Органы кроветворения и иммунологической защиты

Органы кроветворения делятся на центральные и периферические. К центральным относятся красный костный мозг, тимус и сумка Фабрициуса. У птиц есть сумка Фабрициуса, у человека нет, но имеется ее аналог. Где находится этот аналог, до сих пор никто точно не знает. К периферическим органам кроветворения относятся селезенка, лимфатические узлы и лимфатические узелки различных органов (желудочно-кишечного тракта, дыхательных путей, мочевыделительных органов и т. д.).

Источником развития органов кроветворения является мезенхима, за исключением тимуса, который развивается из эпителия вентральной стенки глотки.

Все органы кроветворения построены по единому плану. Они состоят из гемопоэтических клеток и стромы. Строма всех органов кроветворения, кроме тимуса, представлена ретикулярной тканью, состоящей из переплетения ретикулярных волокон и ретикулярных клеток. Строма тимуса состоит из эпителиальной (ретикулоэпителиальной) ткани.

Миелоидные органы кроветворения представлены миелоидной тканью. К ним относится красный костный мозг, в ктором развиваются все форменные элементы крови (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты).

Лимфоидные органы кроветворения представлены лимфоидной тканью. К ним относятся тимус, селезенка, лимфатические узлы и лимфатические узелки (фолликулы), в которых развиваются только лимфоциты.

Функции органов кроветворения: 1) кроветворная; 2) кроверазрушающая (в селезенке разрушаются эритроциты, закончившие свой жизненный цикл); 3) защитная (иммунная защита, фагоцитоз); 4) депонирование крови или лимфы (в лимфатических узлах).

Регуляция функции кроветворной системы обеспечивается ЦНС, эндокринной системой и микроокружением. Благодаря регулирующему действию этих систем обеспечивается сбалансированная деятельность всех органов кроветворения.

Микроокружение в органах кроветворения представлено клетками стромы, макрофагами, которые выполняют фагоцитарную функцию и стимулируют развитие клеток крови. После созревания форменные элементы крови поступают в кровоток. Одни форменные элементы крови (эритроциты и тромбоциты) циркулируют в крови до своей гибели, другие (лейкоциты) - несколько часов, после чего мигрируют в соединительную ткань, где выполняют свои функции.

Три этапа кроветворения: 1) мезобластическое кроветворение, осуществляется в желточном мешке в эмбриональном периоде: 2) гепатолиенальное кроветворение в печени и селезенке (в печени происходит до конца эмбриогенеза, а в селезенке к концу эмбриогенеза усиливается и продолжается в течение всей жизни); 3) медуллярное кроветворение осуществляется в красном костном мозге в эмбриональном периоде и продолжается с рождения до конца жизни.

Красный костный мозг. Миелопоэз

Красный костный мозг - это центральный орган кроветворения в котором из СКК развиваются эритроциты, нейтрофильные, эозинофильные и базофильные гранулоциты, моноциты, В-лимфоциты, предшественники Т-лимфоцитов и тромбоциты. В красном костном мозге происходит антигеннезависимая дифференцировка В-лимфоцитов.

Клетки микроокружения красного костного мозга представлены ретикулоцитами, макрофагами, остеогенными клетками и адипоцитами. Все клетки микроокружения редко делятся.

Источником развития стромы красного костного мозга является мезенхима, форменных элементов крови - СКК, которые сами развиваются из мезенхимы и редко делятся. Первый красный костный мозг появляется на 2-м месяце эмбриогенеза в ключицах, на 3-м месяце - в плоских костях и на 4-м - в диафизах трубчатых костей. На 5-6 месяце окончательно формируется костномозговая полость в диафизах трубчатых костей, и с этого момента красный костный мозг становится основным органом кроветворения.

У детей до 12-18 лет красный костный мозг локализуется в диафизах и эпифизах трубчатых костей и в плоских костях. После этого он остается только в эпифизах трубчатых костей и в плоских костях.

Общая масса красного костного мозга составляет 4-5% от массы тела человека, цвет его красный, консистенция полужидкая. Кроветворение в красном костном мозге осуществляется по периферии, так как здесь сконцентрирована основная масса СКК.

