Избранные лекции по гистологии и эмбриологии (Сутулова Н.С

которой заключается в защите организма от всего генетически чужерод­ ного. Свои функции лимфоциты осуществляют вне кровеносного русла, но, в отличие от других лейкоцитов, лимфоцит может несколько раз по­ кидать кровеносное русло и вновь возвращаться в него. Более подробно эти вопросы будут изучаться в частной гистологии при изучении темы: “Органы кроветворения и иммунной защиты”. Сейчас лишь скажем, что функционально лимфоциты подразделяются на две группы - Т-лимфоциты

иВ-лимфоциты.

Т-лимфоциты - это лимфоциты, развивающиеся в тимусе, тимус-

зависимые лимфоциты. Источником образования Т-лимфоцитов являются предшественники, поступающие в тимус из костного мозга. Из тимуса Т- лимфоциты выносятся током крови, циркулируют в крови или оседают в специальных (тимус-зависимых зонах) других лимфоидных органов (лим­ фатических узлах, селезенке). В процессе иммунного ответа Т-лимфоци­ ты активируются, размножаются и дифференцируются в несколько под­ типов Т-лимфоцитов: 1) Т-лимфоциты - киллеры (убийцы), являются эффекторными клетками клеточного иммунитета, они убивают опухолевые клетки или клетки, пораженные вирусом, или осуществляют отторжение трансплантанта. 2) Т-лимфоциты - памяти - это клетки, которые при пер­ вой встрече с чужеродным антигеном никакого участия в иммунной реак­ ции не принимают, но хранят информацию об этом антигене длительное время (десятилетия). При повторной встрече с тем же самым антигеном они быстро активируются, размножаются, и в результате образуется большое число киллеров, быстро убивающих чужеродную клетку. 3) Т- лимфоциты - хеллеры (помощники) оказывают активирующее влияние на В-лимфоциты и Т-киллеры. 4) Т-лимфоциты - супрессоры тормозят им­ мунную реакцию или подавляют ее.

В-лимфоциты образуются у птиц в бурсе (сумке фабрициуса), а у человека, вероятнее всего, в костном мозге. Эти лимфоциты осуществля­ ют гуморальную реакцию иммунитета, в процессе которой так же акти­ вируются, размножаются в дифференцируются в плазматические клетки. Последние секретируют иммуноглобулины или антитела. Более подробно описание различных видов лимфоцитов их участие в иммунных реакциях можно прочитать в лекции на тему: “Морфологические основы иммунных реакций”.

Моноциты - это агранулоциты, самые крупные из всех форменных элементов крови. Их диаметр 12-20 мкм, ядро бобовидной формы, цито­ плазма слабо базофильна, содержит азурофильную зернистость (лизосо^- мы). На долю моноцитов приходится 6-8% всех лейкоцитов, что вы нор­ ме составляет от 200 до 600 моноцитов на 1 мкл крови. Моноциты поки­ дают кровяное русло и в соединительной ткани дифференцируются в макрофаги.

Как уже отмечалось выше, различные цифровые показатели крови могут изменяться при заболеваниях и потому имеют диагностическое значение. Количественные соотношения различных форменных элемен­

11

тов крови называют Гемограммой или формулой кровй. Процентное соот­ ношение различных лейкоцитов *лейкоцитарной формулой.

Гемограмма. Количество эритроцитов - 4,5-5,5х1012 на 1 литр у мужчин, 3,7-4,9x10 12 на 1 литр - у женщин. Ретикулоциты составляют 4- 8% 0. Количество кровяных пластинок 20Q-300x 109 на 1 литр крови.

