Главная | Обратная связь

Общая характеристика лейкопоэза, стадии, значение лейкопоэтинов.

 

Лейкопоэз – процесс образования лейкоцитов, последовательность клеточных превращений,которые происходят в органах кроветворения,обычно протекает в кроветворной ткани костного мозга. Различают миелопоэз – созревание гранулоцитов и моноцитов, и лимфопоэз – процесс образования лимфоцитов.

лейкопоэз начинается в костном мозге со стволовой клетки (I класс), которая способна к неограниченному самоподдержанию и может дать начало для процесса созревания любой клетки периферической крови (полипотентная клетка). Под влиянием гемопоэтических факторов роста (колониестимулирующих факторов, интерлейкин-3, -6, -7, гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор) деление стволовой клетки может привести к образованию частично детерминированных клеток-предшественников миелопоэза (КОЕ-ГЭММ) или лимфопоэза (II класс). Клетки II класса образуют унипотентные клетки-предшественники, или колониеобразующие клетки (III класс), которые дифференцируются в строго определенном направлении: гранулоцитопоэз (КОЕ-Гн, КОЕ-Ба, КОЕ-Эо), моноцитопоэз (КОЕ-М), В-лимфопоэз (КОЕ-В), Т-лимфопоэз (КОЕ-Т). Клетки I, II и III класса морфологически недифференцируемы, выглядят как малые темные лимфоциты с большим интесивно окрашенным плотным ядром с узким ободком базофильной цитоплазмы.
Каждая колониеобразующая клетка дифференцируется в зрелый лейкоцит через определенное количество стадий, которое у различных видов лейкоцитов неодинаково. Клетки III класса превращаются в бласты (IV класс). Миелобласты имеют большое круглое ядро с нежной сетчатой структурой хроматина, а также 2-5 ядрышек, узкий ободок цитоплазмы, не содержащий гранул. Лимфобласты, в отличие от миелобластов, имеют четкую перинуклеарную зону, более грубую структуру хроматина и 1-2 ядрышка. Клетки V класса (созревающие) проходят через различное количество стадий. В процессе созревания гранулоцитов (нейтрофилов, эозинофилов и базофилов) их ядро уплотняется и подвергается сегментации. В цитоплазме при окраске по Райту появляются специфические нейтро-, эозино- или базофильные гранулы. Промиелоцит – самая крупная из клеток (диаметр до 25 мкм) имеет большое количество азурофильной зернистости, в ядре находится 1-2 ядрышка. Миелоцит (диаметр 14-16 мкм) – последняя способная к делению клетка, в ядре отсутствуют ядрышки. Метамиелоцит (диаметр 12-15 мкм) имеет бухтообразное вдавление ядра, цитоплазма содержит нежную специфическую зернистость. В палочкоядерных лейкоцитах ядро имеет форму изогнутой палочки. Сегментоядерные гранулоциты - это зрелые клетки (VI класс), ядро которых состоит из 2-4 сегментов.

 

Все стадии лейкопоэза регулируются гуморальными факторами, относящимися к цитокинам. Главными из них являютсяколониестимулирующие (CSF) и гемопоэтические факторы. CSF по своей природе являются гликопротеидами. Все они поддерживают созревание и дифференцировку различных кроветворных колоний, начиная с полипотентной или кроветворной стволовой клетки. Это так называемый стволово-клеточный фактор или белковый фактор стила (SCF или SF), гранулоцитарно-макрофагальный (GM-CSF),гранулоцитарный (G-CSF) и макрофагальный (М-CSF)колониестимулирующий фактор, эритропоэтин, тромбопоэтин и другие. Все колониестимулирующие факторы (CSF) образуются стромальными элементами костного мозга, фибробластами, эндотелиоцитами, макрофагами, а также некоторыми видами Т-лимфоцитов. Предполагается, что физиологический уровень этих соединений в костном мозге достигается в результате действия слабых активирующих импульсов, появляющихся в результате контактного взаимодействия стромальных клеток. Однако усиленное образование CSF может происходить и в процессе иммунного ответа, возникающего под воздействием различных антигенов. Ниже приводится их краткое описание.

SCF– гемопоэтический и тканевой ростовой фактор или фактор стила(SF), служащий лигандом для С-Kit-oнкогена и продуцируемый самыми различными клетками – стромой костного мозга, фибробластами, эпителиальными клетками и эндотелием сосудов. Существует растворимый и мембрансвязанный SCF. Действие фактора стила чрезвычайно разнообразно. Это соединение способствует пролиферации и дифференцировке пСКК, а также клеток-предшественников различных ростков кроветворения. Выявлен синергизм в действии SCF и IL-11 на стволовые клетки, а также с IL-2 на лимфоциты, получившие наименование натуральные киллеры, или NK-лимфоциты. Высказывается мнение, что SCF образуется локально в костном мозге и оказывает влияние как «якорный фактор», способствуя действию других цитокинов на кроветворные клетки.

