У человеческого эмбриона кроветворение включает 4 периода. В течение 1-го периода (3-4-ая неделя внутриутробного развития) происходит зарождение кроветворных клеток во внеэмбриональной мезенхиме и становление начального гемопоэза в желточном мешке, хорионе и пупочном канатике , где формируются кровяные островки Вольфа. Этот процесс протекает параллельно с формированием сосудистой сети, создающей условия для миграции кроветворных клеток в эмбрион. В кровяных островках образуются стволовые кроветворные клетки и начинается эритропоэз – образуются «примитивные» эритробласты (мегалобласты 1-ой генерации), синтезирующие «примитивный» Нв - НвР. Из желточного мешка кроветворение переносится в печень, где с 5-ой по 22-ую неделю протекает 2-ой период кроветворения - печеночный , в ходе которого образуются мегалобласты 2-й генерации, синтезирующие, наряду с примитивным Нв, фетальный Нв – НвF. К 3-му месяцу развития плода примитивный (мегалобластический) эритропоэз сменяется на нормальный – нормобластический. Помимо эритропоэза в эмбриональной печени образуются гранулоциты, мегакариоциты, моноциты и в небольшом количестве лимфоциты, имеется также небольшой процент (3-5%) стволовых клеток. Несмотря на столь длительной срок пребывания печени в гемопоэзе, наибольшая интенсивность печеночного кроветворения приходится на 8-9 неделю эмбрионального развития. В этот же период тимус заселяется лимфоидными клетками. Одновременно с этим, с 8-11-й недели развития происходит становление 3-го периода кроветворения – КМ-ого . Сначала КМ является малоактивным, но, уже начиная с 15-й недели, он становится главным кроветворным органом. На 12 неделе развития инициируется также 4-ый период – период селезеночного кроветворения. Сначала в селезенке появляются островки эритроидных клеток и гранулоциты, с 15-ой недели начинают продуцироваться лимфоциты. Чуть позднее в лимфопоэз включаются лимфатические узлы.
После рождения у человека в кроветворении участвуют следующие органы:
Красный костный мозг (КМ) – центральный орган гемопоэза, который сообщается с кровотоком посредством капиллярной сети. У взрослого человека КМ составляет примерно 4,5% от общей массы тела, он находится в трубчатых костях, ребрах, грудине, позвонках, костях черепа, таза. В КМ образуются все виды клеток крови – лейкоциты (в том числе иммунные В-лимфоциты), эритроциты и тромбоциты.
Тимус – орган образования и дифференцировки Т-лимфоцитов.
Селезенка и лимфатическая ткань (лимфатические узлы и лимфоидные образования в коже, слизистых оболочках глотки, бронхов и кишечника) – являются местом образования только лимфоцитов.
Экстрамедуллярное кроветворение – явление образования лейкоцитов и эритроцитов вне костного мозга: в селезенке, лимфоузлах, печени, почках, надпочечниках, легких, в клетчатке различных органов (в норме в эмбриональном периоде и при патологии).
Органы кроворазрушения
РЭС (система мононуклеарных фагоцитов) - макрофаги КМ, селезенки , лимфатических желез, легких, купферовские клетки печени, гистиоциты соединительной ткани.
Особенности крови лабораторных животных
В целом клеточный состав крови человека и лабораторных животных (собак, кроликов, морских свинок, крыс, мышей) является сходным. Однако имеются и некоторые различия. Так, например, если у человека ОКЛ составляет 4-8*10 9 /л (Г/л), то у животных оно колеблется в более широком диапазоне – от 5 до 18 Г/л. Кроме того, у крыс и мышей формирование ядра полиморфноядерных лейкоцитов происходит по кольцевидному типу. В результате ядра созревающих гранулоцитов у этих животных имеют вид не «палочек» (как у человека), а «колец». У кроликов и морских свинок зернистость гранулоцитов имеет более высокое сродство к кислым красителям по сравнению с человеческими лейкоцитами. Такие клетки называют «псевдоэозинофилами», поскольку данным свойством у человека обладают исключительно эозинофильные лейкоциты. У морских свинок в цитоплазме лимфоцитов и моноцитов могут обнаруживаться белково-полисахаридные зерна – тельца Курлова (признак старения клеток), у человека их нет.
КРОВЕТВОРЕНИЕ (ГЕМОПОЭЗ)КРОВЕТВОРЕНИЕ (ГЕМОПОЭЗ)
Гемопоэзом (haemopoesis) называют развитие 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.
Развитие эритроцитов называют эритропоэзом, развитие гранулоцитов - гранутоцитопоэзом, тромбоцитов - тромбоцитопоэзом, развитие моноцитов - моноцитопоэзом, развитие лимфоцитов и иммуноцитов - лимфоцито-и иммуноцитопоэзом.
7.4.1. Эмбриональный гемопоэз
В развитии крови как ткани в эмбриональный период можно выделить три основных этапа, последовательно сменяющих друг друга: 1) мезобластический, когда начинается развитие клеток крови во внезаро-дышевых органах - мезенхиме стенки желточного мешка и хориона (с 3-й по 9-ю нед развития зародыша человека) и появляется первая генерация стволовых клеток крови; 2) печеночный, который начинается в печени с 5-6-й нед развития зародыша, когда печень становится основным органом гемопоэза, в ней образуется вторая генерация СКК. Кроветворение в печени достигает максимума через 5 мес и завершается перед рождением. СКК печени заселяют вилочковую железу (здесь, начиная с 7-8-й нед, развиваются Т-лимфоциты), селезенку (гемопоэз начинается с 12-й нед) и лимфатические узлы (гемопоэз отмечается с 10-й нед); 3) медуллярный (костномозговой) - появление третьей генерации СКК в костном мозге, где гемопоэз начинается с 10-й нед и постепенно нарастает к рождению, а после рождения костный мозг становится центральным органом гемопоэза.
Кроветворение в стенке желточного мешка. У человека оно начинается в конце 2-й - начале 3-й нед эмбрионального развития. В мезенхиме стенки желточного мешка обособляются зачатки сосудистой крови, или
кровяные островки. В них мезенхимные клетки теряют отростки, округляются и преобразуются в стволовые клетки крови. Клетки, ограничивающие кровяные островки, уплощаются, соединяются между собой и образуют эндотелиальную выстилку будущего сосуда. Часть СКК дифференцируются в первичные клетки крови (бласты), крупные клетки с базофиль-ной цитоплазмой и ядром, в котором хорошо заметны крупные ядрышки (рис. 7.14). Большинство первичных кровяных клеток митотически делятся и превращаются в первичные эритробласты, характеризующиеся крупным размером (мегалобласты). Это превращение совершается в связи с накоплением эмбрионального гемоглобина в цитоплазме бластов, при этом сначала образуются полихроматофильные эритробласты, а затем ацидофильные эри-тробласты с большим содержанием гемоглобина. В некоторых первичных эритробластах ядра подвергаются кариорексису и удаляются из клеток, в других клетках ядра сохраняются. В результате образуются безъядерные и ядросодержащие первичные эритроциты, отличающиеся большим размером от ацидофильных эритробластов и поэтому получившие название мегало-цитов. Такой тип кроветворения называется мегалобластическим. Он характерен для эмбрионального периода, но может появляться в постнатальном периоде при некоторых заболеваниях (злокачественное малокровие).
Наряду с мегалобластическим в стенке желточного мешка начинается нормобластическое кроветворение, при котором из бластов образуются вторичные эритробласты; сначала по мере накопления в их цитоплазме гемоглобина они превращаются в полихроматофильные эритробласты, далее в нормобласты, из которых образуются вторичные эритроциты (нормоци-ты); размеры последних соответствуют эритроцитам (нормоцитам) взрослого человека (см. рис. 7.14, а). Развитие эритроцитов в стенке желточного мешка происходит внутри первичных кровеносных сосудов, т. е. интраваску-лярно. Одновременно экстраваскулярно из бластов, расположенных вокруг сосудов, дифференцируется небольшое количество гранулоцитов - ней-трофилов и эозинофилов. Часть СКК остается в недифференцированном состоянии и разносится током крови по различным органам зародыша, где происходит их дальнейшая дифференцировка в клетки крови или соединительной ткани. После редукции желточного мешка основным кроветворным органом временно становится печень.
Кроветворение в печени. Печень закладывается примерно на 3-4-й нед эмбрионального развития, а с 5-й нед она становится центром кроветворения. Кроветворение в печени происходит экстраваскулярно, по ходу капилляров, врастающих вместе с мезенхимой внутрь печеночных долек. Источником кроветворения в печени служат стволовые клетки крови, из которых образуются бласты, дифференцирующиеся во вторичные эритроциты. Процесс их образования повторяет описанные выше этапы образования вторичных эритроцитов. Одновременно с развитием эритроцитов в печени образуются зернистые лейкоциты, главным образом нейтрофильные и ацидофильные. В цитоплазме бласта, становящейся более светлой и менее базофильной, появляется специфическая зернистость, после чего ядро приобретает неправильную форму. Кроме гранулоцитов, в печени формируют-
Рис. 7.14. Эмбриональный гемопоэз (по А. А. Максимову):
а - кроветворение в стенке желточного мешка зародыша морской свинки: 1 - мезенхимальные клетки; 2 - эндотелий стенки сосудов; 3 - первичные кровяные клетки-бласты; 4 - митотически делящиеся бласты; б - поперечный срез кровяного островка зародыша кролика 8,5 сут: 1 - полость сосуда; 2 - эндотелий; 3 - интра-васкулярные кровяные клетки; 4 - делящаяся кровяная клетка; 5 - формирование первичной кровяной клетки; 6 - энтодерма; 7 - висцеральный листок мезодермы; в - развитие вторичных эритробластов в сосуде зародыша кролика 13,5 сут: 1 - эндотелий; 2 - проэритробласты; 3 - базофильные эритробласты; 4 - поли-хроматофильные эритробласты; 5 - оксифильные (ацидофильные) эритробласты (нормобласты); 6 - оксифильный (ацидофильный) эритробласт с пикнотическим ядром; 7 - обособление ядра от оксифильного (ацидофильного) эритробласта (нор-мобласта); 8 - вытолкнутое ядро нормобласта; 9 - вторичный эритроцит; г - кроветворение в костном мозге зародыша человека с копчиково-теменной длиной тела 77 мм. Экстраваскулярное развитие клеток крови: 1 - эндотелий сосуда; 2 - бласты; 3 - нейтрофильные гранулоциты; 4 - эозинофильный миелоцит
ся гигантские клетки - мегакариоциты. К концу внутриутробного периода кроветворение в печени прекращается.