Изменения лейкоцитарной формулы могут носить различный ха­ рактер. Например, при аллергических реакциях, глистных инвазиях уве­ личивается число эозинофилов - эозинофилия. Возможны изменения в лейкоцитарной формуле, касающиеся соотношения между зрелыми и нез­ релыми формами нейтрофилов. В одном случае в периферической крови оказывается больше, чем в норме процентное содержание незрелых ней­ трофилов (палочкоядерных и юных) при снижении числа зрелых (сегмен­ тоядерных). В других увеличивается число зрелых форм при снижении незрелых. Увеличение процентного содержания незрелых форм получило название сдвига лейкоцитарной формулы влево, так как юные и палочко­ ядерные формы нейтрофилов принято по формуле записывать слева (нап­ ример, Ю -3%, П-18%, С-50% ). Увеличение числа зрелых сегментоядер­ ных) форм нейтрофилов при снижении числа незрелых форм называется сдвигом вправо, так как сегментоядерные формы принято записывать справа (например, Ю -0%, П-1%, С-70%). Сдвиг влево говорит об акти­ вации регенерации, и то, и другое говорит о снижении защитных сил ор­ ганизма. Приведу еще некоторые термины, употребляемые для обозначе­ ния изменений количественных показателей крови. Недостаточное содер­ жание эритроцитов - эритроцитопения или анемия. Повышенное содер­ жание эритроцитов - эритроцитоз. Пониженное содержание лейкоцитов - лейкопения, повышенное - лейкоцитоз. Недостаточное содержание кровя­ ных пластинок - тромбоцитопения. Появление в периферической крови большего количества эритроцитов неправильной, аномальной формы - по* икилоцитоз, появление заметного числа эритроцитов меньших или боль­ ших размеров - анизоцитоз.

Особенности гемограммы и лейкоцитарной формулы у детей. Ко­ личество эритроцитов у новорожденного выше, чем у взрослого и Дости­ гает до 7,5 млн в 1 мкл, в среднем 6 млн. Примерно со 2-го дня начина­ ется постепенное снижение количества эритроцитов, к 10-14 дню жизни уровень эритроцитов достигает нормы взрослого и продолжает снижаться дальше. Минимальная концентрация эритроцитов отмечается обычно на 3-6 месяце. Эта, так называемая физиологическая анемия считается нор­ мой. Затем концентрация эритроцитов начинает нарастать и достигает уровня взрослого обычно к периоду полового созревания. В течение 1-й

12

недели жизни наблюдается анизоцитоз, с преобладанием макроцитов. У детей до 2-х лет повышено содержание ретикулоцитов до 4% . У детей школьного возраста их количество становится близким по показателям у взрослых (до 1%). У новорожденных в периферической крови присутст­ вуют ядросодержащие предшественники эритроцитов. В первые 3-4 дня из концентрация составляет 500-600 клеток в 1 мкл, в последующие дни их количество снижается, однако единичные ядросодержащие эритроци­ ты встречаются в крови здоровых детей до 7 с половиной месяцев.

Количество лейкоцитов у новорожденных колеблется в широких пределах, но всегда больше, чем у взрослого - от 10 до 30 тыс., в сред­ нем, 20 тыс. в 1 мкл. В первые часы жизни их количество, как правило, несколько увеличивается, а затем, в течение 1-2-х дней падает примерно до 15 тыс. К 5-12 дням жизни эта цифра снижается до 9-12 тыс. и к 1416 годам доходит до уровня взрослого.

Лейкоцитарная формула также изменяется. У новорожденных со­ отношение между нейтрофилами и лимфоцитами такое же как у взрос­ лых. Затем количество нейтрофилов быстро убывает, а количество лим­ фоцитов, наоборот, увеличивается. Примерно к 4-му дню количество ней­ трофилов и лимфоцитов становится примерно равным - “первый физио­ логический перекрест лейкоцитов”. Количество лимфоцитов и далее про­ должает увеличиваться, а количество нейтрофилов снижаться, что приво­ дит к тому, что количество лимфоцитов достигает 65% , а количество нейтрофилов - 25% , Затем, начиная с конца 2-го года, количество ней­ трофилов начинает расти, а количество лимфоцитов снижаться, что при­ водит к повторному равновесию между лимфоцитами и нейтрофилами - “второй физиологический перекрест лейкоцитов”, который отмечается примерно в 4-х-летнем возрасте. Дальше количество нейтрофилов про­ должает увеличиваться, а количество лимфоцитов снижаться, и соотно­ шение, характерное для взрослого достигается к периоду половой зрело­ сти.

