2 курс / Нормальная физиология / Система_красной_крови_сравнительная_физиология_Липунова_Е_А_,_Скоркина

Рис. 3. Иерархическая модель гемопоэза, включающая важнейшие цитокины [210]

Примечание. Здесь и далее: ИЛ-2 – интерлейкин-2, ИЛ-3 – интерлейкин-3, ИЛ-5 – интерлейкин-5, ИЛ-6 – интерлейкин-6, ИЛ-7 – интерлейкин-7, ФСК (Flt-3L) – фактор стволовых клеток, БОЕ-Э – бурстобразующая единица, эритроцитарная, БОЕ-МК – бурстобразующая единица, мегакариоцитарная, КОЕ-Э – колониеобразующая единица, эритроцитарная, КОЕ-Г – колониеобразующая единица, гранулоцитарная, КОЕ-ГМ – колониеобразующая единица, гранулоцитарная-моноцитарная, КОЕ-Ео – колониеобразующая единица, эозинофильная, КОЕ-Ба – колониеобразующая единица, базофильная, КОЕ-В – колониеобразующая единица, В-клеточная, КОЕ-Т – колониеобразующая единица, Т-клеточная. ЭП – эритропоэтин, ТПО – тромбопоэтин, ГМ-КСФ – гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор, Г-КСФ – гранулоцитарный колониестимулирующий фактор.

При дифференцировке ГСК выделяют две линии. Одна дает начало мультипотентной клетке – родоначальнице гранулоцитарного, эритроцитар-

ного, моноцитарного и мегакариоцитарного рядов гемопоэза (КОЕ-ГЭММ);

вторая – мультипотентной клетке – родоначальнице лимфопоэза (КОЕ-Л) [301].

Из мультипотентных клеток дифференцируются олигопотентные (КОЕ-

ГМ) и унипотентные родоначальные клетки. Методом колониеобразования определены родоначальные унипотентные клетки для моноцитов (КОЕ-М),

нейтрофильных гранулоцитов (КОЕ-Г), эозинофилов (КОЕ-Эо), базофилов

(КОЕ-Б), эритроцитов (БОЕ-Э и КОЕ-Э), мегакариоцитов (КОЕ-МГЦ), из которых образуются клетки-предшественницы. В лимфатическом ряду выделяют унипотентные клетки-предшественницы для В- и Т-лимфоцитов.

Дифференцировка полипотентных клеток в унипотентные обусловливается действием ряда специфических факторов – эритропоэтинов (для эритроцитов),

гранулопоэтинов (для миелобластов), лимфопоэтинов (для лимфобластов),

тромбопоэтинов (для мегакариобластов).

1.2.Эмбриональный гемопоэз

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. Наиболее полно гемопоэз изучен у млекопитающих и птиц.

У млекопитающих в развитии крови как ткани в эмбриональный период выделяют 3 основных этапа, последовательно сменяющих друг друга: 1)

мезобластический – развитие клеток крови во внезародышевых органах

(мезенхиме стенки желточного мешка, хориона и стебля) протекает с 3 по 9

неделю развития зародыша человека, при этом появляется первая генерация ГСК; 2) печеночный – начинается с 5 – 6-й недели развития плода, основным органом гемопоэза становится печень, в ней образуется вторая генерация ГСК.

Кроветворение достигает максимума через 5 месяцев и завершается перед рождением. ГСК заселяют тимус (с 7 – 8-й недели выявляются Т-лимфоциты),

селезенку (с 12-й недели) и лимфатические узлы (с 10 – 12й недели); 3)

медулярный (костномозговой) – появляется третья генерация ГСК в костном мозге, где гемопоэз начинается с 10-й недели и нарастает к рождению. После рождения костный мозг становится центральным органом гемопоэза [33].