В петлях ретикулярной стромы красного костного мозга гемопоэтические клетки располагаются группами. В частности, эритробласты располагаются вокруг макрофагов, от которых получают молекулы железа, необходимые для синтеза гемоглобина. По мере созревания эритробласты превращаются в эритроциты и через стенку синусоидных капилляров мигрируют в общий ток крови. Незначительная часть эритроцитов депонируется в красном костном мозге. Молодые эритроциты - ретикулоциты дозревают либо в синусоидных капиллярах мозгового вещества, либо в периферических капиллярах кровеносной системы.

Гранулоциты также располагаются группами, по мере созревания они поступают в общий ток крови, значительная часть их депонируется в красном костном мозге. В любой момент депонированные гранулоциты могут быть выброшены в общий ток крови. Этим можно объяснить быстрое увеличение количества гранулоцитов в периферической крови при заболеваниях.

Агранулоциты тоже располагаются группами в виде муфт вокруг кровеносных сосудов. Мегакариоциты располагаются рядом с синусоидными капиллярами. Их край (отросток) через стенку синусоидного капилляра внедряется в его просвет. От края отделяются пластинки (тромбоциты), которые уносятся в общий ток крови.

В нормальных условиях в общий ток крови поступают только зрелые форменные элементы крови. Незрелые покидают красный костный мозг только при заболеваниях. Это, вероятно, связано с тем, что незрелые клетки крови имеют большие размеры по сравнению со зрелыми. Например, диаметр эритробласта равен 18 мкм, в то время как зрелого эритроцита - 7-8 мкм.

Желтый костный мозг появляется в диафизе трубчатых костей после 12-18летнего возраста взамен красного костного мозга. Желтый костный мозг характеризуется большим содержанием адипоцитов, в которых накапливаются липохромы, имеющие желтый цвет. В нормальных условиях желтый костный мозг не выполняет кроветворную функцию, и только при кровопотерях или патологических состояниях в желтый костный мозг вселяются стволовые клетки и начинается процесс миелопоэза.

Кровоснабжение красного костного мозга. Со стороны надкостницы в полость, где располагается красный костный мозг, поступает артерия, разделяющаяся на восходящую и нисходящую ветви. От этих ветвей отходят капилляры, диаметром 2-4 мкм, через которые проходит только плазма крови. По мере приближения к стенке костномозговой полости капилляры расширяются и превращаются в синусоидные, через стенку которых из красного костного мозга поступают зрелые форменные элементы крови. Синусоидные капиляры от стенки костномозговой полости направляются к ее центру и впадают в вену, диаметр которой такой же или меньше диаметра артерии. Поэтому в синусоидных капиллярах высокое давление, и они никогда не спадаются.

Таким образом, кровь, поступающая в красный костный мозг, обеспечивает его кислородом и питательными веществами и обогощается форменными элементами крови.

Кроме того, кровь поступает в красный костный мозг через систему артерий каналов остеонов и прободающих каналов. Эта кровь обогощается минеральными солями, оказывающими влияние на процесс кроветворения (колониестимулирующий фактор).

Регенерация красного костного мозга. После удаления части красного костного мозга его ретикулярная строма восстанавливается за счет пролиферации оставшихся недифференцированных ретикулярных клеток, а гемопоэтические клетки - за счет вселения стволовых клеток.

Возрастные изменения красного костного мозга. У новорожденных красный костный мозг в основном эритробластический, т. е. в нем преобладают эритробласты. К периоду полового созревания морфология и функция красного костного мозга соответствует нормативам взрослого человека. В старческом возрасте красный костный мозг ослизняется и называется желатинозным.

Кроветворение в красном костном мозге. Эмбриональное кроветворение в красном костном мозге начинается на 11-12 неделе, постэмбриональное - после рождения.

Согласно современным представлениям все клетки крови развиваются из одной СКК. Эти представления соответствуют унитарной теории кроветворения, которую выдвинул А. А. Максимов. По мнению А. А. Максимова, клетка, из которой развиваются все форменные элементы крови, по морфологическим признакам соответствует лимфоциту. Кроме унитарной теории кроветворения существовали полифилитические теории. Согласно одной из них все клетки крови развиваются из 3 изначальных клеток, согласно другой - из 5. В настоящее время полифилитические теории не получили подтверждения.