Кроветворение в тимусе. Вилочковая железа закладывается в конце 1-го мес внутриутробного развития, и на 7-8-й нед ее эпителий начинает заселяться стволовыми клетками крови, которые дифференцируются в лимфоциты тиму-
са. Увеличивающееся число лимфоцитов тимуса дает начало Т-лимфоцитам, заселяющим Т-зоны периферических органов иммунопоэза.
Кроветворение в селезенке. Закладка селезенки происходит в конце 1-го мес внутриутробного развития. Из вселяющихся в нее стволовых клеток происходит экстраваскулярное образование всех видов форменных элементов крови, т. е. селезенка в эмбриональном периоде представляет собой универсальный кроветворный орган. Образование эритроцитов и гранулоци-тов в селезенке достигает максимума на 5-м мес внутриутробного развития. После этого в ней начинает преобладать лимфоцитопоэз.
Кроветворение в лимфатических узлах. Первые закладки лимфатических узлов у человека появляются на 7-8-й нед эмбрионального развития. Большинство лимфатических узлов развиваются на 9-10-й нед. В этот же период начинается проникновение в лимфатические узлы стволовых клеток крови, из которых дифференцируются эритроциты, гранулоциты и мегака-риоциты. Однако формирование этих элементов быстро подавляется образованием лимфоцитов, составляющих основную часть клеток лимфатических узлов. Появление единичных лимфоцитов происходит уже на 8-15-й нед развития, однако массовое «заселение» лимфатических узлов предшественниками Т- и В-лимфоцитов начинается с 16-й нед, когда формируются посткапиллярные венулы, через стенку которых осуществляется процесс миграции клеток. Из клеток-предшественников дифференцируются лим-фобласты (большие лимфоциты), а далее средние и малые лимфоциты. Дифференцировка Т- и В-лимфоцитов происходит в Т- и В-зависимых зонах лимфатических узлов.
Кроветворение в костном мозге. Закладка костного мозга осуществляется на 2-м мес внутриутробного развития. Первые гемопоэтические элементы появляются на 12-й нед развития; в это время основную их массу составляют эритробласты и предшественники гранулоцитов. Из СКК в костном мозге формируются все форменные элементы крови, развитие которых происходит экстраваскулярно (см. рис. 7.14, г). Часть СКК сохраняются в костном мозге в недифференцированном состоянии, они могут расселяться по другим органам и тканям и являться источником развития клеток крови и соединительной ткани. Таким образом, костный мозг становится центральным органом, осуществляющим универсальный гемопоэз, и остается им в течение постнатальной жизни. Он обеспечивает стволовыми кроветворными клетками тимус и другие органы гемопоэза.
7.4.2. Постэмбриональный гемопоэз
Постэмбриональный гемопоэз представляет собой процесс физиологической регенерации крови (клеточное обновление), который компенсирует физиологическое разрушение дифференцированных клеток. Миелопоэз происходит в миелоидной ткани (textus myeloideus), расположенной в эпифизах трубчатых и полостях многих губчатых костей (см. главу 14). Здесь развиваются форменные элементы крови: эритроциты, гранулоциты, моноциты, кровяные пластинки, предшественники лимфоцитов. В миелоид-
ной ткани находятся стволовые клетки крови и соединительной ткани. Предшественники лимфоцитов постепенно мигрируют и заселяют такие органы, как тимус, селезенка, лимфатические узлы и др.
Лимфопоэз происходит в лимфоидной ткани (textus lymphoideus), которая имеет несколько разновидностей, представленных в тимусе, селезенке, лимфатических узлах. Она выполняет основные функции: образование Т- и В-лимфоцитов и иммуноцитов (плазмоцитов и др.).
СКК являются плюрипотентными (полипотентными) предшественниками всех клеток крови и относятся к самоподдерживающейся популяции клеток. Они редко делятся. Впервые представление о родоначальных клетках крови сформулировал в начале XX в. А. А. Максимов, который считал, что по своему строению они сходны с лимфоцитами. В настоящее время это представление нашло подтверждение и дальнейшее развитие в новейших экспериментальных исследованиях, проводимых главным образом на мышах. Выявление СКК стало возможным при применении метода коло-ниеобразования.
Экспериментально (на мышах) показано, что при введении смертельно облученным животным (утратившим собственные кроветворные клетки) взвеси клеток красного костного мозга или фракции, обогащенной СКК, в селезенке появляются колонии клеток - потомков одной СКК. Пролиферативную активность СКК модулируют колониестимулирующие факторы (КСФ), интерлейкины (ИЛ-3 и др.). Каждая СКК в селезенке образует одну колонию и называется селезеночной колониеобразующей единицей (КОЕ-С). Подсчет колоний позволяет судить о количестве стволовых клеток, находящихся во введенной взвеси клеток. Таким образом, было установлено, что у мышей на 105 клеток костного мозга приходится около 50 стволовых клеток. Исследование очищенной фракции стволовых клеток с помощью электронного микроскопа позволяет сделать вывод, что по ультраструктуре они очень близки к малым темным лимфоцитам.
Исследование клеточного состава колоний выявляет две линии их диф-ференцировки. Одна линия дает начало мультипотентной клетке - родоначальнику гранулоцитарного, эритроцитарного, моноцитарного и мега-кариоцитарного дифферонов гемопоэза (КОЕ-ГЭММ). Вторая линия дает начало мультипотентной клетке - родоначальнику лимфопоэза (КОЕ-Л) (рис. 7.15). Из мультипотентных клеток дифференцируются олигопотент-ные (КОЕ-ГМ) и унипотентные родоначальные (прогениторные) клетки. Методом колониеобразования определены родоначальные унипотентные клетки для моноцитов (КОЕ-М), нейтрофилов (КОЕ-Гн), эозинофилов (КОЕ-Эо), базофилов (КОЕ-Б), эритроцитов (БОЕ-Э и КОЕ-Э), мегака-риоцитов (КОЕ-МГЦ), из которых образуются клетки-предшественники (прекурсорные). В лимфопоэтическом ряду выделяют унипотентные клетки - предшественники В-лимфоцитов и соответственно Т-лимфоцитов. Полипотентные (плюрипотентные и мультипотентные), олигопотентные и унипотентные клетки морфологически не различаются.
Все приведенные выше стадии развития клеток составляют четыре основных компартмента: I - стволовые клетки крови (плюрипотентные, полипо-
Рис. 7.15. Постэмбриональный гемопоэз, окраска азуром II-эозином (по Н. А. Юриной).
Стадии дифференцировки крови: I-IV - морфологически неидентифицируе-мые клетки; V, VI - морфологически идентифицируемые клетки. Б - базофил;
БОЕ - бурстобразующая единица; Г - гранулоциты; Гн - гранулоцит нейтрофильный; КОЕ - колониеобразующие единицы; КОЕ-С - селезеночная колониеобразующая единица; Л - лимфоцит; Лск - лимфоидная стволовая клетка; М - моноцит; Мег - мегакариоцит; Эо - эозинофил; Э - эритроцит. Ретикулоцит окрашен суправитально
тентные); II - коммитированные родоначальные клетки (мультипотентные); III - коммитированные родоначальные (прогенторные) олигопотентные и унипотентные клетки; IV - клетки-предшественники (прекурсорные).
Дифференцировка полипотентных клеток в унипотентные определяется действием ряда специфических факторов - эритропоэтинов (для эритро-бластов), гранулопоэтинов (для миелобластов), лимфопоэтинов (для лим-фобластов), тромбопоэтинов (для мегакариобластов) и др.
Из каждой клетки-предшественника образуется конкретный вид клеток. Клетки каждого вида при созревании проходят ряд стадий и в совокупности образуют компартмент созревающих клеток (V). Зрелые клетки представляют последний компартмент (VI). Все клетки V и VI компартментов морфологически можно идентифицировать (рис. 7.15).
Эритроцитопоэз
Родоначальником эритроидных клеток человека, как и других клеток крови, является полипотентная стволовая клетка крови, способная формировать в культуре костного мозга колонии. Полипотентная СКК в результате дивергентной дифференцировки дает два типа мультипотентных частично коммитированных кроветворных клеток: 1) коммитированные к лимфо-идному типу дифференцировки (Лск, КОЕ-Л); 2) КОЕ-ГЭММ - единицы, образующие смешанные колонии, состоящие из гранулоцитов, эритроцитов, моноцитов и мегакариоцитов (аналог КОЕ-С in vitro). Из второго типа мультипотентных кроветворных клеток дифференцируются унипотентные единицы: бурстобразующая (БОЕ-Э) и колониеобразующая (КОЕ-Э) эри-троидные клетки, которые являются коммитированными родоначальными клетками эритропоэза.
БОЕ-Э - взрывообразующая, или бурстобразующая, единица (burst - взрыв) по сравнению с КОЕ-Э является менее дифференцированной. БОЕ-Э может при интенсивном размножении быстро образовать крупную колонию клеток. БОЕ-Э в течение 10 сут осуществляет 12 делений и образует колонию из 5000 эритроцитарных клеток с незрелым фетальным гемоглобином (HbF). БОЕ-Э малочувствительна к эритропоэтину и вступает в фазу размножения под влиянием интерлейкина-3 (бурстпромоторная активность), вырабатываемого моноцитами - макрофагами и Т-лимфоцитами. Интерлейкин-3 (ИЛ-3) является гликопротеином с молекулярной массой 20-30 килодальтон. Он активирует ранние полипотентные СКК, обеспечивая их самоподдержание, а также запускает дифференцировку полипотент-ных клеток в коммитированные клетки. ИЛ-3 способствует образованию клеток (КОЕ-Э), чувствительных к эритропоэтину.
