеток:
мелкие, окрашиваются в лиловый цвет, содержат лизоцим, фагоцитины и др. антибактериальные вещества ;
содержат ферменты инактивации ряда веществ ;
содержат гепарин, гистамин и пр.
2. а) Таким образом, на данной стадии клетки уже отличаются друг от друга (по типу вторичных гранул).
1. а) Ядра у миелоцитов по-прежнему округлые.
б ) Дальнейшее же созревание клеток проявляется, главным образом, в изменении структуры и формы ядра.
последние клетки гранулоцитопоэтических рядов, способные делиться.
3. Как полихроматофильные эритробласты, в норме они являются
преобладающим типом среди клеток соответствующего ряда.
II,в-д. Клетки завершающих стадий развития
нейтрофильные
эозинофильные
базофильные
(обычно не различимы)
нейтрофильные
эозинофильные
базофильные
нейтрофильные
эозинофильные
базофильные
1. Все эти клетки имеют ряд общих свойств:
не делятся, обнаруживаются в крови, содержат ядро специфической формы.
2. При этом обнаруживаемые в крови метамиелоциты называются юными гранулоцитами.
у метамиелоцитов она бобовидная,
у палочкоядерных клеток ядро похоже на толстую изогнутую палочкубез перемычек;
у сегментоядерных клеток ядро состоит из нескольких сегментов, разделённых узкими перетяжками.
Фрагмент общей схемы
Х а р а к т е р и с т и к а к л е т о к
V. Созревающие клетки
VI. Зрелые клетки
В отличие от промоноцита, в зрелом моноците
I. Созревающие клетки класса V
Фрагмент общей схемы
Характеристика клеток
1. При переходе от мегакариобласта к промегакариоциту ядро становится полиплоидным (п. 4.2.2.4).
2. а) Поэтому объём ядра и клетки в целом значительно увеличивается.
б) Это позволяет легко обнаружить данные клетки (и зрелые мегакариоциты) среди гемопоэтических клеток.
3. В ядре появляются относительно глубокие вырезки (incisurae).
1. В мегакариоците сегментация ядра выражена ещё сильней, так что ядро как будто разбивается на несколько глобул неравного размера (отчего клетку часто называют многоядерной ).
2. А в цитоплазме появляется демаркационная мембранная система (вид им ая под электронным микроскопом):
(В связи с этим, последние правильней называть тромбопластинками).
II. Зрелые форменные элементы класса VI
2. Остающаяся ядросодержащая часть мегакариоцита может
локализацию кроветворения в эмбриональном и в постэмбриональном периодах жизни;
последовательность развития всех форменнных элементов крови,