Кроветворение в красном костном мозге называется миелопоэзом, так как его ткань представлена миелоидной. Исходя из того, что морфология СКК сходна со структурой малого темного лимфоцита, в мазке крови невозможно отличить СКК от лимфоцита. Идентифицировать СКК оказалось возможно при посеве ее в селезенку смертельно облученной мыши. СКК, посеянные в такую селезенку, образуют характерные колонии, а лимфоциты колоний не образуют. Благодаря такому способу идентификации СКК было установлено, что в красном костном мозге на 100000 гемопоэтических клеток приходится около 50 СКК, в селезенке - около 3, в периферической крови - 1-2.

Классы гемопоэтических клеток. Гемопоэтические клетки делятся на 6 классов: клетки I класса - стволовые, клетки II класса - полустволовые, клетки III класса - унипотентные предшественники, клетки IV класса - бласты (унипотентные), клетки V класса - дифференцирующиеся, клетки VI класса - зрелые (дифференцированные).

Морфофункциональные признаки клеток I класса: 1) морфологически сходны с малыми темными лимфоцитами; 2) митотически малоактивны (редко делятся); 3) полипотентны (дают начало всем клеткам крови); 4) не детерминированы; 5) способны к самрподдержанию; 6) при посеве в селезенку смертельно облученной мыши образуют характерные колонии.

Морфофункциональные признаки клеток II класса: 1) морфологически сходны с малыми темными лимфоцитами; 2) митотически не активны; 3) полипотентны; 4) частично детерминированы; 5) образуют характерные колонии. Существует 2 клетки II класса: 1) КОЕ-ГЭММ, образуются из СКК и 2) общая клетка - предшественница лимфоцитов.

Морфофункциональные признаки клеток III класса: 1) морфологически сходны с малым темным лимфоцитом; 2) митотически не активны; 3) монопотентны (дают начало только одной разновидности клеток крови); 4) полностью детерминированы (заранее известно, какая разновидность клеток будет развиваться); 5) образуют характерные колонии.

Исходя из морфофункциональной характеристики гемопоэтических клеток первых трех классов совершенно очевидно, что в мазке крови их невозможно узнать, т. е. отличить от малого темного лимфоцита.

Морфофункциональная характеристика клеток IV класса - бластов: содержат круглое или овальное ядро с рыхлым хроматином и ядрышками, цитоплазма окрашивается слабо базофильно, диаметр 18-20 мкм, из них развивается толька одна разновидность клеток крови.

Развитие нейтрофильных гранулоцитов До стадии миелобластов начинается со СКК, от которой берет начало цепочка дифференцирующихся клеток: -> КОЕ- ГЭММ—> КОЕ-ГМ—> КОЕ-Гн³—> миелобласт нейтрофильный (IV класс).

Развитие эозинофильных гранулоцитов до стадии миелобластов начинается с СКК—» КОЕ-ГЭММ—» КОЕ-Эо—» миелобласт эозинофильный.

Развитие базофильных гранулоцитов тоже начинается с СКК-» КОЕ- ГЭММ—» КОЕ-Б—» миелобласт базофильный.

В дальнейшем от миелобластов продолжается цепочка:—»промиелоциты (нейтрофильные, эозинофильные, базофильные) -»миелоциты (нейтрофильные, эозинофильные, базофильные) -> метамиелоциты (нейтрофильные, эозинофильные, базофильные) -> палочкоядерные (нейтрофильные, эозинофильные) -» зрелые (нейтрофильные, эозинофильные, базофильные).

Миелобласты (клетки IV класса) по строениию сходны со всеми бластами, т. е. клетками крови IV класса. Их диаметр - около 18-20 мкм, форма круглая, содержат круглое ядро с рыхлым хроматином и ядрышками. В цитоплазме содержатся рибосомы, поэтому она окрашивается базофильно. Нейтрофильные, эозинофильные и базофильные миелобласты не отличаются друг от друга.

Промиелоциты нейтрофильные, эозинофильные и базофильные (клетки V класса) тоже не отличаются друг от друга. Имеют круглую форму, круглое или овальное ядро с ядрышками, базофильную цитоплазму. В цитоплазме хорошо развиты клеточный центр, комплекс Гольджи, лизосомы - неспецифические (первичные) гранулы.