КОЕ-Э по сравнению с БОЕ-Э - более зрелая клетка. Она чувствительна к эритропоэтину, под влиянием которого размножается (в течение 3 сут делает 6 делений), формирует более мелкие колонии, состоящие примерно из 60 эри-троцитарных элементов. Количество эритроидных клеток, образуемых в сутки из КОЕ-Э, в 5 раз меньше аналогичных клеток, образуемых из БОЕ-Э.
Таким образом, БОЕ-Э содержат клетки-предшественники эритроцитов, которые способны генерировать тысячи эритроидных прекурсоров
Рис. 7.16. Последовательные стадии дифференцировки проэритробласта в эритроцит: А - проэритробласт; Б - базофильный эритробласт; В - полихроматофильный эритробласт; Г - ацидофильный эритробласт (нормобласт); Д - выталкивание ядра из ацидофильного эритробласта; Е - ретикулоцит; Ж - пикнотичное ядро; З - эритроцит. 1 - ядро; 2 - рибосомы и полирибосомы; 3 - митохондрии; 4 - гранулы гемоглобина
(предшественников). Они содержатся в малом количестве в костном мозге и крови благодаря частичному самоподдержанию и миграции из компарт-мента мультипотентных кроветворных клеток. КОЕ-Э является более зрелой клеткой, образующейся из пролиферирующей БОЕ-Э.
Эритропоэтин - гликопротеиновый гормон, образующийся в юкста-гломерулярном аппарате (ЮГА) почки (90 %) и печени (10 %) в ответ на снижение парциального давления кислорода в крови (гипоксия) и запускающий эритропоэз из КОЕ-Э. Под его влиянием КОЕ-Э дифференцируются в проэритробласты, из которых образуются эритробласты (базофиль-ные, полихроматофильные, ацидофильные), ретикулоциты и эритроциты. Образующиеся из КОЕ-Э эритроидные клетки морфологически идентифицируются (рис. 7.16). Сначала образуется проэритробласт.
Проэритробласт - клетка диаметром 14-18 мкм, имеющая большое круглое ядро с мелкозернистым хроматином, одно-два ядрышка, слабобазо-фильную цитоплазму, в которой содержатся свободные рибосомы и полисомы, слаборазвитые комплекс Гольджи и гранулярная эндоплазматическая сеть. Базофильный эритробласт - клетка меньшего размера (13-16 мкм). Его ядро содержит больше гетерохроматина. Цитоплазма клетки обладает хорошо выраженной базофильностью в связи с накоплением в ней рибосом, в которых начинается синтез Нb. Полихроматофильный эритробласт - клетка размером 10-12 мкм. Ее ядро содержит много гетерохроматина. В цитоплазме клетки накапливается синтезируемый на рибосомах НЬ, окрашивающийся эозином, благодаря чему она приобретает серовато-фиолетовый цвет. Проэритробласты, базофильные и полихроматофильные эритробла-сты способны размножаться путем митоза, поэтому в них часто видны фигуры деления.
Следующая стадия дифференцировки - образование ацидофильного (оксифилия) эритробласта (нормобласта). Это клетка небольшого размера (8-10 мкм), имеющая маленькое пикнотичное ядро. В цитоплазме эритро-
бласта содержится много НЬ, обеспечивающего ее ацидофилию (оксифи-лию) - окрашивание эозином в ярко-розовый цвет. Пикнотическое ядро выталкивается из клетки, в цитоплазме сохраняются лишь единичные органеллы (рибосомы, митохондрии). Клетка утрачивает способность к делению.
Ретикулоцит - постклеточная структура (безъядерная клетка) с небольшим содержанием рибосом, обусловливающих наличие участков базофи-лии, и преобладанием НЬ, что в целом дает многоцветную (полихромную) окраску (поэтому эта клетка получила название «полихроматофильный эритроцит»). При выходе в кровь ретикулоцит созревает в эритроцит в течение 1-2 сут. Эритроцит - это клетка, образующаяся на конечной стадии дифференцировки клеток эритроидного ряда. Период образования эритроцита, начиная со стадии проэритробласта, занимает 7 сут.
Таким образом, в процессе эритропоэза происходят уменьшение размера клетки в 2 раза (см. рис. 7.16); уменьшение размера и уплотнение ядра и его выход из клетки; уменьшение содержания РНК, накопление НЬ, сопровождаемые изменением окраски цитоплазмы - от базофильной до полихро-матофильной и ацидофильной; потеря способности к делению клетки. Из одной СКК в течение 7-10 сут в результате 12 делений образуется около 2000 зрелых эритроцитов.
Эритропоэз у млекопитающих и человека протекает в костном мозге в особых морфофункциональных ассоциациях, получивших название эри-тробластических островков, впервые описанных французским гематологом М. Бесси (1958). Эритробластический островок состоит из макрофага, окруженного одним или несколькими слоями эритроидных клеток, развивающихся из унипотентной КОЕ-Э, вступившей в контакт с макрофагом КОЕ-Э. Образующиеся из нее клетки (от проэритробласта до ретикулоцита) удерживаются в контакте с макрофагом его рецепторами (сиалоадгезинами и др.) (рис. 7.17, 7.18).
У взрослого организма потребность в эритроцитах обычно обеспечивается за счет усиленного размножения полихроматофильных эритробластов (гомопластический гемопоэз). Однако, когда потребность организма в эритроцитах возрастает (например, при потере крови), эритробласты начинают развиваться из предшественников, а последние - из стволовых клеток (гетеропластический эритропоэз).
В норме из костного мозга в кровь поступают только эритроциты и рети-кулоциты.
Гранулоцитопоэз
Источниками гранулоцитопоэза являются также СКК и мультипотент-ные КОЕ-ГЭММ (см. рис. 7.15). В результате дивергентной дифференци-ровки через ряд промежуточных стадий в трех различных направлениях образуются гранулоциты трех видов: нейтрофилы, эозинофилы и базофилы. Клеточные диффероны для гранулоцитов представлены следующими формами: СКК → КОЕ-ГЭММ → КОЕ-ГМ → унипотентные предшественники (КОЕ-Б, КОЕ-Эо, КОЕ-Гн) → миелобласт → промиелоцит → миелоцит →
Рис. 7.17. Динамика развития эритробластического островка (по М. Бесси и соавт., с изменениями):
а - схема: 1 - цитоплазма макрофага; 2 - отростки макрофага; 3 - базофильные эритробласты; 4 - полихроматофильные эритробласты; 5 - ацидофильный эритро-бласт; 6 - ретикулоцит; б - срез эритроидного островка: 1 - макрофаг; 2 - эритроциты; 3 - митотически делящийся эритробласт. Электронная микрофотография по Ю. М. Захарову. Увеличение 8000
Рис. 7.18. Развитие эритроцитов в печени плода человека:
а, б - 15-недельный плод (увеличение 6000); в - 20-недельный плод (увеличение 15 000). 1 - эксцентрично расположенное ядро эритробласта; 2 - обособление пикнотического ядра ацидофильного эритробласта; 3 - отделение пикнотического ядра с узким ободком цитоплазмы от ацидофильного эритробласта; 4 - ретикулоцит с единичными органеллами (указано стрелками). Электронная микрофотография (по Замбони)
Рис. 7.19. Дифференцировка нейтрофильного гранулоцита в костном мозге (по Д. Байнтону, М. Фарквару, Дж. Элиоту, с изменениями):
А - миелобласт; Б - промиелоцит; В - миелоцит; Г - метамиелоцит; Д - палоч-коядерный нейтрофильный гранулоцит (нейтрофил); Е - сегментоядерный нейтрофильный гранулоцит. 1 - ядро; 2 - первичные (азурофильные) гранулы; 3 - комплекс Гольджи; 4 - вторичные - специфические гранулы
метамиелоцит → палочкоядерный гранулоцит → сегментоядерный гранулоцит.
По мере созревания гранулоцитов клетки уменьшаются в размерах, изменяется форма их ядер от округлой до сегментированной, в цитоплазме накапливается специфическая зернистость (рис. 7.19).
Миелобласты (myeloblastus), дифференцируясь в направлении того или иного гранулоцита, дают начало промиелоцитам (promyelocytus) (см. рис. 7.15). Это крупные клетки, содержащие овальное или круглое светлое ядро, в котором имеется несколько ядрышек. Около ядра располагается ясно выраженная центросома, хорошо развиты комплекс Гольджи, лизосомы. Цитоплазма слегка базофильна. В ней накапливаются первичные (азуро-фильные) гранулы, которые характеризуются высокой активностью мие-лопероксидазы, а также кислой фосфатазы, т. е. относятся к лизосомам. Промиелоциты делятся митотически. Специфическая зернистость отсутствует.
Нейтрофильные миелоциты (myelocytus neutrophilicus) имеют размер от 12 до 18 мкм. Эти клетки размножаются митозом. Цитоплазма их становится диффузно ацидофильной, в ней появляются наряду с первичными вторичные (специфические) гранулы, характеризующиеся меньшей электронной плотностью. В миелоцитах обнаруживаются все органеллы. Количество митохондрий невелико. Эндоплазматическая сеть состоит из пузырьков. Рибосомы располагаются на поверхности мембранных пузырьков, а также диффузно в цитоплазме. По мере размножения нейтрофильных миелоцитов круглое или овальное ядро становится бобовидным, начинает окрашиваться темнее, хроматиновые глыбки становятся грубыми, ядрышки исчезают.
Такие клетки уже не делятся. Это метамиелоциты (metamyelocytus) (см. рис. 7.19). В цитоплазме увеличивается число специфических гранул. Если метамиелоциты встречаются в периферической крови, то их называют юными формами. При дальнейшем созревании их ядро приобретает вид изогнутой палочки. Подобные формы получили название палочкоядерных гранулоцитов. Затем ядро сегментируется, и клетка становится сегментоядер-ным нейтрофильным гранулоцитом. Полный период развития нейтрофильного гранулоцита составляет около 14 сут, при этом период пролиферации продолжается около 7,5 сут, а постмитотический период дифференцировки - около 6,5 сут.