У ребенка первого года жизни отмечается сдвиг лейкоцитарной формулы влево, причем, в периферической крови циркулируют не только метамиелоциты (юные), но и миелоциты.

13

Возрастные изменения процентного содержания лимфоцитов и нейтрофилов в зависимости от возраста

%

14

2. ГЕМОЦИТОПОЭЗ И ИММУНОЦИТОПОЭЗ

Различают эмбриональный гемоцитопоэз (развитие форменных элементов крови во внутриутробном периоде), когда развивается кровь как ткань, и постэмбриоиальный гемоцитопоэз или физиологическая реге­ нерация крови.

Эмбриональный гемоцитопоэз.

Становление кроветворения в онтогенезе проходит в 3 основных этапа: мезобластический, гепато-тимолиенальный и медулярный.

Мезобластический этап. Первые клетки крови появляются не в те­ ле зародыша, а вне его, в мезенхиме желточного мешка на 13 день разви­ тия. Первыми признаками кроветворения являются кровяные островки - очаги скопления мезенхимных клеток. В дальнейшем развитии мезенхим­ ные клетки, расположенные по периферии островка, вытягиваются, удли­ няются, формируя стенку кровеносного сосуда, то есть превращаются в эндотелиальные клетки. Центрально расположенные клетки мезенхимы, наоборот, втягивают свои отростки, округляются и становятся взвешен­ ными в скапливающейся здесь жидкости, то есть превращаются в первич­ ные клетки крови.

В кровяных островках развитие клеток крови происходит интраваскулярно (внутри кровеносного сосуда), здесь практически образуются только эритроциты. Первичные эритроциты значительно отличаются от эритроцитов крови взрослого человека (нормоцитов). Первоначально об­ разуются первичные эритроциты, характеризующиеся базофильной цито­ плазмой и крупными размерами (до 18 мкм в диаметре). Их называют мегалобластами, далее в цитоплазме накапливается гемоглобин (фетального типа), и эритробласт становится оксифильным, иногда выделяют проме­ жуточную стадию полихроматофильного эритробласта. Ядра эти клетки теряют редко, и безъядерные первичные эритроциты (мегалоциты) появ­ ляются на этом этапе кроветворения редко, их количество начинает пре­ обладать над ядерными формами лишь с 3 месяца.

Мезобластический этап кроветворения представляет интерес в связи с тем, что иногда мегалобластический тип развития эритроцитов вновь возникает в постнатальном периоде у взрослого человека при зло­ качественном малокровии.

К концу мезобластического периода в желточном мешке начинает­ ся развитие по номобластическому типу с образованием вторичных эри­ троцитов (нормоцитов), размеры которых близки к размерам эритроцитов взрослого человека. В желточном мешке образуется и некоторое количес­ тво гранулоцитов, однако, они образуются экстраваскулярно, вокруг со­ судов.

Но не все первичные клетки, образующиеся в кровяном островке из мезенхимных клеток, дифференцируются в эритробласты, часть их превращается в стволовые гемопоэтические клетки, и последние расселя­ ются по другим органам кроветворения (печень, селезенка, костный

15

мозг). Полагают, что стволовые клетки крови появляются у человека в желточном мешке на 13 день развития.

Гепато-тимолиенальный период, начиная со 2 месяца внутриутроб­ ного развития, функция кроветворения во все большей степени берет на себя печень, а с 3 месяца она становится основным кроветворным орга­ ном. К 5 месяцу активность кроветворения затихает и полностью прекра­ щается к концу внутриутробного периода.

Кроветворение в печени происходит на начальных стадиях интраваскулярно, но вскоре сменяется экстраваскулярным типом. Источником образования клеток крови являются стволовые клетки, мигрировавшие из желточного мешка. В печени развиваются эритроциты (нормоциты), гранулоциты и мегакариоциты.

