Схема кроветворения. Деление клеток на классы

Лекция
«Схема кроветворения. Деление клеток на классы».
После изучения темы Вы должны
Знать.
1. Расположение, общий план строения и функцию центральных и периферических
органов кроветворения.
2. Деление клеток крови на классы. Последовательность развития всех форменных
элементов крови.
3. Морфологические особенности клеток различных ростков кроветворения.
Уметь.
1. Охарактеризовать особенности эмбрионального и постэмбрионального
кроветворения.
2. Изложить унитарную теорию кроветворения.
3. Дифференцировать форменные элементы крови.
Представлять.
1. Факторы, оказывающее воздействие на кроветворение.
Основная литература:
1. А.Я.Любина и др. «Клинические лабораторные исследования» М. «Медицина» 1984.
2. В.С.Ронин, Г.М.Старобинец «Руководство к практическим занятиям по методам
клинических лабораторных исследований» М., «Медицина» 1989.
3. Лекция.
Дополнительная литература:
1. М.Г. Абрамов «Гематологический атлас» М. «Медицина» 1985.
2. Аудиолекция mp3 (http: www. morphology.dr.ua/mp3).
3.
План лекции:
1. Определение гемопоэза. Кроветворение в эмбриональном периоде.
2. Органы кроветворения у взрослых.
3. Особенности постэмбрионального гемопоэза.
4. Факторы, оказывающее воздействие на кроветворение.
1. Определение гемопоэза. Кроветворение в эмбриональном периоде.
Кроветворение, или гемоцитопоэз (гемопоэз) - это образование форменных элементов
крови (эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов). Среди данных элементов - лимфоциты
особый класс лейкоцитов, обеспечивающий иммунные реакции. Поэтому кроветворение
тесно связано с таким сложным явлением, как иммуногенез.
Успехи гематологии положили конец спорам о теории кроветворения. Подтверждена
унитарная теория, созданная крупным русским ученым А.А Максимовым. Доказано, что для
всех ростков крови существует одна родоначальная клетка. В схеме кроветворения,
предложенной И.Л. Чертковым и А.И. Воробьевым, родоночальная клетка, дающая начало
всем росткам кроветворной системы, соответствует I классу.
Кроветворение в эмбриональном периоде.
У зародыша, по мере развития, локализация кроветворения меняется.
Схема кроветворения в эмбриональном периоде.
В соответствии с приведённой схемой, выделяют 3 этапа кроветворения:
 мезобластический,
 печёночный,
 медуллярный.
При этом надо заметить, что данное подразделение несколько условно, поскольку "этапы" не
следуют строго друг за другом, а в значительной степени перекрываются.
1.
Мезобластический этап (9-е сутки – 9-я неделя).
Локализация
А) Впервые кроветворение
начинается в стенке желточного
мешка (1).
Б) Здесь появляются скопления
мезенхимных клеток - кровяные
островки.
Периферические клетки островков
уплощаются и образуют стенку
первичных сосудов (2).
А
А - связь сосудов желточного мешка и тела зародыша;
Б - кровяной островок в стенке желточного мешка.
Происходит внутрисосудистое образование первичных эритроцитов.
Центральные клетки (3) кровяных островков округляются и внутри сосудов, т.е.
интраваскулярно, вступают в мегалобластический эритропоэз:
Образующиеся первичные эритроциты:
 имеют большой размер,
 часто содержат ядра,
 содержат особый вид гемоглобина - Hb эмбриона.Позднее в желточном мешке:
Б

начинается нормобластический эритропоэз - образование обычных эритроцитов
(нормоцитов);
 вне сосудов (экстраваскулярно) образуются первичные лейкоциты (причём, только
гранулоциты);
 часть стволовых клеток (1-ой генерации) выходит в кровь и переносится в зачаток
печени.Печёночный этап (начинается с 6-й недели, затухание к рождению).
С 6-й недели эмбрионального развития центром кроветворения становится печень.
