Гистогенез крови

Гистогенез крови принято называть гемопоэзом. Все клетки крови происходят от единой популяции стволовых кроветворных клеток, которая находится в красном костном мозгу.

Полипотентнаястволовая кроветворная клетка (СКК) воспроизводит такие же стволовые клетки и одновременно коммитированное потомство. Коммитированное потомство СКК формирует вначале пролиферирующую популяцию полипотентныхклеток-предшественниц, которые дают начало пролиферирующим унипотентнымклеткам-родоначальницам. Унипотентные клетки в свою очередь дифференцируются в созревающие клетки, которые заканчивают пролиферацию и превращаются в зрелые клетки крови. Этапы гемопоэза, начиная от СКК и заканчивая унипотентными клетками-родоначальницами, морфологически не различимы. Они исследуются с помощью современных иммуноцитохимических методов аналогично субпопуляциям лимфоцитов. Популяции созревающих и зрелых клеток морфологически распознаются по особенностям структуры ядра и цитоплазмы.

Классическим методом экспериментального изучения гемопоэза является метод селезеночных колоний Тилла и МакКаллоха (1961). Принцип метода заключается в том, что мышей облучают летальной дозой рентгеновских лучей (900-1000 рад), после чего им инокулируют клетки костного мозга необлученных сингенных животных. Сингенными называются животные, имеющие одинаковый генотип по главному комплексу гистосовместимости и поэтому между ними возможна пересадка тканей без отторжения. После инокуляции клеток костного мозга в селезенке реципиентов появляются колонии диаметром 1-2 мм, состоящие из донорских клеток. Селезеночные колонии могут состоять из одного типа клеток, например, предшественников эритроцитов или гранулоцитов, а могут быть гетерогенными и состоять из разных типов клеток. Гомогенные колонии образованы потомством унипотентных клеток, а – потомством полипотентных клеток. Метод селезеночных колоний может также применяться на сублетально облученных мышах, у которых будут формироваться колонии из собственных клеток-предшественниц. Соответствующие составу колоний клетки-предшественницы обозначаются как колониеобразующие единицы, или КОЕ.

Эритропоэз.СКК дает коммитированное потомство, которое называется клетками-предшественницамимиелопоэза (КОЕ-ГЭММ). Последние, в свою очередь, через клетки-родоночальцы миелопоэза КОЕ-ГЭ дают унипотентные эритропоэтинчувствительные клетки – БОЕ-Э. Они способны к усилению пролиферации под влиянием гормона эритропоэтина, поэтому называются бурстобразующими единицами (бурст – взрыв). Затем последовательно дифференцируются эритробласты, пронормобласты и нормобласты.

Нормобласты бывают трех типов – базофильные, полихроматофильные и оксифильные. Сначала из пронормобластов дифференцируются базофильные нормобласты. Они отличаются округлым базофильным ядром и базофильной цитоплазмой, высокой пролиферативной и метаболической активностью. В базофильных нормобластах начинается синтез специфического для эритроцитов белка – гемоглобина. Появляющиеся позднее полихроматофильные нормобласты имеют округлые уменьшенные по сравнению с базофильными нормобластами ядра. В их цитоплазме участки, где накапливается гемоглобин, приобретают оксифилию. Полихроматофильные нормобласты переходят в оксифильные нормобласты, которые представляют собой овальные клетки, на одном конце которых находится небольшое округлое ядро с крестообразным распределением гетерохроматина (как у плазмоцитов). Цитоплазма этих клеток оксифильная, содержит много гемоглобина. Оксифильные нормобласты утрачивают способность к делению. Оксифильные нормобласты превращаются в безъ- ядерные ретикулоциты. В этих клетках еще сохраняются остатки гранулярной плазматической сети, которые придают цитоплазме тонкий базофильный рисунок. Из ретикулоцитов образуются зрелые клетки - эритроциты.

Общие тенденции в дифференцировке эритроцитов заключаются в уменьшении размеров и лизисе клеточного ядра, а также приобретение цитоплазмой оксифильного характера из-за накопления большого количества гемоглобина.