На 8 неделе развития стволовые клетки начинают заселять тимус, и здесь начинается развитие Т-лимфоцитов. В дальнейшем они расселя­ ются, в тимусзависимые зоны лимфатических узлов и селезенки. Актив­ ное кроветворение в селезенке начинается в 5 месяца. Здесь происходит развитие эритроцитов, гранулоцитов и мегакариоцитов. Лимфопоэз в этот период незначителен. К 7 месяцу, наоборот, эритропоэз, гранулоцитопоэз и мегакариоцитопоэз резко снижается, а лимфопоэз усиливается и сохраняется в постнатальной жизни. Таким образом, в период 5-7 ме­ сяцев внутриутробной жизни селезенка является универсальным орга­ ном кроветворения, то есть в ней образуются все форменные элементы крови, но в дальнейшем она становится только органом лимфопоэза. Лимфатические узлы закладываются в большинстве своем на 3 месяце внутриутробной жизни. На ранних этапах в них наблюдается, как и в се­ лезенке, эритропоэз, гранулоцитопоэз и мегакариоцитопоэз, но очень ско­ ро этот тип кроветворения сменяется лимфопоэзом. Массовое заселение лимфатических узлов Т- и В-лимфоцитами начинается с 16 недели.

Медулярный этап кроветворения. На 5 месяце внутриутробной жизни основным органом кроветворения становится красный костный мозг, и эта функция сохраняется им на протяжении всей жизни. .В крас­ ном костном мозге образуются все элементы крови. Часть стволовых кле­ ток сохраняется в недифференированном состоянии на протяжении всей жизни и является источником развития клеток крови и соединительной ткани. В костном мозге есть два типа стволовых клеток: стволовые клет­ ки крови и стволовые клетки клеток-механоцитов, являющиеся источни­ ком образования клеток соединительной ткани - рекулярных клеток, фибробластов, остеобластов, хондробластов и др., есть мнение, что часть фибробластов является потомками стволовой клетки крови.

Постэмбриональный гемопоэз - физиологическая регенерация кро­ ви. Форменные элементы (клетки) крови живут непродолжительный срок и погибают. Так, гранулоциты циркулируют в крови в среднем около 9 часов, такой же срок живут кровяные пластинка, дольше всех живут эритроциты (около 100 дней). В каждое мгновение в организме погибает огромное количество форменных элементов крови, но их число у здоро­ вого человека поддерживается в определенных пределах (гомеостаз - пр-

16

2 класс также полипотентные, но частично детермированные полустволовые клетки. Полустволовых клеток два типа: полустволовая клетка-предшественница миелоиоэза и полустволовая клеткапредшест­ венница лимфопоэза. Обе они отличаются от стволовой тем, что уже час­ тично детерминированы: из клетки-предшественницы миелопоэза лимфо­ цит образоваться не может, а из клетки-предшественницы лимфопоэза никогда не образуется эритроцит или гранулоцит, или другая какая-либо клетка миелопоэза В то же время обе они полипотентны, так как из клет- ки-предшеетвеннлицы миелопоэза может образоваться эритроцит, грану­ лоцит, моноцит, кровяная пластинка, а из клетки-предшественницы лим­ фопоэза может образоваться либо Т-, либо В-лимфоцит.

3 класс - унипотентные клетки-предшественницы для каждого вида форменных элементов крови. Они так и называются: клетка-предшест­ венница эритроцита, клетка-предшественница гранулопоэза и т.д. Все эти клетки обладают чувствительностью к определенному поэтину.

