Лекция проф. Ролдугиной Н. П. на тему: Гемоцитопоэз

Кафедра морфологии физиологии животных и вет. сан. экспертизы
Лекция проф. Ролдугиной Н.П. на тему:
Гемоцитопоэз

Процесс образования, развития и созревания форменных элементов крови называется гемоцитопоэзом. Он осуществляется в органах кроветворения и делится на два периода: эмбриональный и постэмбриональный.

В эмбриональный период кровь формируется как ткань. Развитие крови вначале происходит в не пределах зародыша, в мезенхиме стенок желточного мешка на 2-3 неделе эмбриогенеза. Процесс кроветворения начинается с формирования кровяных островков. Центральные клетки мезенхимы этих островков преобразуются в стволовые кроветворные клетки, а периферические вытягиваются, уплощаются и образуют эндотелий сосудов. В результате соединения кровяных островков формируется сосудистая сеть желточного мешка.
Часть стволовых клеток делится, дифференцируется и превращается в крупные округлые клетки – первичные эритробласты (мегалоласты). Накапливая эмбриональный гемоглобин и теряя ядра они становятся первичными эритроцитами крупных размеров (мегалоциты). Этот этап кроветворения называют мегалобластическим. Часть первичных кровяных клеток проходит более длительный путь развития и превращается во вторичные эритроциты (нормоциты) более мелких размеров, сходные с эритроцитами взрослых животных. Этот этап кроветворения называют нормобластическим.
Вместе с эритропоэзом из первичных кровяных клеток вне сосудов развивается небольшое количество зернистых лейкоцитов.
Часть стволовых клеток, образованных в желточном мешке, остается недифференцированными и с кровью приносятся в тело зародыша в формирующиеся органы кроветворения, где происходит их дальнейшее развитие в разнообразные клетки крови.
Первым кроветворным органом в теле зародыша становится печень. Кроветворение в ней у КРС начинается на 5-6^ой неделе эмбриогенеза. В начале кроветворение мегалобластическое, а на 7^ой неделе становится нормобластическим. Эритроциты приобретают малые размеры, накапливают гемоглобин и теряют ядро. Затем в печени проявляются первые лимфоциты Т и В, гранулоциты и мегакариоциты. К концу внутриутробного развития кроветворение в печени прекращается.
На 7-8 неделе эмбриогенеза кроветворение начинается в тимусе, на 10 неделе – в лимфатических узлах, а с 12 недели начинает функционировать селезенка.
В этих органах образуются все клетки крови, но в последней трети эмбриогенеза преобладающим становится лимфоцитопоэз: в тимусе начинают преобладать Т-лимфоциты, в лимфоузлах и селезенке Т и В-лимфоциты.
У плода крупного рогатого скота на третьем месяце эмбриогенеза начинает формироваться костный мозг, и с 5^и месяцев он становится активным кроветворным органом. Из поступивших сюда стволовых клеток начинают формироваться все форменные элементы крови. Часть стволовых клеток в костном мозге сохраняется в недифференцированном состоянии и могут расселяться по другим кроветворным органам.
Таким образом, костный мозг становится центральным органом, осуществляющим универсальный гемопоэз, и остается им в течение всей постнатальной жизни. Он обеспечивает стволовыми клетками тимус и другие кроветворные органы.


Постэмбриональное кроветворение.
Представляет собой физиологическую регенерацию крови. Эритроциты функционируют до 120 дней, лейкоциты и кровяные пластинки до 9 дней, только Т-лимфоциты могут жить месяцами и годами. Каждый день разрушаются сотни тысяч клеток крови. Основным органом, где идет разрушение, является селезенка. Этот процесс осуществляется с помощью макрофагов.
Источником возобновления являются стволовые клетки крови, которые находятся в красном костном мозге. Они являются полипотентными предшественниками всех видов клеток крови и относятся к самоподдерживающей популяции клеток.
Численность всех видов клеток крови они поддерживают благодаря следующим свойствам:

1. 
   способность делиться в течение всей жизни организма;
   
2. 
   способность к дифференцировке;
   
3. 
   способность превращаться в зачаток любой клетки крови.
   