Гранулоцитопоэз. СКК порождают КОЕ-ГЭММ, которые превращаются в КОЕ-ГЭ и далее в миелобласты. Эти этапы гранулоцитопоэза морфологически не различаются. Миелобласты дают три субпопуляции клеток - нейтрофильные, эозинофильные и базофильные промиелоциты. Промиелоциты имеют округлые ядра и базофильную цитоплазму, в которой появляется азурофильная зернистость. Дальнейшая дифференцировка субпопуляций промиелоцитов идет параллельно друг другу. В результате промиелоциты дают три разновидности миелоцитов. В цитоплазме миелоцитов начинает накапливаться специфическая зернистость, а число азурофильных гранул снижается. В ядрах миелоцитов появляются плотные глыбки гетерохроматина, но клетки еще способны делиться. Миелоциты далее диффернцируются в метамиелоциты (юные лейкоциты). При этом ядро становится палочковидным или подковообразным, и клетка утрачивает способность к делению. Переход в зрелые гранулоциты сопровождается накоплением специфической зернистости и сегментацией ядра.

Таким образом, при гранулоцитопоэзе наблюдается уменьшение размеров и сегментация ядер и накопление в цитоплазме зернистости, характер которой специфичен для каждого из трех типов клеток.

Тромбоцитопоэз.СКК порождают КОЕ-ГЭММ, которые превращаются последовательно в предшественницы миелопоэза, тромбопоэтин-чувствительныеклетки и мегакариобласты.Мегакариобласты проходят ряд клеточных циклов без деления, в результате чего клетки увеличиваются в размерах и превращаются в промегакариоциты. По мере полиплоидизации и дифференцировки цитоплазмы промегакариоциты становятся гигантскими клетками костного мозга – мегакариоцитами.Мегакариоциты имеют диаметр 40-50 мкм, многолопастное ядро и слабо базофильную цитоплазму с азурофильными зернами. Они содержат 32 или 64 набора хромосом. Плазмолемма мегакариоцитов может формировать выросты, которые входят в поры капилляров костного мозга – фенестры,где от них отделяются кровяные пластинки. Этот процесс носит название клазматоза.

Основными особенностями дифференцировки кровяных пластинок являются полиплоидизация, накопление в цитоплазме азурофильной зернистости и клазматоз.

Лимфоцитопоэз. В-лимфоциты берут свое начало в красном костном мозгу из СКК. Сначала СКК порождают унипотентных предшественниц В-лимфоцитов, которые превращаются затем в пре-В-лимфоциты. Эти клетки отличаются тем, что в их цитоплазме можно обнаружить тяжелые цепи иммуноглобулина класса m, являющиеся основой для построения антиген-распознающего рецептора. Пре-В-лимфоциты превращаются далее в незрелые В-лимфоциты, которые экспрессируют на своей поверхности антиген-распознающие рецепторы. Эти рецепторы состоят из одной легкой и одной тяжелой цепи иммуноглобулинов класса M или D. Незрелый B-лимфоцит еще не способен активироваться при встрече с антигеном. Это свойство он приобретает по выходе из красного костного мозга в кровоток, превращаясь в зрелую клетку.

В периферической крови содержится около 400 В-лимфоцитов в 1 мкл. Однако там они находятся в неактивном состоянии. Для активации эти клетки должны выйти в периферические лимфоидные органы (селезенку, лимфатические узлы, небные миндалины, аппендикс), где они формируют большие скопления – лимфоидные фолликулы.