Поэтинами называют вещества, воздействующие на чувствитель­ ные к ним клетки-предшественницы, стимулирующие эти клетки к даль­ нейшим преобразованиям в определенном направлении. Унипотентные клетки-предшественницы называют еще по типу поэтина, к которому они чувствительны: эритопоэтин-чувствительные, гранулопоэтин-чувствитель- ные, тромбоцитопоэтин-чувствительные, моноцитопоэтин-чувствитель- ные, Т-лимфоцитопоэтин-чувствительные, В-лимфоцитопоэтин-чувстви- тельные клетки. Из всех поэтинов хорошо известен лишь эритропоэтин, он образуется в Пичке. Все остальные в значительной печени гипотетич­ ны. Полагают, что они образуются при разрушении соответствующих форменных элементов. Например, при разрушении нейтрофильного гра­ нулоцит образуется поэтин, стимулирующий образование новых нейтро­ филов, то есть этот поэтин воздействует на чувствительную к нему клет­ ку, и она начинает свой путь развития и образования новых нейтрофи­ лов.

4 класс - бластов: эритробласт, миелобласт, моноцитобласт, мегакариобласт, Т-лимфобласт, В-лимфобласт.

Все четыре перечисленных класса клеток морфологически нерас­ познаваемы. Все они способны к делению, но имеют уже ограниченную способность к самоподдержанию, кроме стволовых, причем эта способ­ ность уменьшается от класса к классу. Например, унипотентные клеткипредшественницы могут делиться всего несколько раз, после чего перехо­ дят в следующую стадию.

5 класс - созревающих и 6 - зрелых клеток. Эти два класса морфо­ логически распознаваемы. Далее будет дано более подробное описание стволовых клеток и развитие конкретных видов форменных элементов. Стволовые кроветворные клетки - это полипотентные клетки, являющие­ ся источником образования всех форменных элементов крови. Впервые они обнаруживаются на 13 день развития в желточном мешке и оттуда расселяются по всем развивающимся органам кроветворения. У взросло­ го человека стволовые клетки крови содержатся в красном костном мозге

18

( 1:1000). и в небольшом количестве могут циркулировать в периферичес­ кой крови. Эти клетки морфологически неидентифицируются, их сущест­ вование доказывается следующими опытами. Если подвергнуть экспери­ ментальное животное, например, мышь, облучению в смертельной дозе, чтобы разрушить всю кроветворную ткань, а затем ввести этому живот­ ному взвесь клеток какого-то кроветворного органа, например, костного мозга от другой мыши, предпочтительно генетически идентичной, то, ес­ ли в этом органе есть стволовые клетки, они осядут в строме облучен­ ных кроветворных органов репициента и дадут новые очаги кроветворе­ ния. Количество таких очагов будет зависеть от количества стволовых клеток. Особенно хорошо эти очаги видны в селезенке и получили назва­ ние колоний, а клетки, дающие начало образованию таких колоний - ко­ лониеобразующих единиц или КОЕ. Гистологическое исследование таких колоний показало, что они содержат развивающиеся эритроциты, грану­ лоциты, а иногда и мегакариоциты. Сразу возник вопрос: не являются ли все эти клетки потомками одной и той же полипотентной (способной раз­ виваться в разных направлениях) клетки. Ответ на этот вопрос был по­ лучен в следующем эксперименте: если клетки, способные к пролифера­ ции (размножению), подвергнуть облучению в такой дозе, которая не приводит к остановке пролиферации, но может повредить отдельные хро­ мосомы, то в результате меняется форма отдельных хромосом, что можно увидеть с помощью микроскопа. Поскольку повреждение хромосом носит случайный характер, ее изменение всегда бывает уникальным. При этом образуются клетки, отличающиеся друг от друга по особенности какой-то хромосомы, и если эта клетка будет делиться, то все ее потомки будут иметь точно такую же хромосому. Этот метод получил название хромо­ сомного маркирования.

В результате этих экспериментов было доказано, что все клеткиколонии являются потомками одной и той же клетки (образуют клан), так как все они имеют один и тот же хромосомный маркер. Далее было доказано, что и моноциты, и лимфоциты развиваются из той же полипо­ тентной стволовой кроветворной клетки. Подобными и многими другими экспериментами было доказано: во-первых, само существование стволо­ вых клеток, во-вторых, их первое возникновение в желточном мешке и в- третьих, их наличие у взрослого человека в костном мозге и в крови, что объясняется их рециркуляцией.