За последнее время установлено, что на созревание эозинофилов влияет эозинофильный колониестимулирующий фактор (ЕО-CSF), а на базофилы –колониестимулирующий фактор тучных клеток. Однако их свойства пока еще мало изучены.

В лейкопоэзе принимают участие практически все интерлейкины. Основным из них является IL-3,представляющий собой выделяется стимулированными Т-лимфоцитами, моноцитами, макрофагами, эпителиальными клетками тимуса, кератиноцитами, тучными и даже нервными клетками. Он стимулирует гемопоэтические клетки-предшественники, т.е. является полипоэтином. обеспечивает рост и развитие гранулоцитарно-макрофагальных колоний, эритроцитарного и мегакариоцитарных ростков, тучных клеток, локализующихся в слизистых оболочках, базофилов, эозинофилов, а также предшественников Т- и В-лимфоцитов. Особенно выраженное действие IL-3 оказывает на эозинофилопоэз, благодаря чему его относят к эозинофилопоэтическим

Следует заметить, что большинство цитокинов оказывает влияние на процессы кроветворения лишь тогда, когда они действуют совместно в едином ансамбле. Более того, один и тот же цитокин способен влиять на разные клетки мишени. И, наконец, нередко эффект индивидуальных цитокинов существенно меняется не только количественно, но и качественно в присутствии других представителей этих важнейших регуляторов кроветворения.

Таким образом в организме существует единая сложно организованная система регуляции гемопоэза, включающая тесно взаимосвязанные между собой дистантные и локальные контролирующие структуры. При действии на организм различных экстремальных факторов происходит последовательная активация отдельных звеньев единого каскада механизма регуляции кроветворения. При этом пусковыми являются центральные нейроэндокринные механизмы, осуществляющие своё влияние через универсальные стрессреализующие и стресслимитирующие системы. В то же время основным звеном, оказывающим вегетативное влияние на гемопоэз, является симпатико-адреналовая система. Под её воздействием усиливаются процессы костномозгового кроветворения, и увеличивается «клеточность» крови.

12. Гранулоцитопоэз. Стадии. Факторы и механизмы регуляции.

Дифференцировка и созревание клеток гранулоцитопоэза происходит в костном мозге, где из коммитированных, морфологически неидентифицируемых клеток-предшественников КОЕ-ГМ (колониеобразующая единица грануломоноцитопоэза) и КОЕ-Г (колониеобразуюшая единица гранулоцитопоэза) формируется пул пролиферирующих гранулоцитов, состоящий из миелобластов, промиелоцитов и миелоцитов. Все эти клетки характеризуются способностью к делению. Другой пул, образующийся в костном мозге — это непролиферирующие (созревающие) клетки — метамиелоциты, палочкоядерные и сегментоядерные гранулоциты. Созревание клеток сопровождается изменением их морфологии: уменьшением ядра, конденсацией хроматина, исчезновением ядрышек, сегментацией ядра, появлением специфической зернистости, утратой базофилии и увеличением объема цитоплазмы. Процесс формирования зрелого гранулонита из миелобласта осуществляется в костном мозге в течение 10-13 дней. Регуляция гранулоцитопоэза обеспечивается колониестимулирующими факторами: ГМ-КСФ (гранулоцитарно-макрофагальный фактор) и Г-КСФ (гранулоцитарный колониестимулирующий фактор), действующими до конечной стадии созревания гранулоцитов.

На стадии поздних миелобластов и промиелоцитов происходит образование первичных гранул (азурофильной зернистости), специфическим маркером которых является миелопероксидаза. В цитоплазме миелоцитов начинается формирование специфической зернистости (вторичные гранулы). Маркерами вторичных гранул являются лактоферрин, катионный белок кателицидии, В12-связываюший белок и другие факторы. В состав вторичных гранул также входит лихоцим, коллагеназа, металлопротеиназы. Количество вторичных гранул увеличивается в клетке но мере ее созревания, в зрелых сегмеитоядериых гранулоцитах на их долю приходится 70-90%, остальные 10-30% составляет азурофильная зернистость. Зрелые гранулоциты костного мозга образуют гранулоцитарный костномозговой резерв, насчитывающий около 8,8 млрд/кг и мобилизуемый в ответ на специфический сигнал при бактериальных инфекциях. Покидая костный мозг, гранулоциты представляют собой полностью дифференцированные клетки, имеющие полный спектр поверхностных рецепторов и цитоплазматических гранул с набором многочисленных биологически активных веществ.

