Методичка для студентов (12 занятие)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ
К занятию по цитологии
Тема занятия: Роль цитологических исследований в гематологии.
Структура и особенности функционирования костного мозга. Нормальный
гемопоэз. Гемопоэтические факторы.
Гематология – это раздел медицины, изучающий кровь, органы
кроветворения, и заболевания крови. Гематология изучает этиологию,
диагностику, лечение, прогнозирование и предотвращение заболеваний
системы крови, которые влияют на производство крови и ее компонентов, а
именно клетки крови, гемоглобин, белки крови, и механизм коагуляции
(свертывание крови).
Предметы и области изучения гематологии
1. Кровь
 Венозная кровь
 Венозная пункция
 Гемопоэз
 Клинический анализ крови
 пуповинная кровь
2. Красные кровяные клетки
 Формирование эритроцитов
 Эритропоэтин
 Метаболизм железа
 Гемоглобин
 Гликолиз
 Пентозофосфатный путь
3. Белые кровяные клетки
4. Тромбоциты
5. Ретикуло-эндотелиальная система
 Костный мозг человека
 Селезенка
 Печень
6. Лимфатическая система
7. Переливание крови
 Плазма крови
 Донорство крови
 группы крови
8. Гемостаз
 Свертывание крови
 Витамин K
9. Система комплемента
 Антитела
10.Аномалии молекулы гемоглобина или скорости синтеза гемоглобина
 Анемии (нехватка эритроцитов и гемоглобина)
 Гемобластозы
 коагулопатии (нарушения кровотечения и коагуляции)
 Серповидноклеточная анемия
 Талассемия
Цель занятия: Знать структуру и особенности функционирования
костного мозга, основные цитологические характеристики гемопоэтических
элементов. Ознакомиться с основными гемопоэтическими факторами, а
также причинами и следствием их недостаточности.
Знать:
 Расположение костного мозга в организме плода и взрослого человека
 Основные клеточные элементы костного мозга
 Стадии созревания клеток крови в костном мозге
 Основные гемопоэтические факторы и состояния, связанные с их
недостаточностью
Уметь:
 Интерпретировать результаты миелограмм в норме и при различных
заболеваниях системы кроветворения
 Ассоциировать изменения в организме с возможными изменениями в
миелограмме и периферической крови
Кроветворением, или гемопоэзом, называют образование клеток крови.
Различают эмбриональный гемопоэз, который происходит в эмбриональный
период и приводит к развитию крови, как ткани, и постэмбриональный
гемопоэз, который представляет собой процесс физиологической
регенерации крови.
Костный мозг — это составляющая часть костей скелета, которая
заполняет внутреннюю полость кости и осуществляет в организме функцию
образования клеток крови. Существует 2 вида костного мозга:
красный костный мозг, состоящий в основном из кроветворной миелоидной
ткани и желтый, основой которого являются клетки жировой ткани.
Красный костный мозг образуется в организме человека в период
эмбрионального развития. В этот период все кости организма содержат
красный костный мозг, который активно функционирует. В подростковом
возрасте кроветворная ткань в полостях трубчатых костей меняется на
жировую, соответственно, костный мозг становится желтым. У взрослого
человека красный костный мозг в норме содержится в плоских костях,
позвонках, эпифазах и диафизах трубчатых костей.
Красный костный мозг — важнейший орган кроветворной системы,
осуществляющий гемопоэз, или кроветворение — процесс создания новых
клеток крови взамен погибающих и отмирающих.
Костный мозг — единственная ткань взрослого организма, в норме
содержащая большое количество незрелых, недифференцированных и
низкодифференцированных клеток, так называемых стволовых клеток,
близких по строению к эмбриональным клеткам. Все другие незрелые
клетки, например незрелые клетки кожи, всё же имеют большую степень
дифференцировки и зрелости, чем клетки костного мозга, и имеют уже
заданную специализацию.
Красный костный мозг состоит из фиброзной ткани (стромы) и собственно
кроветворной ткани. В кроветворной ткани костного мозга выделяют
несколько ростков гемопоэза, количество которых увеличивается по мере
созревания. Зрелых ростков в красном костном мозге пять:
 Эритроцитарный
 Гранулоцитарный
 Лимфоцитарный
 Моноцитарный
 Мегакариоцитарный
Каждый из этих росков даёт, соответственно, следующие клетки и
постклеточные элементы: эритроциты; эозинофилы, нейтрофилы и
базофилы; лимфоциты; моноциты; тромбоциты.