Отличительные черты:
а) процесс (в том числе эритропоэз) происходит экстраваскулярно - вокруг капилляров,
врастающих в печёночные дольки;
б) образуются все форменные элементы крови;
в) при этом эритроциты имеют обычный размер и содержат другой (нежели мегалоциты) вид
гемоглобина - фетальный (Hb F).
Наряду с клетками крови, из печени разносятся также стволовые кроветворные клетки 2-ой
генерации.
3. Медуллярный этап (начинается с 10-й недели).
Стволовые клетки (2-й генерации) оседают в зачатках:
 тимуса,
 лимфоузлов,
 селезёнки,
 красного костного мозга.
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 (фетальный) и
в меньшей степени HbA (гемоглобин взрослых);
Перечисленные органы остаются органами кроветворения также после рождения. Однако,
как правило, суживается спектр образуемых в них клеток.
Тимус.
Красный костный мозг начинают покидать предшественники Т-лимфоцитов. Своё
антигеннезависимое созревание они заканчивают в тимусе. В итоге, кроветворная роль
тимуса быстро суживается до одной, но ключевой, функции – обеспечения
антигеннезависимого созревания Т-лимфоцитов.
Лимфоузлы и селезёнка
Вначале в лимфоузлах и селезёнке образуются все виды форменных элементов крови. Такая
способность сохраняется:
 в лимфоузлах до 15-й недели развития,
 а в селезёнке - до рождения.
Затем эти органы (а также лимфоидная система слизистых оболочек) тоже концентрируются
лишь на одной функции (если говорить о кроветворении) - антигензависимом созревании Ви Т-лимфоцитов.
Здесь образуются лимфатические узелки; в последних оседают В- и Т-лимфоциты из,
соответственно, красного костного мозга и тимуса;
после антигенной стимуляции соответствующие клоны лимфоцитов вступают в активную
пролиферацию и в дальнейшую дифференцировку.
Красный костный мозг.
Вначале в красном костном мозгу тоже образуются все клетки крови, а затем, как
отмечалось, его начинают покидать предшественники Т-лимфоцитов.
Таким образом, у взрослого красный костный мозг сохраняет способность образовывать
 все виды клеток крови, кроме Т-лимфоцитов,
 а также предшественники Т-лимфоцитов.
Причём, на протяжении всего последующего онтогенеза в нём сохраняются стволовые
кроветворные клетки 3-го поколения.
2. Органы кроветворения у взрослых.
Центральные органы кроветворения.
К центральным органам кроветворения относятся красный костный мозг и тимус.
Красный костный мозг *(1)
1. а) Локализация - губчатое вещество плоских и губчатых костей, а также эпифизов
трубчатых костей.
б) У детей (до 12-18 лет) - также диафизы трубчатых костей (где потом красный костный
мозг замещается на жёлтый костный мозг).
2. Консистенция - полужидкая; поэтому из красного костного мозга приготовляют как срезы,
так и мазки. Общая масса - 2- 2,5 кг.
3. Функция: в красном костном мозгу происходят все стадии созревания:
 эритроцитов,
 гранулоцитов,
 моноцитов,
 тромбоцитов и
 В-лимфоцитов (нестимулированых).
Кроме того, здесь же образуются предшественники Т-лимфоцитов, которые далее
мигрируют в тимус.
Тимус (вилочковая, или зобная железа) (2)
Локализация - за грудиной.
Масса: максимальная величина - к 14-15 годам - 35-40г; затем масса органа постепенно
снижается.
Функция: в тимусе завершается созревание Т-лимфоцитов и происходит их пролиферация,
одновременно элиминируются (уничтожаются макрофагами) те Т-лимфоциты, которые
способны реагировать против собственных антигенов организма.
Периферические органы кроветворения.
Периферические органы кроветворения составляют периферическую лимфоидную систему,
которая включает:
 лимфоидную систему слизистых оболочек;
 многочисленные лимфатические узлы (4), располагающиеся по ходу лимфатических
сосудов;
 селезёнку (5).