Миелоциты нейтрофильные, эозинофильные и базофильные (клетки V класса) имеют овальную форму, овальное ядро без ядрышек, размеры 12-18 мкм, в цитоплазме имеются органеллы общего значения и появляются специфические гранулы. В нейтрофильных миелоцитах эти гранулы нейтрофильные (окрашиваются и основными, и кислыми красителями); в эозинофильных - эозинофильные (окрашиваются кислыми красителями); в базофильных - базофильные (окрашиваются основными красителями). Миелоциты активно делятся. Все миелоциты, особенно нейтрофильные, способны к фагоцитозу.

Метамиелоциты нейтрофильные, эозинофильные и базофильные образуются в результате пролиферации и дифференцировки миелоцитов. Они утрачивают способность к митотическому делинию. Их ядро приобретает бобовидную форму, в цитоплазме увеличивается содержание специфической зернистости. Если нейтрофильный метамиелоцит поступает в периферическую кровь, то он называется юным. Метамиелоциты относятся к клеткам V класса и приобретают способность к подвижности.

Палочкоядерные нейтрофильные и эозинофильные гранулоциты относятся к клеткам V класса. Среди базофильных гранулоцитов палочкоядерных не существует. Палочкоядерные гранулоциты характеризуются тем, что их ядро приобретает форму изогнутой палочки в виде русской буквы (С) или латинской буквы (S).

Сегментоядерные нейтрофильные и эозинофильные гранулоциты (клетки VI класса) характеризуются тем, что их ядра начинают сегментироваться. В эозинофильных гранулоцитах ядро состоит из 2 сегментов, в то время как в нейтрофильных - из 2 и более. В зрелых базофильных гранулоцитах ядро чаще всего имеет овальную форму.

Уровень зрелых гранулоцитов поддерживается за счет деления миелоцитов. При значительных кровопотерях начинают делиться более молодые клетки вплоть до стволовых.

В процессе гранулоцитопоэза отмечаются следующие тенденции: 1) начиная с миелобласта уменьшается объем клеток; 2) изменяется форма и структура ядра (в миелобластах - круглое, в зрелых гранулоцитах - сегментированное); 3) в цитоплазме, начиная с миелоцита, появляется специфическая зернистость; 4) утрачивается способность к митотическому делению (метамиелоциты не могут делиться).

Эритропоэз начинается с СКК, от которой начинается цепочка

дифференцирующихся клеток: СКК—> КОЕ-ГЭММ-» БОЕ-Э⁶—> КОЕ-Э-> эритробласт —> проэритробласт -> базофильный эритробласт -> полихроматофильный эритробласт —> оксифильный эритробласт -> ретикулоцит -> эритроцит.

БОЕ-Э - бурстообразующая единица (burst - взрыв) относится к унипотентным предшественникам (клеткам крови III класса). Эта клетка характеризуется тем, что она менее дифференцирована, по сравнению с КОЕ-Э, способна быстро размножаться и в течение 10 дней осуществляет 12 делений и образует колонию, состоящую из 5000 эритроцитарных клеток. БОЕ-Э мало чувствительна к эритропоэтину и активируется под влиянием ИЛ-3, который вырабатывается моноцитами, макрофагами и Т- лимфоцитами. БОЕ-Э содержатся в малом количестве в красном костном мозге и периферической крови.

КОЕ-Э⁷ являются основными продуцентами эритроцитов. Они образуются из БОЕ- Э. Под влиянием эритропоэтина КОЕ-Э подвергаются пролиферации и дифференцировке и превращаются в клетки IV класса - эритробласты.

Эритробласты практически не отличаются от остальных бластов. Они имеют круглую форму, диаметр около 20 мкм, круглое ядро, содержащее рыхлый хроматин и ядрышки. Их цитоплазма окрашивается слабо базофильно.

Проэритробласты (клетки V класса) образуются в результате пролиферации и дифференцировки эритробластов, имеют диаметр 14-18 мкм, большое круглое ядро с рыхлым хроматином и ядрышками. Цитоплазма окрашивается базофильно, содержит рибосомы, полисомы, комплекс Гольджи и гранулярную ЭПС.

Базофильные эритробласты (клетки V класса) развиваются в результате пролиферации и дифференцировки проэритробластов. Их диаметр колеблется от 13 до 16 мкм, ядро круглое, содержит грубые глыбки хроматина. Цитоплазма резко базофильна, так как в ней увеличивается содержание рибосом. В рибосомах начинается синтез гемоглобина.

