Кроветворение. Стволовая клетка – единый предшественник клеток крови.

Кроветворение, или гемопоэз, — процесс, состоящий из серии клеточных дифференцировок, которые приводят к образованию зрелых форменных элемен­тов крови. Это одна из наиболее рано возникающих функций организма, в которой в зависимости от вида клеток различают эритропоэз, лейкопоэз и тромбоцитопоэз. Существует эмбриональный гемопоэз, который происходит в заро­дышевый период и приводит к развитию крови как ткани, и постэмбриональный гемопоэз, представляющий собой систему физиологической регенерации крови. У плодов млекопитающих образование и развитие клеток крови происходит в печени. К концу эмбрионального периода процесс в печени прекращается и центральным органом, осуществляющим универсальный гемопоэз, становится красный костный мозг. Он обеспечивает стволовыми клетками тимус, лимфа­тические узлы и другие гемопоэтические органы. Эритропоэз Предшественниками эритроцитов являются клетки красного костного моз­га. В них осуществляется синтез гемоглобина. Для образования гема используется железо двух белков: ферритина и сидерофилина. Суточная потребность организма в железе составляет 20-25 мг. Большая часть его поступает из отживших и уже разрушившихся эритроцитов, остальное доставляется с пищей. Для образования эритроцитов необходимы фолиевая кисло­та и витамин B12. Всасывание витамина B_i2 пищи сопровождается его взаимодей­ствием с внутренним фактором Касла — гастромукопротеином, входящим в со­став желудочного сока. Образующийся комплекс попадает в костный мозг, где стимулирует образование эритроцитов, способствуя синтезу глобулинов. В эритропоэзе принимают также участие витамин С, активирующий синтез желе­зосодержащей части молекулы гемоглобина, витамин В_б, влияющий на синтез тема, и витамин B_i2, участвующий в образовании липидной стромы эритроцита. В своем развитии эритроциты проходят несколько стадий. Предшественни­ки зрелых форм — ретикулоциты — поступают в кровь и в течение несколь­ких часов превращаются в зрелые клетки. Ретикулоциты содержат хорошо выявляемые прижизненным окрашиванием гранулярные или нитевидные скоп­ления базофильного вещества, исчезающие у зрелых форм. В обычных услови­ях количество ретикулоцитов в крови составляет, по разным данным, 1-10% от общего числа эритроцитов, что служит показателем эритропоэза. Скорость эритропоэза может возрастать в несколько раз при обильных и быстрых кровопотерях, патологическом разрушении зрелых форм, несоответ­ствии между потребностью тканей в кислороде и его поступлением (гипоксемия в любых формах ее проявления). В плазме крови в этих условиях появляются в значительных концентрациях особые ускоряющие эритропоэз вещества — эритропоэтины. Эритропоэтины представляют собой гормоны гликопротеиновой природы, синтезируемый преимущественно почками, а также в небольших количествах печенью и подчелюстными слюнными железами. Эрит­ропоэтины в небольших концентрациях постоянно присутствуют в плазме чело­века и животных. Основной клеткой-мишенью для эритропоэтинов являются ядерные эритроидные предшественники в костном мозгу. Эритропоэтины уве­личивают скорость образования гемоглобина. Помимо эритропоэтинов на кро­ветворение оказывают влияние андрогены и ряд медиаторов. Значительное влияние на эритропоэз оказывают соединения, синтезируе­мые лимфоцитами, моноцитами, макрофагами и другими клетками. Эти соеди­нения получили название «интерлейкины». Они обозначаются арабскими циф­рами (ИЛ-1, ИЛ-2 и т. д.). Интерлейкины стимулируют фибробласты и эндотелиальные клетки, в результате чего усиленно продуцируется белковый фактор Стила, оказывающий непосредственное влияние на полипотентную ство­ловую клетку и способствующий ее дифференцировке. После того как родона­чальники нескольких линий кроветворных клеток дифференцируются в родона­чальники одной линии, в реакцию вступают позднедействующие гемопоэтические ростовые факторы и эритропоэтин. Эритроциты живут относительно недолго, в среднем около 120 