 Очень многочисленны компоненты лимфоидной системы слизистых оболочек:
а) глоточное лимфоидное кольцо (или кольцо Пирогова-Вальдейера)  миндалина языка,
 две нёбные миндалины (3.А),
 две трубные миндалины (3.Б),
 глоточная миндалина;
б) в стенке тонкой кишки - одиночные (солитарные) лимфатические фолликулы, а также их
скопления - пейеровы бляшки (3.В),
в) в стенке червеобразного отростка - лимфатические узелки (3.Г),
г) в стенке воздухоносных путей - лимфатические узелки.
Функция.
а) В периферической лимфоидной ткани оседают В- и Т-лимфоциты из центральных органов
кроветворения, образуя лимфоидные узелки.
б) Именно здесь происходит встреча лимфоцитов (В- и Т-клеток) с антигенами чужеродными молекулами (которые могут находиться либо в растворённом состоянии, либо
на поверхности клеток).
в) Это вызывает соответствующие иммунные реакции, которые обычно включают и
интенсивную пролиферацию антигенстимулированных клеток.
Кроветворная ткань.
Два типа кроветворения.
Образование лимфоцитов (отвечающих за иммунный ответ) стоит несколько особняком от
образования других клеток крови (хотя и то, и другое начинается в одном органе - красном
костном мозгу).
Соответственно, выделяют два вида кроветворения:
Миелопоэз - образование всех форменных элементов крови, кроме лимфоцитов, т.е.
 эритроцитов,
 гранулоцитов,
 моноцитов,
 тромбоцитов;
Лимфопоэз - образование лимфоцитов (Т- и В-лимфоцитов).
II. Два типа кроветворной ткани.
Ткань, в которой происходит миелопоэз, называется миелоидной. В миелоидной ткани,
кроме миелопоэза, совершаются и важные события лимфопоэза: созревание В-лимфоцитов и
начальные стадии созревания Т-лимфоцитов. Ткань, в которой происходит дозревание и
функционирование лимфоцитов, называется лимфоидной.
III. Два компонента кроветворной ткани - стромальный и гемальный.
И в миелоидной ткани костного мозга, и в лимфоидной ткани соответствующих органов
содержатся два основных компонента.
Первый - стромальный компонент* может быть представлен:
 ретикулярной тканью - в красном костном мозгу, лимфоузлах и селезёнке;
 рыхлой соединительной тканью - в лимфатических фолликулах слизистых оболочек;
 эпителиальной тканью - в тимусе.
Второй компонент – гемальный* содержит гемопоэтические (кроветворные) клетки на
разных стадиях созревания. Они находятся в тесной связи с элементами стромального
компонента, образующими микроокружение.
IV. Происхождение кроветворной ткани.
1. Мезенхимное происхождение кроветворных клеток.
2. Клетки стромального компонента (будучи разновидностью соединительной ткани) тоже
имеют такое же происхождение. Исключение составляет тимус, строма долек представлена
эпителиальной тканью.
3. Постэмбриональный гемопоэз.
Пути дифференцировки исходных стволовых клеток в различные виды форменных
элементов крови:
Все клетки крови происходят из единого источника - стволовых клеток.
Соответственно числу разных видов форменных элементов крови выделяют*:
 6 направлений миелопоэза и
 2 направления лимфопоэза.
В каждом из этих путей дифференцировки различают 6 классов клеток:
I - стволовые клетки (полипотентны),
II - полустволовые клетки (ограниченно полипотентны),
III - унипотентные клетки (дают начало одному строго определенному ряду клеток),
IV – бласты (молодые, способные к делению клетки),
V - созревающие клетки (названия клеток имеют общее окончание «-цит»),
VI - зрелые клетки – клетки периферической крови (неспособны к дальнейшей
дифференцировке с ограниченным жизненным циклом).
Общие свойства клеток классов I-III*
Локализация: Данные клетки находятся, в основном, в красном костном мозгу.
Морфология. Все клетки похожи на малые лимфоциты, т.е. друг от друга морфологически
не отличаются, а отличаются только по поверхностным антигенам. Причина в том, что на
данных стадиях дифференцировка идёт лишь на уровне генома.
Самоподдержание.