Эозинофильные (ацидофильные) миелоциты (см. рис. 7.15) представляют собой клетки округлой формы диаметром (на мазке) около 14-16 мкм. По характеру строения ядра они мало отличаются от нейтрофильных миелоци-тов. Цитоплазма их заполнена характерной эозинофильной зернистостью. В процессе созревания миелоциты митотически делятся, а ядро приобретает подковообразную форму. Такие клетки называются ацидофильными мета-миелоцитами. Постепенно в средней части ядро истончается и становится двудольчатым, в цитоплазме увеличивается количество специфических гранул. Клетка утрачивает способность к делению.
Среди зрелых форм различают палочкоядерные и сегментоядерные эозино-фильные гранулоциты с двудольчатым ядром.
Базофильные миелоциты (см. рис. 7.15) встречаются в меньшем количестве, чем нейтрофильные или эозинофильные миелоциты. Размеры их примерно такие же, как и эозинофильных миелоцитов; ядро округлой формы, без ядрышек, с рыхлым расположением хроматина. Цитоплазма базофильных миелоцитов содержит в широко варьирующих количествах специфические базофильные зерна неодинаковых размеров, которые проявляют мета-хромазию при окрашивании азуром и легко растворяются в воде. По мере созревания базофильный миелоцит превращается в базофильный метамиелоцит, а затем в зрелый базофильный гранулоцит.
Все миелоциты, особенно нейтрофильные, обладают способностью фагоцитировать, а начиная с метамиелоцита, приобретают подвижность.
У взрослого организма потребность в лейкоцитах обеспечивается за счет размножения миелоцитов. При кровопотерях, например, миелоциты начинают развиваться из миелобластов, а последние из унипотентных и поли-потентных СКК.
Мегакариоцитопоэз. Тромбоцитопоэз
Кровяные пластинки образуются в костном мозге из мегакариоцитов - гигантских по величине клеток, которые дифференцируются из СКК, проходя ряд стадий. Последовательные стадии развития можно представить следующим клеточным диффероном: СКК → КОЕ-ГЭММ → КОЕ-МГЦ → мегакариобласт → промегакариоцит → мегакариоцит → тромбоциты (кровяные пластинки). Весь период образования пластинок составляет около 10 сут (см. рис. 7.15).
Мегакариобласт (megacaryoblastus) - клетка диаметром 15-25 мкм, имеет ядро с инвагинациями и относительно небольшой ободок базофильной цитоплазмы. Клетка способна к делению митозом, иногда содержит два ядра. При дальнейшей дифференцировке утрачивает способность к митозу и делится путем эндомитоза, при этом увеличиваются плоидность и размер ядра.
Промегакариоцит (promegacaryocytus) - клетка диаметром 30-40 мкм, содержит полиплоидные ядра - тетраплоидные, октаплоидные (4 n, 8 n), несколько пар центриолей. Объем цитоплазмы возрастает, в ней начинают накапливаться азурофильные гранулы. Клетка также способна к эндоми-тозу и дальнейшему увеличению плоидности ядер.
Мегакариоцит (megacaryocytus) - дифференцированная форма. Среди мегакариоцитов различают резервные клетки, не образующие пластинок, и зрелые активированные клетки, образующие кровяные пластинки. Резервные мегакариоциты диаметром 50-70 мкм, имеют очень большое, дольчатое ядро с набором хромосом 16-32 n; в их цитоплазме имеются две зоны - околоядерная, содержащая органеллы и мелкие азурофильные гранулы, и наружная (эктоплазма) - слабобазофильная, в которой хорошо развиты элементы цитоскелета. Зрелый, активированный мегакариоцит - крупная клетка диаметром 50-70 мкм (иногда даже до 100 мкм). Содержит очень крупное, сильно дольчатое полиплоидное ядро (до 64 n). В ее цитоплазме накапливается много азурофильных гранул, которые объединяются в группы. Прозрачная зона эктоплазмы также заполняется гранулами и вместе с плазмолеммой формирует псевдоподии в виде тонких отростков, направленных к стенкам сосудов. В цитоплазме мегакариоцита наблюдается скопление линейно расположенных пузырьков, которые разделяют зоны цитоплазмы с гранулами. Из пузырьков формируются демаркационные мембраны, разделяющие цитоплазму мегакариоцита на участки диаметром 1-3 мкм, содержащие по 1-3 гранулы (будущие кровяные пластинки). В цитоплазме можно выделить три зоны - перинуклеарную, промежуточную и наружную. В наружной зоне цитоплазмы наиболее активно идут процессы демаркации, формирования протромбоцитарных псевдоподий, проникающих через стенку синусов в их просвет, где и происходит отделение кровяных пластинок (рис. 7.20). После отделения пластинок остается клетка, содержащая дольчатое ядро, окруженное узким ободком цитоплазмы, - резидуальный мегакариоцит, который затем подвергается разрушению. При уменьшении числа кровяных пластинок в крови (тромбоцитопения), например после кровопотери, отмечается усиление мегакариоцитопоэза, приво-
Рис. 7.20. Ультрамикроскопическое строение мегакариоцита (по Н. А. Юриной, Л. С. Румянцевой):
1 - ядро; 2 - гранулярная эндоплазматическая сеть; 3 - гранулы; 4 - комплекс Гольджи; 5 - митохондрии; 6 - гладкая эндоплазматическая сеть; 7 - альфа-гранулы; 7а - лизосомы; 8 - инвагинация плазмолеммы; 9 - демаркационные мембраны; 10 - формирующиеся кровяные пластинки
дящее к увеличению количества мегакариоцитов в 3-4 раза с последующей нормализацией числа тромбоцитов в крови.
Моноцитопоэз
Образование моноцитов происходит из стволовых клеток костного мозга по схеме: СКК → КОЕ-ГЭММ → КОЕ-ГМ → унипотентный предшественник моноцита (КОЕ-М) → монобласт (monoblastus) → промоноцит → моноцит (monocytus). Моноциты из крови поступают в ткани, где являются источником развития различных видов макрофагов.
Лимфоцитопоэз и иммуноцитопоэз
Лимфоцитопоэз проходит следующие стадии: СКК → КОЕ-Л (лимфоидная родоначальная мультипотентная клетка) → унипотентные предшественники лимфоцитов (пре-Т-клетки и пре-В-клетки)→ лимфобласт (lymphoblastus) → пролимфоцит → лимфоцит. Особенность лимфоцитопоэ-за - способность дифференцированных клеток (лимфоцитов) дедифферен-цироваться в бластные формы.
Процесс дифференцировки Т-лимфоцитов в тимусе приводит к образованию из унипотентных предшественников Т-бластов, из которых формируются эффекторные лимфоциты - киллеры, хелперы, супрессоры.
Дифференцировка унипотентных предшественников В-лимфоцитов в лимфоидной ткани ведет к образованию плазмобластов (plasmoblastus), затем проплазмоцитов, плазмоцитов (plasmocytus). Более подробно процессы образования иммунокомпетентных клеток описаны в главе 14.
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, а также витаминами, гормонами.
Факторы роста включают колониестимулирующие факторы, интерлей-кины и ингибирующие факторы. Они являются гликопротеинами с молекулярной массой около 20 килодальтон. Гликопротеины действуют и как циркулирующие гормоны, и как местные медиаторы, регулирующие гемопоэз и развитие клеточных дифферонов. Они почти все действуют на СКК, КОЕ, коммитированные и зрелые клетки. Однако отмечаются индивидуальные особенности действия этих факторов на клетки-мишени.
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.
Как видно из табл. 7.1, мульти-КСФ и интерлейкин-3 действуют на поли-потентную стволовую клетку и большинство КОЕ. Некоторые КСФ могут действовать на одну или более стадий гемопоэза, стимулируя деление, диф-ференцировку клеток или их функцию. Большинство указанных факторов выделено и применяется для лечения различных болезней. Для получения их используются биотехнологические методы.
Большая часть эритропоэтина образуется в почках (интерстициальные клетки), меньшая - в печени. Его образование регулируется содержанием в крови О2, которое зависит от количества циркулирующих в крови эритроцитов. Снижение числа эритроцитов и соответственно парциального давления кислорода (Ро2) 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. К факторам роста для эритроидных клеток, кроме эритропоэтина, относится фактор бурст-промоторной активности (БПА), который влияет на БОЕ-Э. БПА образуется клетками ретикулоэндотелиальной системы. В настоящее время считают, что он является интерлейкином-3.
Тромбопоэтин синтезируется в печени, стимулирует пролиферацию КОЕ-МГЦ, их дифференцировку и образование тромбоцитов.
Ингибирующие факторы дают противоположный эффект, т. е. тормозят гемопоэз. К ним относятся липопротеины, блокирующие действие КСФ (лактофер-рин, простагландины, интерферон, кейлоны). Гормоны также влияют на гемопоэз. Например, гормон роста стимулирует эритропоэз, глюкокортикоиды, напротив, подавляют развитие клеток-предшественников.
Таблица 7.1. Гемопоэтические факторы роста (стимуляторы)
1 Нейтрофилы, эозинофилы, базофилы.
Витамины необходимы для стимуляции пролиферации и дифференцировки гемо-поэтических клеток. Витамин В12 потребляется с пищей и поступает с кровью в костный мозг, где влияет на гемопоэз. Нарушение процесса всасывания при различных заболеваниях может служить причиной дефицита витамина В12 и нарушений в гемопоэ-зе. Фолиевая кислота участвует в синтезе пуриновых и пиримидиновых оснований.