сут. При этом непрерывно образуются новые клетки и отмирают старые. Разрушение отживших эритроцитов происходит разными путями: одни гибнут от механи­ческого травмирования во время движения по сосудам; часть клеток фагоцити­руется мононуклеарной фагоцитарной системой печени и селезенки; старые эритроциты гемолизируются непосредственно в кровяном русле. При разрушении эритроцитов гемоглобин распадается на гем и глобин. От гема отделяется железо. Оно сразу же используется для создания новых молекул гемоглобина. Возникающий его избыток запасается впрок в печени, селезенке, слизистой оболочке тонкой кишки. Железо вступает в соединение со специфи­ческими белками, итогом чего является образование ферритина и гемосидерина. Лейкопоэз. Тромбоцитопоэз. Лейкопоэз находится в прямой зависимости от распада лейкоцитов: чем больше их распада­ется, тем больше образуется. Считается, что все лейкоциты образуются в крас­ном костном мозгу из единой стволовой клетки, между тем родоначальницей миелопоэза (образование гранулоцитов, тромбоцитов и эритроцитов) является клетка-предшественница, или гранулоцитарно-моноцитарная бипотенциальная колониеобразующая единица. Для ее роста и дифференцировки необходим особый колониестимулирующий фактор (КСФ). Вырабатывается он моноцитарно-макрофагальными клетками, лимфоцитами и костным мозгом. Фактор является гликопротеидом и состоит из двух частей — стимулятора продукции эозинофилов и стимулятора продукции нейтрофилов и моноцитов. Оба они относятся к ранним гемопоэтическим ростовым факторам. Содержание их сти­мулируется Т-хелперами и подавляется Т-супрессорами. В регуляции лейкопоэза важную роль играют интерлейкины. Они не только стимулируют гемопоэз, но, например, ИЛ-3 является фактором роста и развития базофилов, а ИЛ-5 необходим для роста и развития эозинофилов, ИЛ-2, ИЛ-4, ИЛ-6, ИЛ-7, кроме того, еще и для дифференцировки Т- и В-лимфоцитов. Известны два типа гранулоцитарных резервов лейкоцитов — сосудистый и костномозговой. Первый представляет собой большое количество гранулоцитов, расположенных вдоль стенок сосудистого русла, откуда они мобилизуются при повышении тонуса симпатической нервной системы. Число клеток второ­го, т. е. костномозгового гранулоцитарного резерва примерно в 50 раз превы­шает их количество в кровотоке. Как известно, лейкоциты являются наиболее «подвижной» частью крови, быстро реагирующей на различные изменения в окружающей среде и организме развитием лейкоцитоза, что и обеспечивается благодаря существованию двух типов клеточного резерва. Стимулирующее влия­ние на лейкопоэз оказывают нуклеиновые кислоты, гормоны гипофиза. Лейко­поэз возрастает также под влиянием продуктов распада тканей, микроорганиз­мов и их токсинов. Полагают, что эти вещества оказывают действие не прямо, а путем стимуляции лейкопоэтинов, которые «вмешиваются» в про­цесс дифференциации клеток костного мозга. Разрушение и появление новых лейкоцитов происходит непрерывно. Жизненный срок их различен. Они живут часы, дни, недели, часть лейкоцитов не исчезает на протяжении всей жизни человека или животного. Местом разрушения лейкоцитов является слизистая оболочка пищеварительного тракта, а также ретикулярная ткань. Физиологическим регулятором процесса тромбоцитопоэза являются тромбоцитопоэтины. Химически они связаны с высокомолекуляр­ной белковой фракцией, относящейся к γ-глобулинам. В зависимости от места образования и механизма действия различают тромбоцитопоэтины короткого и длительного действия. Первые образуются в селезенке, усиливают отшнуровку кровяных пластинок от мегакариоцитов и ускоряют их поступление в кровь. Они способствуют переходу предшественников гигантских клеток костного мозга в зрелые мегакариоциты. На активность тромбоцитопоэтинов непосред­ственное влияние оказывают ИЛ-6, ИЛ-11. Вторые содержатся в плазме крови и стимулируют образование тромбоцитов в костном мозгу. Особенно интенсив­но тромбоциты вырабатываются после кровопотерь. Спустя несколько часов число их может удвоиться.