Стволовые клетки - это самоподдерживающая популяция. Это зна­ чит, что новые стволовые клетки в организме за счет каких-либо других клеток образоваться не могут. Все они являются потомками тех, что об­ разовались в желточном мешке. Иначе говоря., стволовые клетки имеют выход, но не имеют входа. Главное отличие стволовых клеток заключает­ ся в практически неограниченной способности к самообновлению в тече­ ние всей жизни индивидуума. То есть стволовые клетки имеют неограни­ ченные возможности размножения, но размножаются у взрослого челове­ ка чрезвычайно редко. В норме физиологическая регенерация крови про­ исходит за счет размножения клеток следующих стадий развития. Ство-

1Q

ловые же клетки размножаются и вступают в дальнейшую дифференци­ ровку только в экстремальных условиях, например, после большой кровопотери.

Следующей чертой этого ряда является способность клеток чувст­ вовать каким-то образом свой пул, то есть количество стволовых клеток в организме поддерживается в определенных границах, их число не меня­ ется, стволовые клетки делятся столько, сколько необходимо для поддер­ жания пула (самоподдерживающаяся популяция). Механизм этого явле­ ния окончательно не установлен, но есть предположение, что при деле­ нии стволовой клетки образуются две неодинаковые клетки: одна стволо­ вая и вторая полустволовая. Полустволовая продолжает размножаться, и потом ее потомки вступают в дифференцировку, а стволовая остается в пуле, и, таким образом, число стволовых клеток не уменьшается. Стволо­ вые клетки находятся вне митотического цикла, в периоде Gq, но способ­ ны вернуться в митотический цикл при необходимости. Обмен веществ в клетках очень низкий. Морфологически эти клетки близки к малым лим­ фоцитам. Они имеют те же размеры, около 8 мкм в диаметре, так же, как и малые лимфоциты характеризуются узким ободком цитоплазмы во­ круг ядра. В отличие от малых лимфоцитов, хроматин их ядер более тон­ ко диспергирован, поэтому ядра несколько светлее, в цитоплазме нет вы­ раженного комплекса Гольджи, эндоплазматического ретикулума и лизо­ сом. Митохондрий же и свободных рибосом больше, чем в малых лимфо­ цитах, но скопления рибосом полностью отсутствуют, либо их мало.

Эритропоэз. Последовательные стадии эрйтропоэза следующие: стволовая кроветворная клетка, клетка-предшественница миелопоэза, унипотентная эритропоэтин-чувствительная клетка, эритробласт, проэри­ троциты (базофильный, полихроматофильный, оксифильный), ретикулоцит, эритроцит. Следует оговориться, что единой терминологии для обо­ значения стадий развития эритроидного ряда нет, здесь использованы те же термины, которые даны в учебнике. Вместо терминов ’’проэритроцит” в литературе может встретиться термин “эритробласт” или “пронормоцит”, также “базофильный”, “полихроматофильный” и “оксифильный”.

В процессе эрйтропоэза происходит размножение клеток, умень­ шение их размеров, образование гемоглобина и исчезновение ядра. На стадии проэритроцитов происходит образование гемоглобина. Базофиль­ ный проэритроцит характеризуется наличием большого числа рибосом, что определяет их базофилию. На этой стадии синтезируется глобиновая часть гемоглобина. Полихроматофилия характеризуется снижением базофилии и образованием некоторого количества гемоглобина. Термин “полихроматофильный” означает способность окрашиваться многими кра­ сителями (основным и кислым). Это свойство проявляется в связи с тем, что гемоглобин окрашивается кислыми красителями. Далее количество гемоглобина увеличивается и проэритроцит становится оксифильным. Иначе эту стадию называют “нормобласт”, так как количество гемоглоби­ на достигает величин нормального эритроцита, но от эритроцита нормо­ бласт отличается наличием ядра. Нормобласт теряет способность де­

20