Таким образом, развитие кроветворных клеточных дифферонов протекает в неразрывной связи с микроокружением. Миелоидная и лимфоидная ткани являются разновидностями соединительной ткани, т. е. относятся к тканям внутренней среды. Ретикулоцитарный, адипоцитарный, тучнокле-точный и остеобластический диффероны вместе с межклеточным веществом (матриксом) формируют микроокружение для гемопоэтических диф-феронов. Гистологические элементы микроокружения и гемопоэтические клетки функционируют в неразрывной связи. Микроокружение оказывает воздействие на дифференцировку клеток крови (при контакте с их рецепторами или путем выделения специфических факторов). В миелоидной и лимфоидной тканях стромальные ретикулярные и гемопоэтические элементы образуют единое функциональное целое. В тимусе имеется сложная строма, представленная как соединительнотканными, так и ретикулоэпи-телиальными клетками. Эпителиальные клетки секретируют особые вещества - тимозины, оказывающие влияние на дифференцировку из СКК Т-лимфоцитов. В лимфатических узлах и селезенке специализированные ретикулярные клетки создают микроокружение, необходимое для пролиферации и дифференцировки в специальных Т- и В-зонах Т- и В-лимфоцитов и плазмоцитов.
Контрольные вопросы
1. Гемограмма, лейкоцитарная формула: определение, количественные и качественные характеристики у здорового человека.
2. Основные положения унитарной теории кроветворения А. А. Максимова. Перечислить свойства стволовой кроветворной клетки.
3. Эритропоэз, стадии, роль клеточного микроокружения в дифферен-цировке клеток эритробластического дифферона.
4. Агранулоциты: морфологические и функциональные характеристики.
Роль желточного мешка. Через некоторое время после оплодотворения яйца (2- 3 нед) возникает эмбриональное кроветворение (рис. 1-2). Первые этапы этого процесса происходят в желточном мешке, где найдены недифференцированные клетки, называемые мезобластами, которые мигрируют в него из первичной полоски эмбриона.
Мезобласты имеют высокую митотическую активность и впоследствии дифференцируются в клетки, называемые первичными эритробластами, несомненно родственные зрелым кровяным клеткам взрослого человека, а также первичным эндотелиальным клеткам, образующим сосудистую систему желточного мешка. В течение нескольких часов после миграции происходит деление и дифференцировка мезобластов желточного мешка до первичных эритроцитов. Большинство этих клеток ядросодержащие, некоторые же не имеют ядер. Но все они синтезируют гемоглобин, что обусловливает красноватый цвет хорошо различимых кровяных островков желточного мешка.
В кровяных островках найдены также предшественники тромбоцитов, мегака- риоциты, которые тоже происходят от мезобластов. Другие мезобласты, видимо, дифференцируются в клетки, называемые гемоцитобластами.
У эмбрионов некоторых млекопитающих описана вторая стадия гемопоэза в желточном мешке. Она существует и у человеческих эмбрионов, но протекает не так энергично, как, например, у кролика, эмбриогенез клеток крови которого наиболее изучен. На второй стадии гемопоэза в желточном мешке гемоцитобла- сты дифференцируются в окончательные эритробласты, которые впоследствии синтезируют гемоглобин и становятся окончательными, или вторичными, нор- мобластами. Последние могут терять свои ядра и становиться окончательными эритроцитами. В кровяных островках формируются сосудистые каналы, объединяющиеся в конечном счете в сеть кровеносных сосудов. Эта сеть примитивных кровеносных сосудов на ранних этапах содержит первичные эритробласты и ге- моцитобласты, а на более поздних - зрелые эритробласты и эритроциты. К концу третьей недели эмбрионального развития кролика гемопоэтическая активность кровяных островков падает и процесс гемопоэза перемещается в печень.
| "6 12 18 24 36 36 42 48 |
| 6 12 18 24 30 36 |
| Рис. 1-2. (А) Кластеры гена глобина на хромосомах 16 и И. У эмбриона, плода и взрослого человека активируются или подавляются разные гены. Различные цепи глобина синтезируются независимо, а затем объединяются друг с другом, что приводит к образованию нескольких типов гемоглобина. Ген у может иметь две последовательности, что приводит к синтезу цепей, отличающихся наличием остатка глутаминовой кислоты или аланина в позиции 136 (Су или Ау соответственно). (Цит. по: НоЙЪгап^ А. V., Реик]. Е. Е55епИа1 Нета1о1о^у, Згс1 ес1. СатЬпс1§е, Мазз.: В1аск\уе11 ЗаепИГю РиБИзЬт^; 1993.) (Б) Соотношение стадии развития, локализации гемопоэза и синтеза гемоглобина. Петли соединяют цеии, которые связываются в норме и при патологии. (По: Вго\уп М. 5. РеЫ апс! КеопаЫ Егу1Ьгоро1е515 т Веуе1ортепЫ апс1 КеопаЫ НетаЫо^у. №\у Уогк: Яауеп Ргезз; 1988. Из: НапсИп Я. I., 8Ю55е1 Т. Р, Ьих 5. Е. (ес!5.) В1оос1: Рппар1е5 апс! РгасЫсе оШеша1о1о^у. РЫЫе1рЫа: X В. Урртсои, 1995.) |
Эмбриональная мезенхима. Дополнительную роль в раннем эмбриональном ге- мопоэзе непосредственно в полости тела играют первичные мезенхимные клетки, особенно в районе передней прекардиальной мезенхимы. Малая часть мезенхимных клеток развивается в эритробласты, мегакадшоциты, гранулоциты и фагоцитирующие клетки, аналогичные соответствующем клеткам взрослых. Количество этих клеток невелико, и больших разрастаний клеток крови, подобных кроветворным островкам желточного мешка, в мезенхиме полости тела не формируется. Стволовые клетки, располагающиеся среди этих гемопоэтических клеток (вне желточного мешка), вероятно, играют главную роль в генерации последующих поколений гемопоэтических клеток у плода и в постнатальном периоде, хотя относительный вклад первичных стволовых клеток, находящихся в желточном мешке и вне его, в более поздний гемопоэз пока не ясен.
Печеночный период эмбрионального гемопоэза. У человека, начиная примерно со стадии 12 мм эмбриона (возраст 6 нед), гемопоэз постепенно перемещается
в печень (рис.
1-2). Печень скоро становится основным местом гемопоэза и является активной в этом отношении до момента рождения. Поскольку энтодермаль- ные тяжи печени формируются в поперечные перегородки, они сталкиваются с блуждающими мезенхимными клетками с морфологией лимфоцитов. Эти маленькие круглые лимфоидные клетки, называемые лимфоцитоидными блуждаю- щими клетками, впоследствии улавливаются между первичными печеночными энтодермальными тяжами и эндотелиальными клетками врастающих капилляров. Они образуют гемоцитобласты, подобные таковым в желточном мешке. Эти гемоцитобласты вскоре формируют очаги гемопоэза, аналогичные кровяным островкам желточного мешка, где вторичные эритробласты образуются в больших количествах. Вторичные эритробласты впоследствии делятся и дифференцируются в зрелые эритроциты, при этом происходят активация синтеза гемоглобина и потеря клеточного ядра. Хотя зрелые эритроциты обнаруживаются в печени эмбриона уже в возрасте 6 нед, в значимом количестве они появляются в циркуляции гораздо позднее. Таким образом, к четвертому месяцу жизни плода большинство циркулирующих эритроцитов представлено вторичными зрелыми формами. Мегакариоциты также, вероятно, образуются из гемоцитобластов в печени эмбриона и плода. В эмбриональной печени находят гранулоцитарные клетки, но развиваются они, видимо, не из гемоцитобластов, а непосредственно из блуждающих лимфоцитоидных клеток.
Эмбриональный костный мозг и миелопоэз. Различные кости у эмбриона образуются не одновременно. Раньше других - длинные кости добавочного скелета. Первоначально формируется хрящевая модель каждой кости. Центральное ядро диафиза впоследствии оссифицируется, и вскоре вслед за врастанием мезенхимных клеток из периоста развивается область костной резорбции. Процесс движения мезенхимных клеток сопровождается врастанием внутрь капилляров. Количество мезенхимных клеток продолжает увеличиваться за счет непрерывного притока новых клеток, а также делением тех, которые уже находятся внутри недавно сформировавшейся костномозговой полости. Они нарабатывают неклеточный материал, или матрикс, заполняющий развивающуюся полость кости. Из этих ранних костномозговых мезенхимных клеток образуются клетки, морфологически сходные с гемоцитобластами печени и желточного мешка. Аналогично последним, они дают начало мегакариоцитам и эритроидным клеткам, а также миелоидным, включая нейтрофилы, базофилы и эозинофилы. Эмбриональный костный мозг заметно отличается от центров более раннего развития гемопоэза тем, что образование ми- елоидных клеток идет здесь особенно энергично и доминирует в гемопоэзе. Процесс формирования ранних миелоидных клеток, или миелопоэз, начинается в центральной части костномозговой полости и распространяется оттуда, чтобы в конечном счете захватить всю полость кости. Эритропоэз в эмбриональном костном мозге развивается немного позже й в основном смешивается с процессом миелопоэза, так что среди большинства созревающих клеток миелоидной линии можно наблюдать малые очаги эритропоэза. После рождения у человека гемопоэз в печени прекращается, но продолжается в костном мозге всю оставшуюся жизнь.
Гемопоэз в селезенке эмбриона и плода. Последним важнейшим очагом гемопоэза, который образуется в эмбриональном периоде, является селезенка. Хотя сама селезенка формируется у человека! намного раньше, циркулирующие гемопоэтические предшественники начинают заполнять ее примерно на четвертом месяце
беременности. Вероятно в результате скопления большого объема крови селезенка плода становится центром гемопоэза до момента рождения, когда селезеночный эритропоэз постепенно прекращается. В целом миелопоэтическая активность селезенки эмбриона и плода сравнительно невелика. Позднее, в течение пятого месяца эмбрионального развития, формируется белая пульпа селезенки. Этот процесс связан с дифференцировкой мезенхимных клеток, которые группируются вокруг селезеночных артериол. Образование селезеночных лимфоцитов у эмбриона полностью пространственно отделено от центров эритропоэза в этом органе.