Процесс активации B-лимфоцитов при встрече с антигеном носит название антигензависимой дифференцировки В-лимфоцитов.Она начинается при встрече клетки со специфически распознаваемым ей антигеном. При этом В-лимфоцит утрачивает свой антиген-распознающий рецептор и путем деления порождает клеточный клон, который обнаруживается в центральной части лимфоидного фолликула в виде скопления светлых лимфоидных клеток - зародышевого центра. В процессе клональной прогрессии происходит повторная активация генов, контролирующих структуру иммуноглобулинового рецептора, но с включением механизма гипермутабильности участка гена, который контролирует антигенсвязывающий центр. Клональная прогрессия клеток сопровождается отбором их по специфичности распознавания антигена. В результате появляются клетки с рецептором, который способен более эффективно связывать антиген, чем рецептор порождающего клон B-лимфоцита. Не прошедшие отбора клетки погибают путем апоптоза и фагоцитируются макрофагами. Отселектированные клетки смещаются на край лимфоидного фолликула, где они формируют более темную мантийную зону. Часть лимфоцитов уходит в дальнейшем из фолликула и превращается в плазмоциты. Секретируемые плазмоцитами антитела накапливаются в плазме крови и способны связывать большое количество антигена, который в дальнейшем утилизируется макрофагами, Другая часть лимфоцитов формирует популяцию клеток памяти.

Таким образом, гуморальный иммунный ответ, сопровождающийся синтезом антител, обеспечивается антигензависимой дифференцировкой В-лимфоцитов в лимфоидных фолликулах. Динамика этого процесса, который называется в иммунологии первичным иммунным ответом, не зависит от специфичности антигена и его количества. Первые плазмоциты появляются на 3 день после встречи лимфоцита с антигеном, а максимальная концентрация антител достигается только к концу второй недели. Однако при повторном поступлении в организм этого же антигена за счет ускоренной дифференцировки плазмоцитов из клеток памяти высокие концентрации антител достигаются уже в течение 1-2 суток. Это явление лежит в основе вторичного иммунного ответа.

В отличие от всех других клеток крови Т-лимфоциты образуются в тимусе (вилочковой,илизобной железе). Тимус находится в переднем средостении под щитовидной железой и состоит из двух крупных долей, образованных более мелкими дольками.

Каждая долька тимуса состоит из соединительнотканнойкапсулы, под которой находится пронизанная капиллярами эпителиальнаястрома. Эпителий тимуса заселен большим количеством лимфоидных клеток – тимоцитов. Распределение тимоцитов в дольке неравномерное: на периферии у капсулы число тимоцитов настолько большое, что они полностью закрывают эпителиальную строму, тогда как ближе к центру эпителий заметен хорошо. Зона с более высокой плотностью тимоцитов называется корковым веществом, а с менее высокой плотностью – мозговым веществом. Выделяют также субкапсулярную зонуна границе капсулы и коркового вещества, а также кортико-медуллярную зону на границе коркового и мозгового вещества. Кортико-медуллярная зона богата капиллярами, на которых фиксированы макрофаги.

Источником Т-лимфоцитов также является СКК. Однако коммитированный потомок СКК выходит из костного мозга и мигрирует по кровотоку в субкапсулярную зону тимуса. В ходе дифференцировки тимоциты субкапсулярной зоны приобретают детерминанту CD3. Затем часть клеток начинает экспонировать ТКР, а остальные дифференцируются в ЕК-клетки. Синтез компонентов ТКР и их сборка находятся под контролем “клеток-нянек” эпителиальной стромы. Не прошедшие “позитивного” отбора тимоциты погибают путем апоптоза. После “позитивного” отбора появляются “дубль-положительные” тимоциты, одновременно экспрессирующие детерминанты CD4 и CD8. Эти клетки проходят “негативный ”отбор на способность реагировать на антигены своего организма. При наличии такой способности они также элиминируются путем апоптоза. Прошедшие оба вида отбора клетки дифференцируются на субпопуляции путем выключения CD4 или CD8 и выходят из кортико-медуллярной зоны в грудной лимфатический проток. В лимфатической системе под воздействием тимусных гормонов Т-лимфоциты окончательно созревают, образуя три основных субпопуляции: Т-хелперы, Т-супрессоры и ЕК-клетки. Зрелые Т-лимфоциты мигрируют в периферические лимфоидные органы, где формируют тимусзависимые зоны вокруг сосудов вблизи лимфоидных фолликулов. При развитии иммунного ответа клетки тимусзависимой зоны мигрируют в лимфоидный фолликул для контроля антигензависимой дифференцировки В-лимфоцитов.