Клетки классов I-III обладают способностью к самоподдержанию. При их делениях
часть дочерних клеток полностью идентична материнским (т.е. пополняет пул клеток того
класса, к которому принадлежали родительские клетки), и лишь другая часть подвергается
дифференцировке (превращается в клетки последующих классов).
Образование колоний.
Благодаря этим свойствам (самоподдержанию и дифференцировке), способны образовывать
колонии, поэтому для многих из них используется обозначение КоЕ (колониеобразующие
единицы).
Класс I - стволовые клетки крови.
1. Эти клетки делятся редко. Поэтому их доля (от общего числа гемопоэтических клеток) в
кроветворных органах очень низкая (10-4 - 10-5).
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;
 предшественники лимфопоэза.
Класс II - полустволовые клетки
От предыдущих (полипотентных) клеток они отличаются тем, что являются частично
детерминированными: возможности дальнейших превращений для каждой из них уже
ограничена. От последующих же клеток они отличаются тем, что ещё сохраняют
возможность дифференцироваться не по одному, а по двум или более различным
направлениям.
Чувствительность к регуляторам:
Данные клетки приобретают чувствительность к регуляторам гемопоэза, которые и
определяют направление дифференцировки.
Регуляторы миелопоэза
 эритропоэтин (синтезируемый в почках, лёгких и печени),
 лейкопоэтины,
 тромбопоэтин.
Класс III - унипотентные клетки
В отличие от предыдущих клеток, каждая клетка этого класса может развиваться только по
одному направлению. Поэтому, по числу разных видов форменных элементов крови
имеются 8 видов унипотентных клеток - предшественники
1) эритроцитов (КоЕ-Э),
2,3,4) нейтрофильных гранулоцитов (КоЕ-Гн),
5) моноцитов (КоЕ-М),
6)тромбоцитов (КоЕ-МГЦ),
7) предшественников В-лимфоцитов (Пре-В)
8) предшественников Т-лимфоцитов (Пре-Т).
Гемопоэтические клетки класса IV
Деления и созревание 8 видов клеток класса III приводят к образованию бластов - клеток
класса IV.
Свойства клеток
Здесь впервые изменяется морфология клеток (за счёт начала специфических синтезов) от
клеток классов I-III бласты отличаются
 большим размером,
 более светлым ядром и светлой цитоплазмой,
 появлением в цитоплазме первых продуктов специфических синтезов.
Несмотря на последнее обстоятельство, между собой (т.е. "по горизонтали") бластные клетки
морфологическически практически неразличимы.
В отличие от предыдущих клеток, бласты не способны к самоподдержанию. Это означает,
что при их делениях образуются только более дифференцированные клетки, а клетки,
подобные родительским, не воспроизводятся.
Завершающие стадии миелопоэза.
Общая характеристика - множественность промежуточных форм.
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. Поэтому он обозначается как класс созревающих клеток.
Морфология:
Здесь уже имеются чёткие морфологические отличия:
 не только "по вертикали" - между смежными клетками каждого ряда,
 но и "по горизонтали" - между клетками различных направлений дифференцировки.
Таким образом, каждая из многочисленных гемопоэтических клеток класса V может быть
морфологически идентифицирована.
Результат созревания: В конечном счёте, дифференцировка клеток V приводит к
образованию дифференцированных клеток, т.е. клеток класса VI, или зрелых форменных
элементов крови.
Эритропоэз*.
Клетки класса V - созревающие клетки.
Фрагмент общей схемы
Характеристика клеток
Эритробласт* - класс
(пронормоцит)
1. На стадии проэритробласта в ядре клетки интенсивно
синтезируются глобиновые мРНК.
2. В цитоплазме начинают накапливаться рибосомы,
что обуславливает её некоторую базофилию.
Базофильный
эритробласт
(нормоцит)*
Полихроматофильный
эритробласт
(нормоцит)*
Оксифильный
эритробласт
(нормоцит)*
Ретикулоциты*
Эритроциты* –
VI класс
1. На следующей стадии количество рибосом в
цитоплазме становится очень значительным.
Отсюда - резкая базофилия цитоплазмы.
