Челябинская государственная медицинская академия Кафедра гистологии, цитологии и эмбриологии

Лекция

Кроветворение. Эмбриональное кроветворение. Центральные органы кроветворения и иммуногенеза

2002

Список слайдов

1.Тимус (схема) 324

2.Тимус. Тельце Гассаля 377

3.Костный мозг (схема) 333

4.Костный мозг 332

5.Костный мозг (красный и желтый) 334

6.Инволюция тимуса с редукцией паренхимы и инверсией слоев (при аппендиците) 383

7.Тимус здорового ребенка 376

8.Т-зона лимфатического узла (нестимулированного) со слабой бласттрансформацией 385

9.Т-зона лимфатического узла иммунизированной мыши с сильной бласттрансформацией и активными посткапиллярными венулами 386

10.Тельце Гассаля в тимусе физиологически незрелого ребенка 381

11.Тимус новорожденного ребенка при задержке внутриутробного развития 380

12.Мозговое вещество тимуса с лимфоцитами и макрофагами, интердигитирующими и эпителиальными клетками мыши 379

13.Кора тимуса с лимфоцитами и эпителиальными клетками 378

14.Инволюция тимуса 382.

15.Тельце Гассаля (схема) 331.

16.Схема кроветворения 334.

План

1.Современное представление о стволовой клетке

2.Характеристика эмбрионального гемопоэза

3.Строение и функциональное значение ретикулярной ткани

4.Классификация органов кроветворения и иммуногенеза

5.Морфофункциональная характеристика центральных органов кроветворения и иммуногенеза

6.Характеристика морфологически неидентифицируемых стадий гемопоэза

7.Характеритиска эритроцитопоэза

8.Характеристика гранулоцитопоэза

9.Характеристика тромбоцитопоэза

10.Характеристика моноцитопоэза

Последние годы существенно изменили наше представление о генезе клеток крови. Еще в начале прошлого столетия великий русский ученый Максимов высказал предположение о том, что все клетки крови развиваются из одной родоначальной. Только в середине 20 столетия эта гипотеза нашла подтверждение. Приоритет в научном обосновании наличия родоначальной клетки крови принадлежит канадским ученым Тиллу и Мак Куллаху, которые провели эксперимент на белых мышах. Они взяли три группы животных. Первая группа была интактной, а две другие группы мышей были облучены смертельной дозой с целью убить собственную кроветворную ткань. Затем, они взяли суспензию костного мозга интактных животных и ввели внутривенно ее животным второй группы. Через некоторое время в селезенке животных второй группы были обнаружены многочисленные колонии, которые представляли собой скопления однородных клеток, находящихся на разной стадии дифференцировки. При этом они обнаружили эритроцитарные, гранулоцитарные, тромбоцитарные и другие колонии. Затем Тилл и Мак Куллах взяли клетки одной колонии и ввели их животным третьей группы, у которых через некоторое время в селезенке они вновь обнаружили различные колонии. Эти данные, с одной стороны, доказывали, что в каждой колонии есть одна или несколько каких-то клеток, которые могут развиваться в разных направлениях и давать начало различным клеткам крови. По количеству этих колоний можно судить о количестве гемопоэтических клеток. Эти клетки получили название стволовых клеток крови.

Впервые эти клетки дифференцируются в стенке желточного мешка из мезенхимы. Это подтвердили путем удаления или выжигания желточного мешка у зародышей ряда видов животных. Затем стволовые клетки мигрируют в печень, селезенку и костный мозг. В дальнейшем костный мозг сам является поставщиком стволовых клеток.

На сегодняшний день отсутствует точная характеристика стволовых клеток крови, но с помощью многочисленных методов исследования, в том числе гистохимических, иммунологических, электронномикроскопических, иммуноморфологических методов, метода культивирования и других методов исследования, составлен фоторобот «кандидата» в стволовые клетки. Эти клетки напоминают малый или средний лимфоцит. Стволовые клетки округлой формы, размером 8-10 мкм. Ядро стволовой клетки крупное, круглое или почкообразное, содержит одно или два ядрышка. Для этих клеток характерно высокое ядерно-цитоплазматическое отношение (ядро преобладает над цитоплазмой). Ободок цитоплазмы узкий, окрашивается в голубой цвет. При электронной микроскопии обнаруживается только несколько небольших митохондрий и многочисленные свободные рибосомы. Остальные органоиды отсутствуют.