Полихроматофильные эритробласты (клетки V класса) образуются в результате пролиферации и дифференцировки базофильных эритробластов, имеют круглую форму, диаметр около 10-12 мкм. Ядра круглые, в них много гетерохроматина. На рибосомах синтезируется и накапливается гемоглобин, который окрашивается оксифильно. Поэтому цитоплазма таких эритробластов окрашивается, базофильно и оксифильно, т. е. полихроматофильно.

Оксифильные эритробласты (клетки V класса) развиваются в результате пролиферации и дифференцировки полихроматофильных эритробластов. Их диаметр около 8-10 мкм, ядро мелкое гиперхромное, потому что подверглось пикнозу. В цитоплазме много гемолобина, поэтому она окрашивается оксифильно. Оксифильный эртробласт утрачивает способность к митотическому делению.

Ретикулоциты (клетки VI класса) образуются в результате дифференцировки оксифильных эритробластов, утративших ядро. В цитоплазме ретикулоцитов содержатся остатки митохондрий и рибосом, способных окрашиваться базофильно, которые в совокупности образуют ретикулофиламентозную субстанцию (гранулы и филаменты, которые переплетяясь, образуют сеть). В ретикулоцитах содержится много гемоглобина. Ретикулоциты дозревают в капиллярах красного костного мозга или, циркулируя в периферических сосудах, в течение 1-2 суток.

Эритроциты (клетки VI класса) образуются в результате дифференцировки ретикулоцитов, имеют диаметр около 7-8 мкм.

В нормальных условиях постоянный уровень эритроцитов в крови обеспечивается за счет размножения полихроматофильных эритробластов. Однако при больших кровопотерях в процесс деления включаются более молодые клетки вплоть до стволовых.

Тенденции, наблюдаемые при эритроцитопоэзе, сводятся к: 1) уменьшению объема клеток; 2) накоплению гемоглобина; 3) изменению структуры и утрате ядра; 4) утрате способности к митотическому делению после полихроматофильного эритробласта.

Мегакариоцитопоэз складывается из следующей цепочки дифференцирующихся клеток: СКК —> КОЕ-ГЭММ—> КОЕ-МГЦ—> мегакариобласт —> промегакариоцит —> мегакариоцит —> тромбоцит.

Мегакариобласт (megacaryoblastus) имеет диаметр 15-25 мкм, ядро с инвагинациями, окруженное тонким слоем цитоплазмы. Мегакариобласт способен к митотическому делению.

Промегакариоцит (promegacaryocytus) образуется в результате пролиферации и дифференцировки мегакариобласта, утрачивает способность к митотическому делению и приобретает способность к эндомитозу. В результате эндомитоза ядро становится многоплоидным (4n, 8n), многолопастным и увеличивается в размере, возрастает масса цитоплазмы, в которой накапливаются азурофильные гранулы.

Мегакариоцит (megacaryocytus) представлен двумя разновидностями: 1) резервными, не образующими тромбоцитов, с набором хромосом 16-32 n и размером 5070 мкм; 2) зрелыми, активированными мегакариоцитами с набором хромасом до 64 n и размером 50-100 мкм. Из цитоплазмы этих мегакариоцитов образуются тромбоциты.

В цитоплазме мегакариоцита много расположенных в ряд микровезикул. Из микровезикул формируются, грапницы, разделяющие цитоплазму на отдельные участки. В каждом таком участке содержатся по 1-3 гранулы. Эти участки отделяются от общей массы цитоплазмы по пограничным линиям и превращаются в тромбоциты. После отделения тромбоцитов (кровяных пластинок) вокруг дольчатого ядра остается тонкий слой цитоплазмы. Такая клетка называется резидуальным мегакариоцитом, который затем разрушается.

Моноцитопоэз складывается из ряда следующих дифференцирующихся клеток: СКК -> КОЕ-ГЭММ-» КОЕ-ГМ-» КОЕ-М-» монобласт

(monoblastus) -> промоноцит (promonocytus) -> моноцит (monocytus). Из красного костного мозга моноцит поступает в периферическую кровь, где циркулирует 2-4 суток, и потом мигрирует в ткани, где дифференцируется в макрофаг.