Во взрослом организме наибольшее количество стволовых клеток находятся в красном костном мозге. Они делятся редко и количество их невелико – примерно 100 СК на 100 тысяч клеток костного мозга. Стволовые клетки могут мигрировать из ткани костного мозга в кровь и далее в другие кроветворные органы: тимус, селезенку, лимфатические узлы и лимфоидные образования, а у птиц – в фабрициеву сумку.
При деление стволовой клетки одна остается, а вторая СКК идет по пути дифференцировки. Таким образом, СКК обладают свойством самоподдержания.
Впервые СКК была описана ученым А.А.Максимовым: она имеет форму малого лимфоцита и относится к нулевой группе лимфоцитов.
С помощью клональных, иммунологических, электронно-микроскопических, генетических и радиобиологических методов за последние 30-40 лет получены важные данные, характеризующие изменение клеточных популяций в процессе кроветворения.
Было выяснено, что постэмбриональное кроветворение является многостадийным процессом последовательных клеточных превращений, приводящих к образованию зрелых клеток периферической сосудистой крови.
Развитие клеток происходит в двух специализированных тканях относящихся к разновидностям тканей внутренней среды и условно названных миелоидной и лимфоидной.
В них постоянно происходит сбалансированный процесс новообразования и гибели клеточных элементов.
Эти ткани представлены многочисленными гемопоэтическими клетками разных типов на разных этапах развития в комплексе с макрофагами, ретикулярными и эпителиальными элементами.
В миелоидной ткани (миелос-мозг) красного костного мозга, находящегося в эпифизах трубчатых костей и губчатом веществе плоских костей, происходит развитие стволовых кровяных клеток и всех форменных элементов крови – эритроцитов, гранулоцитов, лимфоцитов, моноцитов и кровяных пластинок.
В лимфоидной ткани, находящейся в тимусе, селезенке, лимфатических узлах и лимфоидных образованиях слизистых оболочках внутренних полостных органов образуются лимфоциты, а так же активные формы Т- и В-лимфоцитов.
В настоящее время считается бесспорным высказанное Максимовым предположение, что клетки крови происходят из одного источника. Родоначальником всех клеток крови является полипотентная стволовая клетка.
Стволовые клетки были выявлены методом колониеобразования.
Каждая стволовая клетка образует одну колонию и называется колониеобразующей единицей (КОЕ).
Этот процесс изучали на лабораторных животных. У мышей методом радиации убивали все стволовые клетки костного мозга, затем вводили суспензию костного мозга здоровых животных облученным. В их селезенке появлялись вздутия – колонии. Подсчитывали количество колоний и определяли сколько было стволовых клеток.
Исследование клеточного состава колоний позволило выяснить две линии их дифференцировки.
Одна линия дает начало полустволовой клетке (ПСК) – предшественнице гранулоцитарного, эритроцитарного, моноцитарного и мегакариоцитарного рядов гемопоэза (КОЕ-ГЭММ).
Вторая линия дает начало полустволовой клетке-предшественнице лимфопоэза. Выявлены клетки предшественницы отдельно Т- и В-лимфоцитов (КОЕ-Т и КОЕ-В лимфоцитов).
Процесс дальнейшей дифференцировки предшественников клеток крови обусловлен действием многих факторов, важными из которых является микроокружение – клетки эпителиальной и ретикулярной тканей, являющихся стромой кроветворных органов, макрофаги, окружающие формирующиеся клетки и особые вещества – ПОЭТИНЫ, ускоряющие деление предшественников определенных клеток в связи с потребностью организма.
Наиболее признанной схемой кроветворения является схема, разработанная учеными И.Л.Чертковым и А.И.Воробьевым. По этой схеме весь гемоцитопоэз разделен на 6 этапов и выделено 6 классов кроветворных клеток:
I класс – стволовые полипотентные клетки.
II класс – полустволовые частично детерминированные клетки предшественники миелопоэза и лимфопоэза (КОЕ ГЭММ И КОЕ Т и В лимфоциты)
III класс –олигопотентные и унипотентные клетки, дифференцированные лишь в одном направлении развития, т.е. с одним ростком (КОЕ Э; КОЕ М; КОЕ МГЦ; КОЕ Г_Н; КОЕ Г_Б; КОЕ Г_ЭО. (Э – эритроцит; М – моноцит; МГЦ – мегакариоцит, Г_Н, Г_Б, Г_ЭО – нейтрофильные, базофильные и эозинофильные гранулоциты).
В III класс вначале относят олигопотентные двухростковые клетки: КОЕ ГМ; КОЕ МГЦЭ; КОЕ Г_НЭ, которые делятся в дифференцируются в одноростковые унипотентные.
Перечисленные предшественники клеток I, II и III рядов имеют вид малого лимфоцита и морфологически неразличимы.
В III периоде реализуется количественная регуляция кроветворения в соответствии с потребностями организма под действием веществ, выделяемых клетками микроокружения и поэтинов, вырабатываемых в почках и печени.
IV класс – бластные клетки. По сравнению с клетками первых трех классов они имеют крупные размеры (16-20 мкм), но бласты разных клеток крови морфологически трудно различимы.
V класс – дифференцирующиеся клетки (созревающие). Они проходят несколько этапов и становятся морфологически различимыми.
VI класс – зрелые клетки.
В миелоидном ряду развитие клеток идет вплоть до гибели, а в лимфоидном ряду возможно превращение зрелых клеток лимфоцитов в бластные формы. Под влиянием антигенов они дифференцируются в иммунобласты.
Относительное содержание в красном костном мозге созревающих и зрелых форменных элементов крови каждого из ростков кроветворения является важным показателем процесса кроветворения.
В процессе развития выявляется ряд морфологических особенностей, характерных для каждой клетки крови.