Кроветворение в стенке желточного мешка. Первые этапы кроветворения происходят в желточном мешке, где найдены недифференцированные клетки – мезобласты, которые мигрируют в него из первичной полоски. Мезобласты обладают высокой митотической активностью и дифференцируются в клетки – первичные эритробласты. В течение нескольких часов после миграции происходят деление и дифференцировка мезобластов желточного мешка до первичных эритроцитов. Большинство этих клеток – ядросодержащие, но некоторые из них не содержат ядер [210]. Другие мезобласты дифференцируются в клетки гемоцитобласты. Для эмбрионов кролика известна вторая стадия гемопоэза в желточном мешке, в ходе которой гемоцитобласты дифференцируются в эритробласты, которые становятся окончательными или вторичными нормобластами, которые теряют ядра и превращаются в нормоциты. В кровяных островках формируются сосудистые каналы, создаются первичные эритробласты и гемоцитобласты, а на более поздних этапах – зрелые эритробласты и эритроциты [299, 301]. Развитие эритроцитов в стенке желточного мешка происходит внутри первичных кровеносных сосудов – интраваскулярно. Одновременно экстраваскулярно из бластов, расположенных вокруг сосудистых стенок, дифференцируется небольшое количество гранулоцитов – нейтрофилов и эозинофилов. Часть ГСК остается в недифференцированном состоянии и разносится током крови по различным органам зародыша, где происходит их дальнейшая дифференцировка в клетки крови или соединительной ткани.

Кроветворение в печени. Печень у млекопитающих закладывается на

3 – 4-й неделе эмбриональной жизни и с 5-й недели становится центром кроветворения, которое происходит экстраваскулярно – по ходу капилляров,

врастающих вместе с мезенхимой внутрь печеночных долек. Источником кроветворения служат ГСК, из которых образуются бласты,

дифференцирующиеся во вторичные эритроциты. Одновременно с развитием эритроцитов в печени образуются зернистые лейкоциты – нейтрофилы и эозинофилы. Кроме гранулоцитов формируются гигантские клетки –

мегакариоциты. К концу внутриутробного периода кроветворение в печени прекращается [44].

Кроветворение в тимусе. Тимус закладывается в конце первого месяца внутриутробного развития, и на 7 – 8-й неделе его эпителий начинает заселяться ГСК, которые дифференцируются в Т-лимфоциты [190].

Кроветворение в селезенке. Закладка селезенки происходит в конце первого месяца эмбриогенеза. Из ГСК экстраваскулярно образуются все клетки крови. Образование эритроцитов и гранулоцитов достигает максимума на пятом месяце эмбриогенеза [210].

Кроветворение в лимфатических узлах. Большинство лимфатических узлов закладывается на 9 – 10-й неделе; в них проникают ГСК, из которых на ранних стадиях дифференцируются эритроциты, гранулоциты и мегакариоциты. Формирование этих элементов быстро подавляется образованием лимфоцитов. Массовое «заселение» лимфатических узлов предшественниками Т- и В-лимфоцитов начинается с 16-й недели, когда образуются посткапиллярные венулы, через стенку которых осуществляется процесс миграции клеток. Из клеток-предшественников дифференцируются лимфобласты (большие лимфоциты), а затем средние и малые лимфоциты.

Дифференцировка Т- и В-лимфоцитов происходит в Т- и В-зависимых зонах лимфатических узлов [44, 210].

Кроветворение в костном мозге. Закладка костного мозга осуществляется на втором месяце эмбрионального развития. Первые ГСК появляются на 12-й неделе развития; в это время основную их массу составляют эритробласты и гранулоциты. Из ГСК в костном мозге формируются все клетки крови, развитие которых происходит экстраваскулярно. Часть ГСК остается в недифференцированном состоянии:

они могут расселиться по другим органам и тканям и стать источником развития клеток крови и соединительной ткани. Таким образом, костный мозг становится центральным органом, осуществляющим универсальный гемопоэз,

и остается им течение постнатальной жизни [18, 43, 191]. Эмбриональный

костный мозг отличается от центров более раннего развития гемопоэза активным образованием миелоидных клеток и доминированием этого процесса в гемопоэзе. Миелопоэз начинается в центральной части костномозговой полости и распространяется оттуда по всей полости кости. Эритропоэз в эмбриональном костном мозге развивается позже, чем в органах,

рассмотренных раннее, и «смешивается» с процессом миелопоэза. [210].

Эмбриональное кроветворение у птиц. У птиц в различные этапы эмбриогенеза наблюдается перемещение очагов гемопоэза. В эмбриональном периоде они локализованы в селезенке, фабрициевой сумке (бурсе) и стенке кишечника. Печень в развитии эмбрионального кроветворения у птиц существенной роли не играет. В ней происходит незначительное образование экстраваскулярных гемоцитобластов из эндотелия, которые дают начало эритробластам и миелоцитам. В мезенхиме закладки селезенки образуются гемоцитобласты, которые дают начало интраваскулярному и экстраваскулярному гранулопоэзу. После закладки костного мозга мезенхима дифференцируется аналогично, только лимфоциты развиваются в меньшем количестве [18, 43]. В период вылупления (птенца) основными очагами гемопоэза становятся печень, селезенка и костный мозг [18, 86].