2. На рибосомах происходит интенсивный синтез
гемоглобина.
1. Затем создаётся ситуация, когда в цитоплазме
присутствуют одновременно и базофильные
компоненты (рибосомы), и оксифильные
(новосинтезированный гемоглобин). Поэтому
цитоплазма становится полихроиатофильной приобретает серовато-розовый цвет.
2. Полихроматофильные эритробласты - последние из
делящихся клеток эритроидного ряда.
В норме именно они преобладают среди клеток данного
ряда.
1. Далее продолжается накопление в цитоплазме
гемоглобина, а содержание рибосом снижается.
Потому цитоплазма оказывается оксифильной, т.е.
розовой при обычном методе окраски.
2. Размер клетки и объём ядра уменьшаются.
При этом ядро уплотняется (становится
гиперхромным).
1. На стадии ретикулоцита клетка уже не имеет ядра.
2. В цитоплазме появляется зернисто-сетчатая
субстанция, включающая органеллы, участвующие в
синтезе белка (свободные рибосомы), и митохондрии.
3. Часть ретикулоцитов выходит из красного костного
мозга в периферическую кровь.
Теряя зернисто-сетчатую субстанцию, т.е.
освобождаясь от всех органелл, клетка превращается
в эритроцит.
Гранулоцитопоэз.
Фрагмент общей схемы
Промиелоциты* - первые клетки класса V
Промиелоциты (нейтрофильные, эозинофильные и базофильные) ещё друг от друга
практически не отличаются:
нейтрофильные
эозинофильные
базофильные
Все они имеют следующие признаки:
 округлые ядра,
 голубую (при окраске по Романовскому) цитоплазму, а в цитоплазме - азурофильную
зернистость; её образуют первичные (неспецифические) гранулы. По наличию
последних промиелоциты отличаются от прочих гемопоэтических клеток.
Миелоциты* - первые клетки, содержащие специфические гранулы.
На стадии миелоцитов в цитоплазме, кроме первичных, появляются и вторичные гранулы,
специфические для каждого из трёх типов клеток.
В нейтрофильных миелоцитах
– нейтрофильные. Мелкие,
окрашиваются в лиловый
(розовато-фиолетовый) цвет,
содержат лизоцим,
фагоцитины и др.
антибактериальные вещества;
В эозинофильных
миелоцитах –
эозинофильные.
Крупные, желтокрасные, содержат
ферменты
инактивации ряда
веществ.
В базофильных
миелоцитах –
базофильные.
Крупные, синие
или темнофиолетовые,
налегают на ядро,
содержат гепарин,
гистамин и пр.
Таким образом, на данной стадии клетки уже отличаются друг от друга (по типу вторичных
гранул). Эти гранулы сохраняются и на последующих стадиях развития - вплоть до зрелых
клеток, что позволяет различать три типа гранулоцитов.
Ядра, их последующие изменения и способность к делениям.
Дальнейшее созревание клеток проявляется, главным образом, в изменении структуры и
формы ядра. В результате этих изменений ядра клеток теряют способность к делениям.
Миелоциты - последние клетки гранулоцитопоэтических рядов, способные делиться.
Метамие
лоциты*
нейтрофильные
эозинофильные
обычно не
различимы
Палочко
ядерные
грануло
циты*
Сегмент
ноядерн
ые
грануло
циты *
базофильные
нейтрофильные
эозинофильные
базофильные
нейтрофильные
эозинофильные
базофильные
Все эти клетки имеют ряд общих свойств: не делятся, обнаруживаются в периферической
крови, содержат ядро специфической формы. При этом, обнаруживаемые в крови
метамиелоциты называются юными гранулоцитами.
Форма ядра закономерно меняется:
 у миелоцита – овальная;
 у метамиелоцитов – бобовидная или подковообразная;
 у палочкоядерных клеток ядро похоже на толстую изогнутую палочку без перемычек;
 у сегментоядерных клеток ядро состоит из нескольких сегментов, разделённых
узкими перетяжками.
Моноцитопоэз. Фрагмент общей схемы.
Класс
Клетки
V.