Стволовые клетки лежат главным образом в костном мозге (около 90%), около 10% стволовых клеток находится в селезенке и только 1% -находится в периферической крови.

Повышение активности кортикостероидов вызывает увеличение стволовых клеток крови.

Стволовые клетки способны к митотическому делению, но характеризуются невысокой пролиферативной активностью. Установлено, что только 10% стволовых клеток одномоментно находится на стадии синтеза ДНК, то есть готовится к делению. Остальные стволовые клетки (90%) находятся в состоянии покоя, то есть в периоде Go или в длительном периоде G1. При регенерирующем кроветворении стволовые клетки пролиферируют более активно. Леток может протекать по трем вариантам: симметричное деление (образуются в результате каждого деления две новых стволовых клеток), ассиметрично (в результате деления образуется одна стволовая клетка и одна полустволовая клетка). В ряде случаев стволовая клетка делится на две полустволовые клетки. Таким образом, стволовые клетки способны поддерживать численность своей популяции.

Для стволовых клеток крови характерен, как и для всех камбиальных клеток, аутосинтетический тип обмена веществ, то есть они ничегно не продуцируют для нужд организма, а все синтезируемые вещества идут на собственные нужды, связанные с процессами воспроизводства и дифференцировки.

Стволовые клетки обладают полипотентностью, то есть способны дифференцироваться во все виды клеток крови.

Стволовые клетки способны стареть, о чем свидетельствует тот факт, что с возрастом стволовые клетки совершают меньшее число делений. Так, если у эмбриона стволовая клетка может совершать 84 деления, то у новорожденного – 56 раз, а у взрослого- всего 8 раз. Кроме того, эмбриональные стволовые клетки обладают большей радиорезистентностью к действию многих экстремальных факторов благодаря тому, что в их цитоплазме преобладает гетерохроматин и кроме того они находятся в хорошо защищенных ячейках кости, чем стволовые клетки взрослого человека.

В настоящее время существует две точки зрения относительно их образования. Ряд ученых считают, что стволовые клетки образуются в эмбриональном периоде, а затем расходуются в процессе жизнедеятельности организма. Другие ученые считают, что стволовые клетки могут образовываться на протяжении всей жизни.

Процесс кроветворения (гемопоэз) на различных этапах жизни индивидуума протекает различно. В течение эмбрионального развития и последующей жизни происходит неоднократная смена органов кроветворения.

Эмбриональное кроветворение.

Впервые очаги кроветворения возникают в конце второй начале третьей недели эмбриогенеза в стенке желточного мешка и других внезародышевых органах (хорионе, пупочном канатике).

В мезенхиме внезародышевых органов происходит образование кровяных островков, которые отличаются в начале своего развития только более плотным расположением клеточных элементов. Затем периферически расположенные клетки кровяного островка вытягиваются и превращаются в эндотелий первых кровеносных сосудов. Клетки, лежащие в центре кровяных островков, теряют связи, округляются и превращаются в первичные клетки крови, между которыми накапливается жидкость – плазма. Первичные клетки крови представляют собой стволовые клетки крови. Большинство стволовых клеток разносится с током крови по организму, а часть – остается в стенке желточного мешка. Эти клетки пролиферируют и дифференцируются в первичные эритробласты- мегалобласты. Мегалобласты отличаются крупными размерами и наличием крупного, круглого, компактного ядра. В результате активной пролиферации число мегалобластов существенно возрастает. В результате сморщивания ядра мегалобласты постепенно превращаются в первичные эритроциты (мегалоциты), которые характеризуются наличием остатков ядра и большими размерами. Кроме того, уже на стадии первичных мегалобластов в клетке начинает синтезироваться особый тип гемоглобина: первичный гемоглобин или примитивный гемоглобин или HbР. Этот тип гемоглобина свойственен только для желточного кроветворения. Он содержится в первичных эритроцитах до 12-ой недели. В желточном мешке кроветворение происходит в внутри сосудов и называется интраваскулярным кроветворением. В сосудах желточного мешка уже начинается образование и вторичных эритроцитов. Желточный мешок функционирует как кроветворный орган в период с конца второй недели до 5 недели эмбриогенеза включительно.