32. Лимфа и лимфообразование. Физиологическая роль Т- и В-лимфоцитов.

В начале XX в. А. А. Максимовым была создана унитарная теория кроветво­рения, согласно которой все лимфоциты происходят из стволовых лимфоидных клеток красного костного мозга, затем они переносятся к тканям, где проходят дальнейшую дифференциацию. При этом одни лимфоциты развивают­ся и зреют в вилочковой железе (тимусе), превращаясь в иммунокомпетентные Т-лимфоциты,которые в дальнейшем вновь возвращаются в кровяное русло. Другие клетки попадают в дорсальный мешковидный выступ заднего отдела клоаки птиц, называемый фабрйциевой сумкой (по лат. bursa Fabricii) или вы­полняющую ее функцию лимфоидную ткань миндалин, аппендикса, пейеровых бляшек кишки у млекопитающих. Здесь они превращаются в зрелые В-лимфоциты. После созревания В-лимфоциты вновь выходят в кровоток и с ним разносят­ся к лимфатическим узлам, селезенке и другим лимфоидным образованиям. Часть лимфоидных клеток не проходит дифференцировок в органах иммун­ной системы. Эти клетки образуют группу так называемых нулевых лимфоци­тов, на долю которых приходится 10-20% лимфоидных клеток. Позже при необходимости они способны превращаться в Т- и В-лимфоциты. Лимфоциты могут превращаться и в моноциты, фибробласты, макрофаги, т. е. другие уча­ствующие в восстановительных процессах организма клетки. Благодаря наличию на наружной поверхности мембраны специфических рецепторов, способных возбуждаться при встрече с чужеродными белками, лимфоциты тонко дифференцируют белки собственных тканей и чужие. Эта способность основана на их антигенных различиях. При этом Т-лимфоциты посредством ферментов самостоятельно разрушают эти белковые тела: бакте­рии, вирусы, клетки трансплантируемой ткани. Из-за этого качества они полу­чили название киллеров — клеток-убийц. Несколько иначе реагируют при встрече с инородным веществом В-лимфоциты. Они вырабатывают специфические антитела, которые нейтрализуют и связы­вают эти вещества, подготавливая тем самым процесс их последующего фагоцито­за. При видоизменении собственных белков организма лимфоциты способны принимать их за инородные; в этом случае возникают аутоиммунные заболевания. Обычно в кровяном русле находится только часть лимфоцитов, постоянно переходящая в лимфу и возвращающаяся обратно (рециркуляция). Другие лим­фоциты постоянно локализуются в лимфоидной ткани. Во время стрессорных состояний лимфоциты интенсивно разрушаются под влиянием гормонов гипо­физа и кортикостероидов. Разрушение сопровождается высвобождением и вы­делением иммунных тел.

Лимфоциты являются центральным звеном иммунной системы, но, кроме того, они участвуют в процессах клеточного роста, дифференцировки, регенера­ции тканей; переносят макромолекулы информационных белков, необходимого для управления генетическим аппаратом других клеток. Лимфа является производной крови. Кровь, тканевая жидкость, лимфа и ликвор вместе образуют внутреннюю среду организма. Лимфа высших животных значительно отличается от гидролимфыкишеч­нополостных (медузы, гребневики), циркулирующей в их кишечнососудистой системе и непосредственно связанной со средой обитания, а также гемолимфы, которая заполняет сосуды и межклеточные пространства членистоногих и мол­люсков, не имеющих замкнутой системы кровообращения. У высших животных помимо лимфы существуют перилимфа и эндолимфа. Первая заполняет пространство между костью внутреннего уха и перепончатым лабиринтом, вторая составляет жидкое содержимое самого перепончатого лабиринта. Полости тела (плевральная, брюшинная и др.), выстланные серозными оболочками, также содержат жидкость. Прямых анатомических связей этих полостей с лимфатическими сосудами не найдено. Образование лимфы и тканевой жидкости впервые было объяснено в середине прошлого столетия К. Людвигом. Согласно его фильтрационной теории, лимфооб­разование является результатом разницы между гидростатическим давлением в кровяных капиллярах и тканях. Позже эта теория была дополнена Э. Старлингом, который считал, что кроме гидростатического давления важную роль играет