Развитие ростков гемопоэза представляет собой сложный процесс
дифференцировки клеток. Родоначальники всех ростков названы
полипотентными клетками за их способность дифференцироваться в клетки
всех ростков гемопоэза под действием цитокинов. Так же эти клетки
называют колониеобразующими элементами (КОЭ) за их локальное
расположение в костном мозге или стволовыми клетками крови (СКК).
Количество полипотентных стволовых клеток, то есть клеток, которые
являются самыми первыми предшественниками в ряду кроветворных клеток,
в костном мозге ограничено, и они не могут размножаться, сохраняя
полипотентность, и тем самым восстанавливать численность. Ибо при
первом же делении полипотентная клетка выбирает путь развития, и её
дочерние клетки становятся либо мультипотентными клетками, у которых
выбор более ограничен (только в эритроцитарный или лейкоцитарный
ростки), либо мегакариобластами и затем мегакариоцитами — клетками, от
которых отшнуровываются тромбоциты.
Под действием цитокинов КОЭ начинают специализироваться, переходя
на следующий этап — олигопотентные клетки, вариантов дифференцировки
у них уже меньше. Второе название этих клеток — колониеобразующие
единицы (КОЕ), поскольку они расположены более мелкими группами, чем
КОЭ. КОЕ неоднородны между собой: выделяют колониеобразующие
единицы
гранулоцитарно-эритроцитарно-миелоцитарно-макрофагального
(КОЕ-ГЭММ) и колониеобразующие единицы лимфоцитарного (КОЕ-Л)
ростков. Дальнейшее развитие КОЕ ещё более специфично.
Под действием цитокинов КОЕ-ГЭММ даёт следующие три типа клеток:
колониеобразующая единица гранулоцитов и моноцитов (КОЕ-ГМ),
колониеобразующая единица эритроцитов (КОЕ-Э) и колониеобразующая
единица мегакариоцитов (КОЕ-МГЦ). Эти переходы инициируются
лейкопоэтином, эритропоэтином и тромбопоэтином соответственно. Эти
КОЕ — последние, дальнейшие клетки ростков называются бластами,
поскольку они уже становятся на один путь дифференцировки в одну
конечную клетку. Так, КОЕ-ГМ развивается либо в промонобласт, либо в
програнулобласт; КОЕ-Э развивается в эритробласт; КОЕ-МГЦ развивается в
мегакариобласт. Таким образом, вкупе с лимфоидным ростков, получаются 5
вышеперечисленных ростков гемопоэза.
Клеточный состав костного мозга (миелограмма) и периферической
крови в норме.
Клеточный состав костного мозга оценивается по результатам
исследования пунктата грудины или подвздошной кости, полученного с
помощью иглы И. А. Кассирского. В костномозговом пунктате клеточные
элементы представлены кроветворными и некроветворными клетками,
клетками ретикулярной стромы и паренхимы. На долю представителей
стромальных клеток (фибробласты, остеобласты, жировые и эндотелиальные
клетки) приходится не более 2%. Общее количество клеток паренхимы
костного мозга составляет 98-99%, причем в их число входят как
морфологически нераспознаваемые родоначальные элементы, так и
морфологически распознаваемые, начиная с бластных (миелобластов,
эритробластов и др.) и заканчивая зрелыми клетками. Все ростки
кроветворения начинаются с бластных элементов, продолжаются
промежуточными формами созревания и заканчиваются зрелыми клетками;
при этом количество бластных элементов каждого ростка варьирует в
пределах от 0,1 до 1,1-1,7%. Темп созревания костномозговых элементов
отражает соотношение созревающих и зрелых клеток. В миелограмме
определяют также абсолютное количество различных клеток миелокариоцитов (клеток, содержащих ядро), в сумме оно варьирует от 41,6
до 195 в 1 мкл (в тысячах) и мегакариоцитов - в норме 50-150 в 1 мкл.
Процентное соотношение различных клеточных элементов в миелограмме
составляет в норме: лимфоцитов - 4,3-13,7%, моноцитов - 0,7-3,1%,
плазматических клеток - 0,1-1,8%.
Важно отметить, что родоначальные клетки всех ростков кроветворения
(бласты), как правило, имеют сходные морфологические черты: крупное ядро
с ядрышками, которое окружено узким ободком цитоплазмы. Вместе с тем
имеются и отличия, которые позволяют отнести бласты к определенному
ростку. Так, например, все виды миелобластов (нейтрофильные,
базофильные, эозинофильные) содержат в цитоплазме зернистость, которая в
нейтрофильных - мелкая и в небольшом количестве, в базофильных крупная и почти черного цвета, в эозинофильных - коричневатого цвета.