Другие места гемопоэза у эмбриона и плода. Эмбриональный тимус развивается как производное третьего жаберного кармана. Тимический эпителий заполняется блуждающими мезенхимными клетками, которые начинают быстро размножаться и дифференцироваться в лимфоциты. Одновременно в тимусе формируется незначительное количество эритроидных и миелоидных клеток, но преобладает процесс лимфопоэза. Лимфоциты, образующиеся в этом органе, представляют собой особый класс лимфоцитов со специальной функцией - участие в клеточном иммунитете. Лимфатические узлы развиваются как разрастания примитивных лимфатических сосудов, которые вскоре окружаются большим количеством мезенхимных клеток. Впоследствии эти клетки округляются и становятся похожими по виду на лимфоциты взрослого. Некоторые из мезенхимных клеток дают начало клеткам других линий, таких как эритроциты, гранулоциты, мегакариоциты, но это явление преходящее, поскольку основным процессом в тимусе является лимфопоэз.
Заключение. Во всех гемопоэтических органах эмбриона и плода происходят тождественные процессы (рис. 1-2). Циркулирующие первичные гемопоэтические стволовые клетки расселяются в специфической тканевой нише способом, который до конца еще не понят. Там они дифференцируются в клетки, распознаваемые как гемопоэтические предшественники. Эти эмбриональные гемопоэтические предшественники, вероятно, способны к мультилинейной дифференци- ровке, но в каждом конкретном месте процесс гемопоэза может быть нацелен на формирование определенной линии клеток, возможно, под влиянием локального микроокружения. Различные очаги эмбрионального гемопоэза активны только на соответствующих этапах развития. За этой активацией следует программируемая инволюция. Исключение составляет костный мозг, который сохраняется как основной центр гемопоэза у взрослых. Лимфатические узлы, селезенка, тимус и другие лимфоидные ткани продолжают выполнять лимфопоэтическую функцию и у взрослого человека.
«Утверждаю»
зав. кафедрой педиатрии,
д.м.н., профессор
А.И.Кусельман
/_____________________/
«_____»__________2007г.
Для преподавателей 3 курса педиатрического факультета по теме:
АНАТОМО-ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
ОРГАНОВ КРОВЕТВОРЕНИЯ У ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВ.
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЗАНЯТИЯ – 2 ЧАСА.
ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕМЫ:
Этапы эмбрионального гемопоэза и их роль в понимании возникновения очагов экстрамедуллярного кроветворения при патологии кроветворных органов у детей и подростков.
Полипотентная стволовая клетка и этапы ее дифференцировки.
Закономерности изменения лейкоцитарной формулы с возрастом детей.
Эритроцитарный росток и его изменения в постнатальном периоде.
Гранулоцираная система кроветворения.
Лимфоидная система кроветворения.
Система гемостаза у детей и подростков
ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ:
Изучить анатомо-физиологические особенности системы кроветворения у детей.
Студент должен знать.
Особенности кроветворения у плода.
Современную схему кроветворения.
Изменения эритроцитарного ростка кроветворения после рождения.
Изменения лейкоцитарной формулы с возрастом ребенка.
Возрастные особенности гемостаза у детей и подростков.
Студент должен уметь.
Овладеть методикой исследования органов кроветворения у детей и подростков.
Произвести оценку анализа крови у детей и подростков.
Вопросы для самостоятельного изучения студентами.
Современная схема кроветворения.
Осмотр больного, оценка данных исследования периферической крови у больного с нормой.
ОСНАЩЕНИЕ ЗАНЯТИЯ: таблицы, схемы, истории болезни.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ:
5 мин – организационный момент
30 мин – опрос
10 мин – перерыв
15 мин – демонстрация больного преподавателем
25 мин – самостоятельная работа студентов.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ.
Кровь – одна из наиболее лабильных жидкостных систем организма, постоянно вступающая в контакт с органами и тканями, обеспечивающая их кислородом и питательными веществами, отводящая к органам выделения отработанные продукты обмена, участвующая в регуляторных процессах поддержания гомеостаза.
В систему крови включаются органы кроветворения и кроверазрушения (красный костный мозг, печень, селезенка, лимфатические узлы, другие лимфоидные образования) и периферическая кровь, нейрогуморальные и физико-химические регуляторные факторы.
Составными частями крови являются форменные элементы (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты) и жидкая часть – плазма.
Общее количество крови в организме взрослого человека составляет 7% массы тела и равно 5 л, или 70 мл на 1 кг массы тела. Количество крови у новорожденного составляет 14% массы тела или 93-147 мл на 1 кг массы тела, у детей первых трех лет жизни – 8%, 4-7 лет – 7-8%, 12-14 лет 7-9% массы тела.
Эмбриональное кроветворение.
Кроветворение во внутриутробном периоде развития начинается рано. По мере роста эмбриона и плода последовательно меняется локализация гемопоэза в различных органах.
Табл. 1. Развитие гемопоэтической системы человека (по Н.С. Кисляк, Р.В. Ленской, 1978).
|
Локализация кроветворения |
Период эмбриогенеза (недели) |
|
Желточный мешок | |
|
Начало кроветворения в печени | |
|
Появление больших лимфоцитов в тимусе | |
|
Начало гемопоэза в селезенке |
Конец 12-й |
|
Появление гемопоэтических очагов в костном мозге | |
|
Лимфопоэз в лимфоузлах | |
|
Появление циркулирующих малых лимфоцитов | |
|
Начало лимфопоэза в селезенке |
Начинается кроветворение в желточном мешке на 3-й неделе развития человеческого эмбриона. В начале оно сводится в основном к эритропоэзу. Образование первичных эритробластов (мегалобласты) происходит внутри сосудов желточного мешка.
На 4-й неделе кроветворение появляется в органах эмбриона. Из желточного мешка гемопоэз перемещается в печень, которая к 5-й недели гестации становится центром кроветворения. С этого времени наряду с эритроидными клетками начинают образовываться первые гранулоциты и мегакариоциты, при этом мегалобластический тип кроветворения сменяется на нормобластический. К 18-20-й неделе развития человеческого плода кроветворная активность в печени резко снижена, а к концу внутриутробной жизни, как правило, совсем прекращается.
В селезенке кроветворение начинается с 12-й недели, образуются эритроциты, гранулоциты, мегакариоциты. С 20-й недели миелопоэз в селезенке сменяется интенсивным лимфопоэзом.
Первые лимфоидные элементы появляются на 9-10 неделе в строме тимуса, в процессе их дифференцировки образуются иммунокомпетентные клетки – Т-лимфоциты. К 20-й неделе тимус по соотношению малых и средних лимфоцитов сходен с тимусом доношенного ребенка, к этому времени в сыворотке крови плода начинают обнаруживаться иммуноглобулины М и G.
Костный мозг закладывается в конце 3-го месяца эмбрионального развития за счет мезенхимальных периваскулярных элементов, проникающих вместе с кровеносными сосудами из периоста в костномозговую полость. Гемопоэтические очаги в костном мозге появляются с 13-14 недели внутриутробного развития в диафизах бедренных и плечевых костей. К 15-й неделе в этих локусах отмечается обилие юных форм грануло-, эритро- и мегакариоцитов. Костномозговое кроветворение становится основным к концу внутриутробного развития и на протяжении всего постнатального периода. Костный мозг в пренатальном периоде красный. Его объем с возрастом плода увеличивается в 2,5 раза и к рождению составляет порядка 40 мл. и он присутствует во всех костях. К концу гестации начинают появляться в костном мозге конечностей жировые клетки. После рождения в процессе роста ребенка масса костного мозга увеличивается и к 20 годам составляет в среднем 3000 г, но на долю красного костного мозга будет приходиться порядка 1200 г, и он будет локализоваться в основном в плоских костях и телах позвонков, остальная часть будет замещена желтым костным мозгом.
Основным отличие состава форменных элементов крови плода является постоянное нарастание числа эритроцитов, содержания гемоглобина, количества лейкоцитов. Если в первой половине внутриутробного развития (до 6 месяцев) в крови обнаруживаются много незрелых элементов (эритробластов, миелобластов, промиелоцитов и миелоцитов), то в последующие месяцы в периферической крови плода содержатся преимущественно зрелые элементы.
Изменяется и состав гемоглобина. Вначале (9-12 нед) в мегалобластах находится примитивный гемоглобин (HbP), который заменятся фетальным (HbF). Он становится основной формой в пренатальном периоде. Хотя с 10-й недели начинают появляться эритроциты с гемоглобином взрослого типа (HbA), доля его до 30 недели составляет лишь 10%. К рождению ребенка фетальный гемоглобин составляет приблизительно 60%, а взрослый – 40% всего гемоглобина эритроцитов периферической крови. Важным физиологическим свойством примитивного и фетального гемоглобинов является их более высокое сродство к кислороду, что имеет важное значение во внутриутробном периоде для обеспечения организма плода кислородом, когда оксигенация крови плода в плаценте относительно ограничена по сравнению с оксигенацией крови после рождения в связи с установлением легочного дыхания.
Современная концепция кроветворения.
В основу современного понимания кроветворения положена молекулярно-генетическая теория, согласно которой молекулярную основу системы кроветворения составляет геном единой стволовой кроветворной клетки и его взаимоотношение с элементами цитоплазмы, обеспечивающей передачу информации, поступающей из микроокружения генома. Нейрогуморальная регуляция кроветворения на разных стадиях развития организма неодинакова, однако в принципе сущность ее состоит в репрессии или депрессии соответствующих участков ДНК генома кроветворных клеток.
В схеме кроветворения стволовые клетки составляют 1 класс полипотентных клеток-предшественников. Далее2 класс представляют клетки предшественники миелопоэза и лимфопоэза. Это так называемые лимфоидные, морфологически недифференцируемые клетки, дающие начало миелоидному и лимфоидному рядам. Следующий3 класс – поэтинчувствительные клетки, среди которых доля пролиферирующих составляет 60-100%, морфологически они также не отличаются от лимфоцитов. Эти клетки отвечают на гуморальную регуляцию кроветворения в соответствии с конкретными потребностями организма. Эритропоэтинчувствительные клетки формируют эритроидный росток, лейкопоэтинчувствительные – ряд гранулоцитов и моноцитов, тромбопоэтинчувствительные клетки – ряд, образующий тромбоциты.