Костный мозг, как кроветворный орган, начинает функционировать с 14-

го дня у куриного эмбриона и с 15-го – у утиного [23]. В развитии и формировании костного мозга птиц выделяют три основные стадии:

остеобластическую, красного и желтого костного мозга. Последовательность перехода одной стадии костного мозга в другую у различных видов птиц осуществляется в разные сроки. Первоначально образуется остеобластический

(первичный) костный мозг со слабо развитой сосудистой системой; как кроветворный орган структура не функционирует. В дальнейшем происходят образование и дифференцировка ретикулярной стромы, разрастание кровеносных сосудов и появление первых органов кроветворения. Их функционирование совпадает во времени с периодом повышенной потребности эмбриона в кислороде и питательных веществах. Одновременно происходит

перестройка сосудистой системы аллантоиса, капиллярная сеть которого начинает непосредственно соприкасаться с подскорлуповой оболочкой.

Перед вылуплением канал эмбриона целиком заполнен красным костным мозгом, в центре которого начинают появляться жировые клетки. В просвете синусов обнаруживаются развивающиеся эритробласты. Из гранулоцитов преобладают псевдоэозинофильные миелоциты. Красный костный мозг диафизов костей отдельными тяжами врастает в эпифизарные участки.

Закладка и формирование костного мозга во всех костях конечностей эмбриона идет одновременно, но более интенсивно в проксимальных концах предплечья и голени. Различия в развитии костного мозга у утенка и цыпленка прослеживаются в последний период эмбрионального развития; у утенка в центре костномозгового канала передних конечностей происходит разрастание жировой ткани, у цыпленка этого явления не наблюдается. Миелоидная ткань расположена преимущественно по периферии мозгового канала, и только незначительное количество ее элементов сосредоточено между жировыми клетками.

Первым в крови эмбрионов птиц созревают эритроциты; на 3-е сут инкубации обнаруживаются тромбоциты и лейкоциты (в виде малодифференцированных клеток лимфоидного ряда); гранулоциты

(псевдоэозинофилы) в крови эмбрионов выявляются на 6-е сут инкубации [18].

С первых часов развития эмбриона в яйце птиц формируется густая сеть кровеносных сосудов и начинается интенсивный процесс кроветворения,

который протекает вначале во внезародышевых органах эмбриона (желточном мешке и аллантоисе), затем и в теле зародыша (сосудистое, печеночное,

костномозговое кроветворение и кроветворение в мезенхиме зародыша) [46].

Исследованиями Г. Ф. Задарновской [46] установлен ряд общих закономерностей в эмбриональном кроветворении у птиц:

а) постепенное увеличение количества эритроцитов, лейкоцитов и гемоглобина в крови эмбриона по мере роста и развития;

б) снижение этих показателей в критические периоды инкубации: (8, 11 и 16 – 18-е сут для кур; 8, 10, 18, 20 и 23 – 24-е – для эмбрионов уток; 7, 11, 14, 16, 18, 21 и 23 – 25-е – для гусиных эмбрионов; 8, 11, 12, 16, 19, 21 и 23-е – для индеек; 9, 10, 13, 16, 18 и 21-е сут – для эмбрионов цесарок);

в) высокая напряженность эритропоэза на ранних стадиях инкубации и лейкопоэза – на более поздних;

г) обратная зависимость между динамикой регенерации красной и белой крови на всех этапах онтогенеза.

На более поздних стадиях (10 – 15 сут насиживания/инкубации) процесс желточного эритропоэза достигает максимального развития, причем образуются только вторичные эритробласты. При этом гемоцитобласты и полихроматофильные эритробласты располагаются всегда в пристеночном положении, а эритроциты занимают центральное положение [43]. В

окружающие сосуды мезенхимы желточного мешка также образуются гемоцитобласты (рис. 4). Они дают начало миелоцитам, которые могут проникать через эндотелий в полость сосудов [229].

Рис. 4. Венозный капилляр из стенки желточного мешка 11-дневного зародыша цыпленка [229]: end – эндотелий; er – эритроциты; gz – экстарваскулярный гранулоцит; hmz – гемоцитобласты; nbl – нормобласты; pchbl – полихроматофильные эритробласты.