Созревающие
клетки
Промоноциты
VI. Зрелые
клетки
Моноциты*
Характеристика клеток
В моноцитопоэтическом ряду в классе
V различают только один вид клеток промоноцит. Ядро круглое, большое.
В отличие от промоноцита, в зрелом
моноците ядро - бобовидное,
а в цитоплазме обнаруживается
немного мелких неспецифических
гранул (лизосом).
Тромбоцитопоэз. Фрагмент общей схемы.
Клетки V класса.
Характеристика клеток
Промегакариоцит
При переходе от мегакариобласта к
промегакариоциту ядро становится полиплоидным.
Поэтому объём ядра и клетки в целом значительно
увеличивается.
Это позволяет легко обнаружить данные клетки (и
зрелые мегакариоциты) среди гемопоэтических
клеток.
В ядре появляются относительно глубокие вырезки.
Мегакариоцит*
В мегакариоците сегментация ядра выражена ещё
сильней, так что ядро как будто разбивается на
несколько глобул неравного размера (отчего клетку
часто называют «многоядерной»).
А в цитоплазме появляется демаркационная
мембранная система (видимая под электронным
микроскопом), она разделяет цитоплазму на
фрагменты - будущие "тромбоциты". В связи с этим,
последние правильней называть
тромбопластинками.
Зрелые форменные элементы VI класса
Тромбоциты*




Мегакариоцит "проталкивает" часть своей
цитоплазмы (в виде отростков) в щели капилляров
красного костного мозга.
После этого фрагменты цитоплазмы отделяются в
виде тромбопластинок (тромбоцитов).
Остающаяся ядросодержащая часть мегакариоцита
может восстанавливать объём цитоплазмы и
образовывать новые тромбоциты.
Основные процессы в развитии кроветворных клеток.
Коммитирование – процесс ограничения потенций развития.
Детерминация – процесс выбора клеточной системой одного из нескольких направлений
развития.
Дифференцировка – качественный процесс геномного программирования клеток (репрессия и
активация генов), приводящий к специализации клеток в определенном направлении (появление
специфических рецепторов и маркеров клеточной поверхности, специфические синтезы в
цитоплазме).
Созревание – процесс изменений структур клеток, ведущий к формированию зрелых
функционирующих форм (изменение морфологии ядра, накопление специфических
цитоплазматических структур, изменение размеров клеток)
1.
2.
3.
4.
Выводы:
Кроветворение – сложный многостадийный процесс образования и развития кроветворных
клеток, который приводит к появлению зрелых форменных элементов крови;
Каждая стадия кроветворения характеризуется особенностями кроветворных клеток и
процессов регуляции;
Нарушение процессов кроветворения приводит к тяжелым патологиям, многие из которых
не совместимы с жизнью;
Изучение кроветворения необходимо для лечения заболеваний, которые связаны с
нарушением процесса гемопоэза.
4. Факторы, оказывающие воздействие на кроветворение.
ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ.
Воздействие этих факторов может проявляться врожденными гемолитическими анемиями.
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ФАКТОРЫ.
У ряда больных с острыми нелимфобластными лейкозами отмечен профессиональный контакт с
химическими мутагенами. В клинической картине бензольной интоксикации первое место
занимает поражение системы крови: уменьшается содержание полипотентных стволовых клеток с
подавлением гранулоцитарной дифференцировки.
КЛИМАТО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ.
Сопровождаются адаптационными реакциями со стороны кроветворения.
ВРЕДНЫЕ ПРИВЫЧКИ.
Употребление алкоголя приводит к уменьшению числа лейкоцитов, тромбоцитов, эритроцитов,
гемоглобина.
ЕСТЕСТВЕННЫЕ ПОЛУЗАМКНУТЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ.
Например. У жителей Якутии установлено наличие существенных различий в ряде
гематологических показателей (концентрации гемоглобина, количества эритроцитов и т.д.). Эти
показатели оказались выше по сравнению с нормой для жителей средней полосы.
Система гемопоэза реагирует на внешние воздействия очень активно, но быстро восстанавливает
равновесие внутри себя.