После атрофии желточного мешка на 5 недели центром кроветворения становится печень. Здесь возникают эритроциты, гранулоциты и тромбоциты. Сначала в печени образуются только первичные эритроциты, но постепенно начинают образовываться вторичные эритроциты, для которых характерно содержание уже другой разновидности гемоглобина- фетального или HbF, обладающего большей способностью связывать кислород, чем другие виды гемоглобина. С 6 недели первичные эритроциты заменяются вторичными. У новорожденного ребенка на долю HbF приходится уже только около 20%, а около 80% приходится на долю HbA, то есть гемоглобин взрослого человека. У 6 месячного ребенка этого гемоглобина становится еще меньще (около 1%), а остальное приходится на долю HbA. Именно поэтому при прочих равных условий ребенок, родившийся в 36 недель (8 месяцев), выживает существенно реже, чем ребенок, родившийся в 32 недели (7 месяцев).

Иначе говоря, по мере роста и развития плода способность его крови связывать кислород снижается. Таким образом, на ранних стадиях развития плод обладает способностью связывать кислород в достаточном количестве при наличии относительно низкого его парциального давления в крови. Эти закономерности имеют очень большое физиологическое значение: в ранние сроки беременности, когда плод особенно чувствителен к повреждающему действию гипоксии, фетальный гемоглобин обеспечивает наиболее полную утилизацию кислорода из материнской крови. В этом состоит важнейший механизм защиты плода от кислородного голодания, в том числе по причине плацентарной недостаточности.

На первом и втором месяце внутриутробного развития в периферической крови безъядерных эритроцитов почти нет. Начиная с 9 недели внутриутробного развития, в периферической крови плода появляется много незрелых клеток белой крови. Однако, на ранних стадиях эмбриогенеза в периферической крови преобладают эритроциты. К 5-ому месяцу утробной жизни выработка первичных эритроцитов прекращается, а формируются только безъядерные вторичные эритроциты. На 5 месяце появляются лимфоциты и удваивается содержание гранулоцитов. Моноцитов в эмбриональной крови практически нет. Однако обнаруживаются уже В-лимфоциты.

На смену желточному мешку приходит другой кроветворный орган – печень, которая функционирует как кроветворный орган с 5 недели и в основном продолжается до 5 месяца. Однако, частично печеночное кроветворение может сохраняться до периода новорожденности.

Установлено, что у эмбриона основная масса стволовых клеток крови локализуется в печени, поэтому в ряде крупных клиник успешно применяется пересадка аллогенной эмбриональной печени для коррекции иммунодефицитных состояний.

Печеночное кроветворение называется экстраваскулярным, так как деление клеток крови происходит в тканях, окружающих кровеносные сосуды.

На 4-ом месяце утробной жизни начинается кроветворение в селезенке. Наибольшей интенсивности процессы кроветворения здесь достигают на 5-ом месяце. В первой половине эмбрионального развития селезенка является универсальным кроветворным органом. Развитие очагов кроветворения в селезенке наблюдается позднее (на 5-7 месяце) и к концу утробного периода в селезенке развиваются только незернистые лейкоциты.

С 3-го месяца утробной жизни наблюдается образование незернистых лейкоцитов в закладках лимфатических узлов в области шейных лимфатических мешков. С 10-ой недели начинается кроветворение в тимусе сразу в лимфоидных направлениях.

В конце 3 месяца органом кроветворения становится костный мозг, который по мере угасания процессов кроветворения в печени и селезенке становится центром образования гранулоцитов и эритроцитов. Первые очаги возникают на 13-14 неделе в диафизах трубчатых костей. Несмотря на то, что к концу утробного развития формируются и начинают функционировать все кроветворные органы, периферическая кровь 8, 9 и 10 месячных плодов еще отличается от крови новорожденного ребенка. Поэтому у недоношенных детей кровь содержит меньше эритроцитов и лейкоцитов. Молодые формы лейкоцитов встречаются чаще. Содержание гемоглобина ниже. Таким образом, у недоношенных детей наряду с недостаточным развитием ряда физиологических функций крови, еще недостаточно развита и ее защитная функция.