Эритропоэз –
происходит по схеме:

КОЕ ГНЕ С КК ПСКК(КОЕ ГЭММ) КОЕ Э проэритробласт КОЕ МГЦЭ эритробласт (базофильный, полихроматофильный, оксифильный) нормоцит рутикулоцит эритроцит

Проэритробласт – первая клетка с хорошо развитым синтетическим аппаратом, крупным округлым ядром с дисперсным хроматином, цитоплазма слабо базофильна – в ней накапливаются рибосомы, происходит активный митоз.
В базофильном эритробласте происходит активный синтез гемоглобина. Он меньше размером, имеет плотное ядро, цитоплазма резко базофильна. Митоз сохраняется. Диаметр 13-16 мкм.
Полихроматофильный эритробласт имеет плотное ядро с крупными глыбками хроматина, цитоплазма имеет сероватый цвет. Диаметр 12-15 мкм.
Оксифильный эритробласт (8-10 мкм) окр2ашивается только кислыми красителями в розовый цвет. Ядро уменьшается, уплотняется, сдвигается в сторону и выходит из клетки. Большая часть цитоплазмы заполнена гемоглобином. Утрачивается способность к делению.
Ретикулоциты – безъядерные клетки. В центре находится сеточка из остатков органелл. Они могут выходить кровяное русло и составляют там 1-2% от всех эритроцитов. Через 2^е-3^е суток они превращаются в эритроциты.
До 10 % эритробластов не завершают свой цикл развития до зрелых эритроцитов и разрушаются.
Регуляция осуществляется физиологически обусловленными механизмами, к которым относятся: количество О₂, доставляемого к тканям. Недостаток его стимулирует выработку эритропоэтина, синтезируемого преимущественно в почках.
Таким образом, при развитии эритроцитов наблюдается тенденция:

1. 
   уменьшаются размеры клеток в два раза,
   
2. 
   выталкивается ядро,
   
3. 
   накапливается гемоглобин.
   

Весь процесс развития эритроцитов длится 7-10 дней.


Гранулоцитопоэз –
происходит по схеме:

КОЕ ГМ Эо Эо С КК ПСКК(КОЕ ГЭММ) КОЕ Г Н промиелоцит Н КОЕ ГЭ Б Б Эо Эо миелоцит Н метамиелоцит Н гранулоцит палочкоядерный Б Эо Б гранулоцит сегментоядерный Н Б

Таким образом, через стадии распознаваемых форм (промиелоцит, миелоцит, метамиелоцит – юный, палочкоядерный гранулоцит, сегментоядерный гранулоцит) миелобласты превращаются в зрелые сегментоядерные гранулоциты трех разновидностей: нейтрофилы, эозинофилы и базофилы.