Следующий этап дифференцировки – 4 класс морфологически распознаваемых клеток. Подавляющее большинство их находится в стадии пролиферации. Это клетки-бласты: плазмобласт, лимфобласт, монобласт, миелобласт, эритробласт, мегакариобласт.
Дальнейшая дифференцировка клеток связана с конкретными рядами кроветворения. Элементы, называемые созревающими, составляют 5 класс : проплазмоцит, пролимфоцит Т, пролимфоцит В, промоноцит; далее базофильные, нейтрофильные и эозинофильные промиелоциты, миелоциты, метамиелоциты, палочкоядерные. Следующий ряд: пронормоцит, нормоцит (базофильный, полихроматофильный и оксифильный), ретикулоцит. И последний ряд – промегакариоцит, мегакариоцит.
Завершает систему кроветворения 6 класс зрелых клеток крови: плазмоциты, лимфоциты (Т и В), моноциты, сегментоядерные базофилы, нейтрофилы и эозинофилы, эритроциты, тромбоциты. Из моноцита образуется класс клеток макрофагов (гистиоцит соединительной ткани, купферовы клетки печени, альвеолярный макрофаг, макрофаг селезенки, макрофаг костного мозга, макрофаг лимфатического узла, перитонеальный макрофаг, плевральный макрофаг, остеокласт, клетки микроглии нервной системы).
Состав периферической крови после рождения.
Сразу после рождения красная кровь новорожденного характеризуется повышенным содержанием гемоглобина и большим количеством эритроцитов. В среднем сразу после рождения содержание гемоглобина равно 210 г/л (колебания 180- 240 г/л) и эритроцитов – 6*10 12 /л (колебания 7,2*10 12 /л – 5,38*10 12 /л). С конца первых, начала вторых суток жизни происходит снижение содержания гемоглобина (наибольшее – к 10-му дню жизни), эритроцитов (наибольшее к 5-7-му дню).
Красная кровь новорожденных отличается от крови детей более старших возрастов не только в количественном, но и в качественном отношении, для крови новорожденного, прежде всего, характерен отчетливый анизоцитоз, отмечаемый в течение 5-7 дней, и макроцитоз, то есть несколько больший в первые дни жизни диаметр эритроцитов, чем в более позднем возрасте.
В течение первых часов жизни количество ретикулоцитов – предшественников эритроцитов – колеблется от 8-13 0 / 00 до 42 0 / 00 . Но кривая ретикулоцитоза, давая максимальный подъем в первые 24-48 часов жизни, в дальнейшем начинает быстро понижаться и между 5 и 7-м днями жизни доходят до минимальных цифр.
Наличие большого числа эритроцитов, повышенное количество гемоглобина, присутствие большого количества молодых незрелых форм эритроцитов в периферической крови в первые дни жизни свидетельствуют об интенсивном эритропоэзе как реакции на недостаточность снабжения плода кислородом в период внутриутробного развития, и в родах. После рождения в связи с установлением внешнего дыхания гипоксия сменяется гипероксией. Это вызывает снижение выработки эритропоэтинов, в значительной степени подавляется эритропоэз и начинается падение количества эритроцитов и гемоглобина.
Имеются и отличия в количестве лейкоцитов. В периферической крови в первые дни жизни после рождения число лейкоцитов до 5-го дня жизни превышает 18-20*10 9 /л, причем нейтрофилы составляют 60-70% всех клеток белой крови. Лейкоцитарная формула сдвинута влево за счет большого содержания палочкоядерных и в меньшей степени метамиелоцитов (юных). Могут обнаруживаться и единичные миелоциты.
Значительные изменения претерпевает лейкоцитарная формула, что выражается в падении числа нейтрофилов и увеличении количества лимфоцитов. На 5-й день жизни их число сравнивается (так называемый первый перекрест), составляя около 40-44% в формуле белой крови. Затем происходит дальнейшее возрастание числа лимфоцитов (к 10-му дню до 55-60%) на фоне снижения количества нейтрофилов (приблизительно 30%). Постепенно исчезает сдвиг формулы крови влево. При этом из крови полностью исчезают миелоциты, снижается число метамиелоцитов, до 1% и палочкоядерных до 3%.
В процессе роста ребенка лейкоцитарная формула продолжает претерпевать свои изменения, причем среди форменных элементов особенно значительны изменения числа нейтрофилов и лимфоцитов. После года вновь увеличивается число нейтрофилов, а количество лимфоцитов постепенно снижается. В возрасте 4-5 лет вновь происходит перекрест в лейкоцитарной формуле, когда число нейтрофилов и лимфоцитов вновь сравнивается. В дальнейшем наблюдается нарастание числа нейтрофилов при снижении числа лимфоцитов. С 12 лет лейкоцитарная формула уже мало чем отличается от таковой взрослого человека.
Наряду с относительным содержанием клеток, входящих в понятие «лейкоцитарная формула», интерес представляет абсолютное их содержание в крови.
Как видно из таблицы № 1, абсолютное число нейтрофилов наибольшее у новорожденных, на первом году жизни их число становится наименьшим, а затем вновь возрастает, превышая 4*10 9 /л в периферической крови. Абсолютное же число лимфоцитов на протяжении первых 5 лет жизни высокое (5*10 9 /л и более), после 5 лет их число постепенно снижается и к 12 годам не превышает 3*10 9 /л. Аналогично лимфоцитам происходят изменения моноцитов. Вероятно, такой параллелизм изменений лимфоцитов и моноцитов объясняется общностью их функциональных свойств, играющих роль в иммунитете. Абсолютное число эозинофилов и базофилов практически не претерпевает существенных изменений в процессе развития ребенка.
Таблица № 1. Абсолютное число (n*10 9 /л) форменных элементов белой крови у детей.
|
Эозинофилы |
Базофилы |
Нейтрофилы |
Лимфоциты |
Моноциты |
|
|
При рождении | |||||
|
На первом году | |||||
|
С 1 до 3-х лет | |||||
|
С 3 до 7 лет | |||||
|
Старше 12 лет |
Эритроцитарная система.
Зрелый эритроцит (нормоцит) представляет собой двояковыпуклый диск с утолщенной периферической частью. Благодаря своей эластичности эритроциты проходят через капилляры, меньшие по диаметру. Диаметр большинства из них – 7,8 мкм, в норме возможны колебания от 5,5 до 9,5 мкм. У детей первых 2-х недель отмечается сдвиг в сторону макроцитов (более 7,7 мкм), к 4 месяцам жизни количество макроцитов в периферической крови уменьшается. Эритроцитометрические показатели у здорых детей различного возраста представлены в таблице № 2.
Благодаря содержанию в эритроцитах гемоглобина они переносят кислород от легких к тканям и двуокись углерода от тканей к легким. В 1-й месяц жизни в крови новорожденного еще много «фетального гемоглобина», обладающего большим сродством к кислороду. К 3-4 месяцам в норме «фетальный гемоглобин» в крови ребенка отсутствует, который к этому времени полностью замещен гемоглобином «А» – «взрослого типа».
Кровь грудного ребенка по сравнению с кровью новорожденных, а также детей более старших возрастов характеризуется более низкими показателями гемоглобина и эритроцитов. Количество гемоглобина резко уменьшается в течение первых месяцев жизни, снижаясь в большинстве случаев к 2-3 мес до 116 – 130 г/л, а иногда и до 108 г/л. Затем в связи с повышением выработки эритропоэтинов содержание числа эритроцитов и гемоглобина несколько повышается. Число эритроцитов превышает 4 – 4.5* 10 12 /л, а содержание гемоглобина начинает превышать 110-120 г/л, и уже количественно на протяжении всех периодов детства мало отличаются от его уровня у взрослого человека.
Таблица №2. Гематокритная величина и эритроцитометрические показатели у здоровых детей различного возраста. (по А.Ф.Туру, Н.П.Шабалову, 1970).
|
Гематокрит (л/л) |
Средний диаметр эритроцита (мкм) |
Средний объем эритроцита (фл) |
Средняя толщина эритроцита (мкм) | ||
|
Новорожденный | |||||
|
12-й месяц | |||||
Соотношение диаметра и толщины эритроцита (Д/Т) в норме составляет 3,4 – 3,9, соотношение Д/Т ниже 3,4 означает тенденцию к сфероцитозу, выше 3,9 – тенденцию к планоцитозу. Сфероцитоз с микроцитозом свойственны врожденной гемолитической анемии, наоборот, макропланоцитоз часто наблюдается при заболеваниях печени и при некоторых формах приобретенных гемолитических анемиях.
Кроме переноса кислорода и двуокиси углерода эритроциты осуществляют транспорт аминокислот, липидов, ферментов, гормонов, иммунных тел, продуктов метаболизма и других веществ. Поверхность их может адсорбировать и гетерогенные субстанции (антигены, токсины, лекарственные и другие вещества).
Эритроциты обладают антигенными свойствами, обусловливающими групповую принадлежность крови. В них существует два рода антигенов (агглютиногенов) «А» и «В». Соответственно в сыворотке крови содержаться два вида агглютининов «альфа» и «бета». В зависимости от содержания в эритроцитах антигенов различают 4 группы крови: первая – 0(1), вторая – А(11), третья – В(111), четвертая – АВ (1У). В случаях попадания эритроцитов группы «А» в сыворотку крови с агглютинином «альфа» или эритроцитов с антигеном «В» в сыворотку крови с агглютинином «бета» происходит реакция агглютинации (склеивание эритроцитов). Эритроциты группы 0(1) в организме любого реципиента не подвергаются «склеиванию» и гемолизу, а продолжают выполнять свою функцию. Введение в организм ребенка с группой крови 0(1) эритроцитов, содержащих антиген А или В, ведет к гемолизу их, так как в плазме содержатся агглютинины «альфа» и «бета». В эритроцитах могут быть и другие антигены. Для педиатрической практики большое значение омет определение резус принадлежности крови. Знание ее антигенного состава по системам АВ0 и резус-фактору важно для решения вопросов совместимости и переливания крови, понимания патогенеза, проведения профилактики и лечения гемолитической болезни новорожденных.