Вмезенхиме тела зародыша на 4 – 5-е сут инкубации/насиживания образуются гистоидные и лимфоидные элементы. Из лимфоидных блуждающих клеток (гемоцитобластов) в некоторых участках головы и около вентральной стенки аорты образуются небольшие экстраваскулярные островки из эритробластов или миелоцитов. Некоторые из островков окружаются эндотелиальной стенкой и включаются в сосудистое русло [230].

Вопытах на химерах перепелиного эмбриона и желточного мешка цыпленка показаны различные внутриэмбриональные пути дифференцировки ГСК у птиц. Экспериментально подтверждена конвергенция ГСК из желточного мешка в область аорты [243].

Кроветворение у амфибий. Эмбриональное развитие крови у амфибий

изучено недостаточно. Основные работы в этом направлении выполнены

H. Mietens (1909, 1910), H. Doms (1916), R. Lillie (1919), A. Maximow (1910, 1927). Установлено, что у хвостатых и бесхвостых первые стадии развития протекают однозначно. Из мезенхимы желточного мешка в кровяное русло попадают первичные кровяные клетки округлой формы, заполненные желтком и содержащие пигмент. В дальнейшем большая часть этих клеток, теряя желток, превращается в первичные эритробласты, содержащие гемоглобин.

Часть кровяных клеток не накапливает гемоглобин, протоплазма их базофильна, и они превращаются в первичные гемоцитобласты. Одновременно в мезенхиме головы образуются блуждающие клетки – лимфоцитоподобные.

Они различны по величине, имеют складчатое ядро и светлую цитоплазму.

Клетки проникают в кровяное русло и превращаются в гранулоциты.

Затем у бесхвостых амфибий начинается усиленное образование гемоцитобластов во всех мезенхимных участках тела, особенно в области зобной железы, глотки, жаберной области, в интерстициальной ткани предпочки и первичной почки и в окружности мезентериальной артерии. Во всех этих очагах образуются малые лимфоциты и лейкоциты. В селезенке эритропоэз не выявлен. К моменту метаморфоза первичные эритроциты замещаются на вторичные в кровяном русле, эдесь же из малых лимфоцитов развиваются тромбоциты. Затем эритропоэз на некоторое время сосредоточивается в сосудах печени, откуда переходит в сосуды костного мозга, где экстраваскулярно сосредоточена и лимфо-миелоидная ткань [43, 44, 273, 274].

У хвостатых амфибий кроветворение отличается тем, что в период развития гемоцитобластов мезенхима предпочки и почки не участвует в гемопоэзе, а весь процесс эритропоэза сосредоточивается в селезенке; в печени субперитонеально развивается лимфо-миелоидная ткань [44].

1.3.Постэмбриональный гемопоэз

Постэмбриональный гемопоэз представляет собой процесс физиологической регенерации крови (клеточное обновление), который компенсирует физиологическое разрушение дифференцированных клеток.

Миелопоэз у млекопитающих происходит в миелоидной ткани,

расположенной в эпифизах трубчатых и полостях многих губчатых костей.

Здесь развиваются форменные элементы крови: эритроциты, гранулоциты,

моноциты, кровяные пластинки, предшественники лимфоцитов. В миелоидной ткани находятся стволовые клетки крови и соединительной ткани [33, 44].

Лимфопоэз протекает в лимфоидной ткани, которая имеет несколько разновидностей, представленных в тимусе, селезенке и лимфатических узлах.

Лимфоидная ткань выполняет функции образования Т- и В-лимфоцитов и иммуноцитов (плазмоцитов) [190].

Миелоидная и лимфоидная ткани – разновидности соединительной ткани.

В них представлены две основные клеточные линии: гемопоэтические и клетки ретикулярной ткани.

Ретикулярные, а также жировые, тучные и остеогенные клетки вместе с матриксом (межклеточным веществом) формируют для гемопоэтических элементов микроокружение, оказывающие воздействие на дифференцировку гемопоэтических клеток. Гемопоэтическое микроокружение относится к стромальным элементам органов, в которых происходит гемопоэз, его формируют клеточные и внеклеточные элементы, образующие структурный матрикс, где стволовые клетки и их потомки пролиферируют и дифференцируются по перемещении в кровоток [48, 210].

Структурный матрикс (стромальные клетки) – это гетерогенная группа клеток, состоящая из фибробластов, эндотелиальных клеток, остеобластов и адипоцитов, располагающихся в костномозговой полости. Гемопоэтические клетки нуждаются в растворимых гемопоэтических факторах роста (ГФР) и

мембраносвязанных молекулах присоединения.