Эритробласт отличается ярко-базофильной цитоплазмой без зоны
просветления вокруг ядра, отсутствием зернистости в цитоплазме;
мегакариобласт - более грубой структурой ядра, ярко-базофильной
отростчатой цитоплазмой без признаков зернистости; монобласт бобовидной формой ядра с нежной сетчатой структурой, нежно-голубой
цитоплазмой; лимфобласты обеих популяций (Т и В) - округлым или
овальным ядром с 1-2 ядрышками, нежно-базофильной цитоплазмой с
перинуклеарной зоной просветления, причем Т-лимфобласты содержат в
цитоплазме небольшое количество азурофильных зерен. Для более точной
идентификации бластов проводят цитохимические и иммунофенотипические
исследования.
В созревающих клетках структура ядра более грубая, ядрышки
отсутствуют или присутствуют их остатки, размеры ядра меньше, чем у
родоначальной клетки, площадь цитоплазмы увеличена. В гранулоцитарном
ростке изменяется форма ядра, которая из круглой сначала становится
бобовидной, из бобовидной - палочковидной, из палочковидной сегментированной. Зернистость в цитоплазме различается по цвету: в
эозинофилах она оранжевая, в базофилах - черная, в нейтрофилах - розовофиолетовая.
Таким образом, костномозговая пункция позволяет определить
цитологический состав кроветворных клеток.
Клеточный состав костного мозга в норме, %
Показатель миелограммы
Ретикулярные клетки
Бласты
Миелобласты
Нейтрофильные клетки:
промиелоциты
миелоциты
метамиелоциты
Среднее
значение
0,9
0,6
1,0
2,5
9,6
11,5
Пределы
нормальных
колебаний
0,1-1,6
0,1-1,1
0,2-1,7
1,0-4,1
7,0-12,2
8,0-15
палочкоядерные
сегментоядерные
Все нейтрофильные элементы
Эозинофилы (всех генераций)
Базофилы
Эритробласты
Пронормоциты
Нормоциты:
базофильные
полихроматофильные
оксифильные
Все эритроидные элементы
Лимфоциты
Моноциты
Плазматические клетки
18,2
18,6
60,8
3,2
0,2
0,6
0,6
12,8-23,7
13,1-24,1
52,7-68,9
0,5-5,8
0-0,5
0,2-1,1
0,1-1,2
3,0
12,9
3.2
1,4-4,6
8,9-16,9
0,8-5,6
20,5
9,0
1,9
0,9
14,5-26,5
4,3-13,7
0,7-3,1
0,1-1,8
Для диагностики гипопластических состояний, выявления лейкозных
инфильтратов и раковых метастазов, а также миелодиспластического
синдрома
и
некоторых
видов
костной
патологии
используют трепанобиопсию подвздошной кости, которую проводят с
помощью специального троакара. Она позволяет более точно установить
тканевые соотношения «паренхима/жир/костная ткань», которые в норме
составляют 1:0,75:0,45. В патологических условиях эти соотношения
изменяются, иным становится клеточный состав паренхимы и костной ткани.
При действии больших доз ионизирующего излучения, как известно, в
первую очередь страдают ткани, обладающие наибольшей пролиферативной
активностью в организме. К таким тканям относится костный мозг человека.
Таким образом, при острой лучевой болезни высокой степени тяжести
большинство
кроветворных
клеток
погибает,
образуя
картину
малоклеточного (пустого) костного мозга. В препарате видны
соединительнотканные септы и незначительное количество зрелых
клеточных элементов. По мере восстановления в костном мозге появляются
разнообразные бластные формы. Картина периферической крови при этом
заболевании характеризуется панцитопенией и агранулоцитозом.
Рис. 1 Схема гемопоэза
Регуляция гемопоэза
Кроветворение регулируется:

факторами роста, обеспечивающими пролиферацию и
дифференцировку СКК и последующих стадий их развития,

факторами транскрипции, влияющими на экспрессию генов,
определяющих направление дифференцировки гемопоэтических клеток,

витаминами, гормонами.
Факторы роста включают колониестимулирующие факторы (КСФ),
интерлейкины и ингибирующие факторы. Они являются гликопротеинами,
действующими и как циркулирующие гормоны, и как местные медиаторы,
регулирующие гемопоэз и дифференцировку специфических типов клеток.
Почти все факторы роста действуют на СКК, КОЕ, коммитированные и
зрелые клетки. Однако отмечаются индивидуальные особенности действия
этих факторов на клетки-мишени.