Резистентность эритроцитов определяется их осмотической стойкостью к гипотоническим растворам хлорида натрия различной концентрации. При минимальной резистентности наблюдаются первые признаки гемолиза. В норме она составляет 0.44 – 0.48% раствора хлорида натрия. При максимальной резистентности наблюдается полный гемолиз. В норме он составляет 0.32 – 0.36% раствора хлорида натрия. В крови новорожденных имеются эритроциты, как с пониженной, так и повышенной осмотической стойкостью. Этот показатель повышается при кровопотерях.
Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) зависит от многих химических и физических свойств крови. У новорожденных при определении в аппарате Панченкова она составляет 2 мм/час, у грудных детей – 4-8, у более старших детей – 4-10, у взрослых – 5-8 мм/час. Более медленное оседание эритроцитов у новорожденных объясняется низким содержанием в крови фибриногена и холестерина, а также сгущением крови, особенно ярко выраженным в первые часы после рождения.
Длительность жизни эритроцитов, установленная радиологической методикой, равна у детей старше года и у взрослых 80 – 120 дней.
Гранулоцитарная система.
Общее число гранулоцитов в организме взрослого человека составляет 2*10 10 клеток. Из этого количества только 1% гранулоцитов приходится на периферическую кровь, 1% - на мелкие сосуды, остальные 98% -на костный мозг и ткани.
Время жизни гранулоцитов – от 4 до 16 дней, в среднем 14 дней, из которых 5-6 дней приходится на созревание, 1 день – циркуляция в периферической крови и 6-7 дней – пребывание в тканях.
Следовательно, в основном выделяется три периода жизнедеятельности гранулоцитов: костномозговой, нахождения в периферической крови, пребывания в тканях.
Гранулоциты костномозгового резерва делятся на две группы. Первая – митотический, делящийся пул. К нему относятся миелобласты, промиелоциты, миелоциты. Вторая группа – созревающий, неделящийся пул. В него входят метамиелоциты, палочкоядерные и сегментоядерные нейтрофилы. После6дняя группа клеток постоянно обновляется за счет поступления клеток из митотического пула. Неделящийся пул составляет так называемый гранулоцитарный резерв костного мозга. В норме гранулоцитарный резерв мозга полностью заменяется каждые 6 дней. Число гранулоцитов костномозгового резерва превышает число гранулоцитов, циркулирующих в крови в 20-70 раз. В норме, несмотря на постоянную миграцию нейтрофилов в ткани, их количество в кровяном русле остается постоянным за счет вымывания лейкоцитов гранулоцитарного резерва костного мозга. Неделящийся пул является также основным резервом гранулоцитов, мобилизуемых по первому требованию (инфекция, асептическое воспаление, действие пирогенов и т.д.).
В сосудистом русле часть нейтрофилов циркулирует во взвешенном состоянии, часть располагается пристеночно. Циркулирующие и располагающиеся пристеночно кровяные клетки постоянно взаимодействуют. Нахождение нейтрофилов в периферической крови кратковременно и составляет от 2 до 30 часов. Затем нейтрофилы депонируются в капиллярной сети различных органов: в легких, печени, селезенке.
В зависимости от потребностей организма депонированные нейтрофилы легко переходят в периферическое русло или перераспределяются в капиллярной сети других органов и тканей. Из капиллярной сети нейтрофилы мигрируют в ткани, где проявляются их основные функции (фагоцитоз, трофика, иммунологические и аллергические процессы). Возможность рециркуляции гранулоцитов не доказана.
Лимфоидная система.
Лимфоидная система состоит из вилочкой железы, селезенки, лимфатических узлов, циркулирующих лимфоцитов. Кроме того, в различных областях организма имеются скопления лимфоидных клеток, особенно значительные в миндалинах, гранулах глотки и групповых лимфатических фолликулах (пейеровы бляшки) подвздошной кишки.
Вилочковая железа относится к первичным лимфоидным органам. Здесь из стволовых лимфоидных клеток размножаются и созревают Т-клетки.
Вилочковая железа закладывается на 6-й неделе внутриутробного развития. Тимоциты начинают образовываться с 7-8-й недели и к 14-й неделе располагаются преимущественно в корковом слое вилочковой железы. В последующем масса вилочкой железы быстро увеличивается, причем ее рост продолжается в постнатальном периоде.
Таблица № 3. Масса вилочкой железы в разные периоды жизни.
Впервые очаги кроветворения возникают в конце второй начале третьей недели эмбриогенеза в стенке желточного мешка и других внезародышевых органах (хорионе, пупочном канатике).
В мезенхиме внезародышевых органов происходит образование кровяных островков, которые отличаются в начале своего развития только более плотным расположением клеточных элементов. Затем периферически расположенные клетки кровяного островка вытягиваются и превращаются в эндотелий первых кровеносных сосудов. Клетки, лежащие в центре кровяных островков, теряют связи, округляются и превращаются в первичные клетки крови, между которыми накапливается жидкость - плазма. Первичные клетки крови представляют собой стволовые клетки крови. Большинство стволовых клеток разносится с током крови по организму, а часть - остается в стенке желточного мешка. Эти клетки пролиферируют и дифференцируются в первичные эритробласты- мегалобласты. Мегалобласты отличаются крупными размерами и наличием крупного, круглого, компактного ядра. В результате активной пролиферации число мегалобластов существенно возрастает. В результате сморщивания ядра мегалобласты постепенно превращаются в первичные эритроциты (мегалоциты), которые характеризуются наличием остатков ядра и большими размерами. Кроме того, уже на стадии первичных мегалобластов в клетке начинает синтезироваться особый тип гемоглобина: первичный гемоглобин или примитивный гемоглобин или HbР. Этот тип гемоглобина свойственен только для желточного кроветворения. Он содержится в первичных эритроцитах до 12-ой недели. В желточном мешке кроветворение происходит в внутри сосудов и называется интраваскулярным кроветворением . В сосудах желточного мешка уже начинается образование и вторичных эритроцитов. Желточный мешок функционирует как кроветворный орган в период с конца второй недели до 5 недели эмбриогенеза включительно.
После атрофии желточного мешка на 5 недели центром кроветворения становится печень . Здесь возникают эритроциты, гранулоциты и тромбоциты. Сначала в печени образуются только первичные эритроциты, но постепенно начинают образовываться вторичные эритроциты, для которых характерно содержание уже другой разновидности гемоглобина- фетального или HbF, обладающего большей способностью связывать кислород, чем другие виды гемоглобина. С 6 недели первичные эритроциты заменяются вторичными. У новорожденного ребенка на долю HbF приходится уже только около 20%, а около 80% приходится на долю HbA, то есть гемоглобин взрослого человека. У 6 месячного ребенка этого гемоглобина становится еще меньще (около 1%), а остальное приходится на долю HbA. Именно поэтому при прочих равных условий ребенок, родившийся в 36 недель (8 месяцев), выживает существенно реже, чем ребенок, родившийся в 32 недели (7 месяцев).
Иначе говоря, по мере роста и развития плода способность его крови связывать кислород снижается. Таким образом, на ранних стадиях развития плод обладает способностью связывать кислород в достаточном количестве при наличии относительно низкого его парциального давления в крови. Эти закономерности имеют очень большое физиологическое значение: в ранние сроки беременности, когда плод особенно чувствителен к повреждающему действию гипоксии, фетальный гемоглобин обеспечивает наиболее полную утилизацию кислорода из материнской крови. В этом состоит важнейший механизм защиты плода от кислородного голодания, в том числе по причине плацентарной недостаточности.
На первом и втором месяце внутриутробного развития в периферической крови безъядерных эритроцитов почти нет. Начиная с 9 недели внутриутробного развития, в периферической крови плода появляется много незрелых клеток белой крови. Однако, на ранних стадиях эмбриогенеза в периферической крови преобладают эритроциты. К 5-ому месяцу утробной жизни выработка первичных эритроцитов прекращается, а формируются только безъядерные вторичные эритроциты. На 5 месяце появляются лимфоциты и удваивается содержание гранулоцитов. Моноцитов в эмбриональной крови практически нет. Однако обнаруживаются уже В-лимфоциты.
На смену желточному мешку приходит другой кроветворный орган - печень, которая функционирует как кроветворный орган с 5 недели и в основном продолжается до 5 месяца. Однако, частично печеночное кроветворение может сохраняться до периода новорожденности.
Установлено, что у эмбриона основная масса стволовых клеток крови локализуется в печени, поэтому в ряде крупных клиник успешно применяется пересадка аллогенной эмбриональной печени для коррекции иммунодефицитных состояний.
Печеночное кроветворение называется экстраваскулярным, так как деление клеток крови происходит в тканях, окружающих кровеносные сосуды.
На 4-ом месяце утробной жизни начинается кроветворение в селезенке. Наибольшей интенсивности процессы кроветворения здесь достигают на 5-ом месяце. В первой половине эмбрионального развития селезенка является универсальным кроветворным органом. Развитие очагов кроветворения в селезенке наблюдается позднее (на 5-7 месяце) и к концу утробного периода в селезенке развиваются только незернистые лейкоциты.
С 3-го месяца утробной жизни наблюдается образование незернистых лейкоцитов в закладках лимфатических узлов в области шейных лимфатических мешков. С 10-ой недели начинается кроветворение в тимусе сразу в лимфоидных направлениях.
В конце 3 месяца органом кроветворения становится костный мозг, который по мере угасания процессов кроветворения в печени и селезенке становится центром образования гранулоцитов и эритроцитов. Первые очаги возникают на 13-14 неделе в диафизах трубчатых костей. Несмотря на то, что к концу утробного развития формируются и начинают функционировать все кроветворные органы, периферическая кровь 8, 9 и 10 месячных плодов еще отличается от крови новорожденного ребенка. Поэтому у недоношенных детей кровь содержит меньше эритроцитов и лейкоцитов. Молодые формы лейкоцитов встречаются чаще. Содержание гемоглобина ниже. Таким образом, у недоношенных детей наряду с недостаточным развитием ряда физиологических функций крови, еще недостаточно развита и ее защитная функция.