Миелобласты – клетки с округлым ядром. В цитоплазме зернистость отсутствует. Ядро с хорошо выраженным ядрышком, органелл мало, митохондрии мелкие. Диаметр 15 мкм.
Промиелоциты – более крупные (диаметр 15-24 мкм), ядро овальной формы, хорошо развита эндоплазматическая сеть, много вакуолей, увеличено количество митохондрий, развит комплекс Гольджи, в цитоплазме образуются первичные гранулы (азурофильная зернистость).
Миелоциты – 10-16мкм, округлое ядро, расположенное эксцентрично. Накапливается вторичная зернистость.
Метамиелоциты (юные) характеризуются бобовидным ядром. Органеллы развиты недостаточно. Большое количество вторичных (специфических) гранул в цитоплазме. Диаметр 10-12 мкм. В этой стадии развития утрачивается способность к митозу. Могут поступать в русло крови (1-2%).
Палочкоядерные гранулоциты (10-12 мкм). Ядро имеет форму “S” или подковы С. Могут поступать в кровяное русло и в норме составлять 3-5% от лейкоцитов.
Зрелые клетки (10-12 мкм) – ядро сегментировано, сегменты объединены нитями хроматина. Количество органелл уменьшено. Зернистость составляет 80-90% цитоплазмы.
Цикл развития гранулоцитов проходит в течение 14 суток. В процессе развития наблюдается увеличение размера с стадии промиелоцита, в следующих стадиях размеры клеток уменьшаются. Ядро меняет форму, от круглого до сегментированного. Со стадии миелоцита накапливается специфическая зернистость.
В костном мозге в 10 раз больше гранулоцитов, чем в крови, т.е. сохраняется резерв и при необходимости может быть выброс в кровь.


Тромоцитопоэз –
происходит по схеме:

С КК ПСКК(КОЕ ГЭММ) КОЕ МГЦЭ КОЕ МГЦ мегакариобласт промегакариоцит мегакариоцит кровяные пластинки

Мегакариобласт – крупная клетка (15-25 мкм) с 1-2 ядрами с дисперсным хроматином и базофильной цитоплазмой. Может удваиваться число хромосом.
Далее путем эндомитоза возникает полиплоидия. Количество хромосом доходит до 4-8 наборов.
Промегакариоцит – диаметром 30-45 мкм. Ядро неправильной формы, плоидность возрастает.
Мегакариоцит – размер достигает до 100 мкм. Ядро имеет 32-64 наборов хромосом. Гранулы собираются в группы в наружной зоне. Между группами формируются пузырьки. Сливаясь, они образуют узкие щели (границы демаркации), вдоль которых происходит отщепление пластинок.
Таким образом, в процессе промбоцитопоэза, клетки увеличиваются в размере. Ядра увеличивают плоидность. Они крупные неправильной формы.
Моноцитопоэз –
происходит по схеме:

С КК ПСКК(КОЕ ГЭММ) КОЕ ГМ КОЕ М монобласт, промоноцит моноцит макрофаг

Монобласты не отличаются от бластов других клеток. В них хорошо развит комплекс Гольджи.

Промоноцит – в ядре появляются вдавления. В цитоплазме накапливается азурофильная зернистость.
Моноциты – имеют размеры до 16-18 мкм, вогнутое, эксцентрично расположенное ядро.
Макрофаги образуются из моноцитов в тканях и имеют в разных тканях некоторые морфологические различия (гистиоциты, остеокласты и др.).


Лимфоцитопоэз
происходит по следующим схемам:

В -лимфоциты – СКК ПСКК(КОЕ-В-лимфоциты) В-лимфобласты В-лимфоциты б ольшие В-лимфоциты средние В-лимфоциты малые В-иммунобласты проплазмоциты плазмоциты

Т -лимфоциты – СКК ПСКК(КОЕ-Т-лимфоциты) Т-лимфобласты Т-лимфоциты б ольшие Т-лимфоциты средние Т-лимфоциты малые Т-иммунобласты Т-лимфоциты активированные (Т-киллеры, Т-супрессоры, Т-хелперы)

Лимфоцитопоэз – один из наиболее сложных процессов дифференцировки стволовых клеток. Развивается сходная морфологически и разнородная функционально клеточная популяция.
Одновременно формируются тесно связанные функционально Т и В лимфоциты.
В процессе лимфопоэза клетки постепенно уменьшаются и становятся значительно меньше чем лимфобласты (с 16 мкм до 9-12 мкм).
Ядро уплотняется и занимает большую часть объема клетки, а цитоплазма окружает ядро узким ободком.
Плазмоциты приобретают яйцевидную форму. Ядро располагается в широком конце и хроматин в нем располагается в виде спиц колеса.
Эти клетки специализируются на синтезе антител и у них хорошо развит синтетический аппарат.