раз­ница в онкотическом давлении. Повышение гидростатического давления крови в капиллярах ведет к образованию лимфы, увеличение онкотического давления препятствует лимфообразованию. Из-за большой разницы давления крови в арте­риальном и венозном концах капилляров процесс фильтрации лимфы происходит в артериальном конце, возвращается лимфа в кровь в венозном. Возврату лимфы способствует и повышенное онкотическое давление венозного конца капилляров. Функции лимфы, как и крови, направлены на поддержание относительного постоянства внутренней среды, т. е. гомеостаза. С помощью лимфы осуществляет­ся возврат белков из тканевых пространств в кровь, участие в перераспределении воды в организме, молокообразовании, пищеварении и обмене веществ. Посред­ством транспорта из лимфоидных органов макрофагов, лимфоцитов и антител лимфа участвует в иммунных реакциях организма. Она играет решающую роль во всасывании и транспорте жиров и жирорастворимых веществ в кишке. Функция лимфы состоит и в удалении из межклеточного пространства веществ, которые не реабсорбируются в кровеносных капиллярах. Способствуя удалению жидкости из тканевого пространства, лимфатическая система выполняет дренажную функцию. Лимфа представляет собой прозрачную или слабо опалесцирующую жид­кость соленого вкуса щелочной реакции (рН 7,35-9,0). Содержание лимфы в разных органах различно; оно соответствует их функции. Наибольшее количе­ство лимфы образуется в печени, что связано с транспортом синтезирующихся здесь белков. На 1 кг массы органа приходится в печени 21-36 мл лимфы, сердце — 5-18, селезенке — 3-12, мышцах конечностей — 2-3 мл. Находящаяся в тканях лимфа представляет собой депо жидкости, которая при необходимости используется для увеличения объема циркулирующей кро­ви. У собак массой 10 кг через грудной проток за 1 сут протекает 500-600 мл лимфы. В лимфе, полученной из грудного протока, находится около 60% белка по сравнению с его концентрацией в плазме крови. Это низкое содержание белка обусловливает меньшую по сравнению с кровью вязкость лимфы и более низкое коллоидно-осмотическое давление. Различие в содержании белков опре­деляет диффузное равновесие между плазмой крови и внутриклеточной жидко­стью, поддерживаемой лимфой. Лимфа имеет вместе с тем не­сколько более высокую концентрацию хлоридов и гидрокарбонатов, чем плазма крови. Количество и состав белков лимфы зависят от проницаемости кровенос­ных капилляров, поэтому концентрация белков в лимфе разных органов раз­лична. Лимфа содержит фибриноген и протромбин, поэтому она свертывается. Более продолжительное, чем у крови, свертывание объясняется недостатком тромбоцитов. После свертывания лимфы образуется рыхлый желтоватый сгус­ток. Выступающую из него жидкость называют сывороткой. На пути от тканей к венам лимфа проходит через биологические фильт­ры — лимфатические узлы. Здесь происходит задержка инородных частиц, микроорганизмов и их обезвреживание. Состав клеток лимфы не одинаков в разных участках лимфатического пути. В связи с этим различают периферичес­кую, промежуточную и центральную лимфу. К периферической относят лимфу, не прошедшую ни через один из узлов; к промежуточной — прошедшую через один-два узла; к центральной — лимфу, находящуюся в крупных лимфатических коллекторах, которые впадают в ярем­ную вену и грудной лимфатический проток. В периферической лимфе клетки единичны, основную их массу составляют лимфоциты. В промежуточной лимфе число их возрастает в несколько раз. Здесь появляются нейтрофилы, эозинофилы, мало дифференцированные стволовые клетки. Больше всего форменных элемен­тов в центральной лимфе. Так, в 1 мкл лимфы кошки содержится 1200лимфоци­тов, у кролика — 32 600, у обезьян — 20 400, у человека — от 2000до 20 000. Экстремальные воздействия, такие как травмы, ожоги, обильные кровопотери, сопровождаются интенсивным лимфообразованием. Его повышение про­исходит и под действием некоторых веществ (экстракты из пиявок, пептиды, гистамин), называемых лимфогенными. Механизм их действия основан на увеличении проницаемости стенки капилляров.