КСФ действуют на специфические клетки или группы клеток на
различных стадиях дифференцировки. Например, фактор роста стволовых
клеток влияет на пролиферацию и миграцию СКК в эмбриогенезе. В
постнатальном периоде на гемопоэз оказывают влияние несколько КСФ,
среди которых наиболее изучены факторы, стимулирующие развитие
гранулоцитов и макрофагов (ГМ-КСФ, Г-КСФ, М-КСФ), а также
интерлейкины.
Большинство указанных факторов выделено и применяется для лечения
различных болезней. Для получения их используются биотехнологические
методы.
Дифференцировка полипотентных клеток в унипотентные определяется
действием ряда специфических факторов, поэтинов — эритропоэтинов (для
эритробластов), гранулопоэтинов (для миелобластов), лимфопоэтинов (для
лимфобластов), тромбопоэтинов (для мегакариобластов).
Большая часть эритропоэтина образуется в почках. Его образование
регулируется содержанием в крови кислорода, которое зависит от количества
циркулирующих в крови эритроцитов. Снижение числа эритроцитов и
соответственно парциального давления кислорода, является сигналом для
увеличения продукции эритропоэтина. Эритропоэтин действует на
чувствительные к нему КОЕ-Э, стимулируя их пролиферацию и
дифференцировку, что в конечном итоге приводит к повышению содержания
в крови эритроцитов. При хронической болезни почек выработка
эритропоэтина снижается, поэтому такие пациенты нуждаются в
медикаментозном его введении.
Тромбопоэтин синтезируется в печени, стимулирует пролиферацию КОЕМГЦ, их дифференцировку и образование тромбоцитов.
Ингибирующие факторы дают противоположный эффект, т.е. тормозят
гемопоэз; их недостаток может быть одной из причин лейкемии,
характеризующейся значительным увеличением числа лейкоцитов в крови.
Выделен ингибирующий лейкемию фактор (ЛИФ), который тормозит
пролиферацию и дифференцировку моноцитов-макрофагов.
Витамины
необходимы
для
стимуляции
пролиферации
и
дифференцировки гемопоэтических клеток. Витамин В12 поступает с пищей
и соединяется с внутренним фактором (Касла), который синтезируется
париетальными клетками желудка. Образуемый при этом комплекс, в
присутствии ионов Са2+, соединяется с рецепторами эпителиоцитов
подвздошной кишки и всасывается. При всасывании в эпителиоциты
поступает лишь витамин В12, а внутренний фактор освобождается. Витамин
В12 поступает с кровью в костный мозг, где влияет на гемопоэз, и в печень,
где может депонироваться. Нарушение процесса всасывания при различных
заболеваниях желудочно-кишечного тракта может служить причиной
дефицита витамина В12 и нарушений в гемопоэзе.
Пернициозная
анемия
это синдром,
связанный
с
недостатком B12 и фолиевой
кислоты в
организме.
Характеризуется
наличием в костном мозге большого количества крупных незрелых
предшественниковэритроцитов (мегалобластов).
Наблюдается
также
нарушение сегментации нейтрофилов (вплоть до полного отсутствия
сегментации) и деформация ядер других гранулоцитов.
При дефиците витамина B12 на фоне анемической клинической картины
(или без неё) могут возникнуть и неврологические расстройства из-за
связанного с дефицитом витамина B12нарушения синтеза жирных кислот.
Может наблюдаться демиелинизация и необратимая гибель нервных клеток.
Симптомами такой патологии являются онемение или покалывание
конечностей и атаксия.
ВОПРОСЫ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ
1. Предмет и области изучения гематологии
2. Костный мозг: виды, локализация, строение, функционирование
3. Стволовая клетка крови и ее дифференцировка
4. Колониеобразующие единицы костного мозга, их дифференцировка
и взаимосвязь
5. Принципиальная схема костномозгового кроветворения
6. Способы взятия биологического материала
миелограммы: преимущества и недостатки
для
оценки
7. Миелограмма в норме
8. Миелограмма при остром и хроническом лейкозах
9. Миелограмма при острой лучевой болезни
10.Регуляция гемопоэза: факторы роста
11.Регуляция гемопоэза: факторы транскрипции
12.Регуляция гемопоэза: витамины и гормоны
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ
1. Записать протокол практического занятия с указанием его цели и
задачи. Дать определение гематологии, красного костного мозга,
миелограммы.
Внести
в
протокол
принципиальную
схему
костномозгового кроветворения.
2.
Расшифровать
миелограммы
при
различных
кроветворения. Дать заключение с внесением в протокол.
патологиях