Нейтрофилы составляют 60-70% общего числа лейкоцитов крови. После выхода нейтрофильных гранулоцитов из костного мозга в периферическую кровь часть их остается в свободной циркуляции в сосудистом русле (циркулирующий пул), другие занимают пристеночное положение, образуя маргинальный пул. Зрелый нейтрофил пробывает в циркуляции 8-10 часов, затем поступает в ткани, образуя по численности значительный пул клеток. Продолжительность жизни нейтрофильного гранулоцита в тканях составляет 2-3 дня. Функцией нейтрофилов является участие в борьбе с микроорганизмами путем их фагоцитоза. Содержимое гранул способно разрушить практически любые микробы. В нейтрофилах содержатся многочисленные ферменты (кислые протениазы, миелопероксидаза, лизоцим, лактоферрин, целочная фосфатаза и др.), вызывающие бактериолиз и переваривание микроорганизмов.

Эозинофилы составляют 0.5-5% от всех лейкоцитов крови, циркулируют в течение 6-12 часов, после чего поступают в ткани, срок полужизни — 12 суток. В клетках содержится значительное количество гранул, основным компонентом которых является главный щелочной белок, а также перекиси, обладающие бактерицидной активностью. В гранулах выявляются кислая фосфатаза, арилсульфатаза, коллагеназа, эластаза, глюкуроиидаза, катепсин, миелонероксидаза и другие ферменты. Обладая слабой фагоцитарной активностью, эозинофилы обусловливают внеклеточный цитолиз, тем самым участвуя в противогельминтном иммунитете. Другой функцией этих клеток является участие в аллергических реакциях.

Базофилы и тучные клетки имеют костномозговое происхождение. Предполагают, что предшественники тучных клеток покидают костный мозг и через периферическую кровь попадают в ткани. Дифференцировка базофилов в костном мозг длится 1,5-5 суток. Ростовым фактором базофилов и тучных клеток являются ИЛ-3, ИЛ-4. Созревшие базофилы поступают в кровоток, где период их полужизни составляет около 6 часов. На долю базофилов приходится всего 0,5% от общего числа лейкоцитов крови. Базофилы мигрируют в ткани, где через 1-2 суток после осуществления основной эффекторной функции гибнут. В гранулах этих клеток содержатся гистамин, хондроигинсульфаты А и С, гепарин, серотонин, ферменты (трипсин, химотринсии, пероксидаза, РНК-аза и др.). Базофилы имеют на клеточной мембране высокую плотность рецепторов к IgE, обеспечивающих не только связывание IgE, но и освобождение гранул, содержимое которых обусловливает развитие аллергических реакций. Базофилы также способны к фагоцитозу. Тучные клетки крупнее базофилов, имеют округлое ядро и много гранул, которые по составу аналогичны гранулам базофилов.

 

13. Агранулоцитопоэз. Моноцитопоэз. Стадии. Факторы и механизмы регуляции формирования макрофагов. Разновидности макрофагов (+Лейкопоэз)

 

Моноциты и макрофаги являются основными клетками системы мононуклеарных фагоцитов (СМФ) или макрофагальной системы И.И. Мечникова. Клетки, объединенные в эту систему, составляют единую линию дифференцировки, включающую:

• костномозговых предшественников,

• пул относительно незрелых клеток, циркулирующих

в крови (моноциты),

• конечную стадию дифференцировки – органо- и тканеспецифические макрофаги.

Ранние предшественники мононуклеарных фагоцитов ведут свое происхождение от полипотентной стволовой кроветворной клетки и являются быстро делящимся пулом клеток-предшественниц грануломоноцитопоэза - КОЕ-ГМ. Коммитированные КОЕ-ГМ дают начало пролиферирующему пулу монобластов, а монобласты - пулу промоноцитов. Последние являются наиболее ранними морфологически идентифицированными в составе нормального костного мозга клетками СМФ, обладающими высоким пролиферативным потенциалом.

В физиологических условиях промоноциты после 2-3 делений дифференцируются в моноциты, которые, в отличие от клеток гранулоцитарного ряда, не проходят стадии созревания в костном мозге, а сразу выходят в кровоток. Вследствие этого в костном мозге отсутствует сколько-нибудь значительный резервный пул моноцитов, их общее количество не превышает 1,5% от всех ядерных элементов гемопоэза. Сравнительно небольшая часть моноцитов дифференцируется в макрофаги костного мозга [7, 16].

Продукция моноцитов находится под контролем целой группы ростовых факторов, одни из которых (IL-3, GM-CSF и M-CSF) стимулируют митотическую активность предшественников моноцитов, другие (PgE, INFa и ингибируют деление этих клеток. Закономерная миграция моноцитов из кровотока в ткани опосредована экспрессией на моноцитах и эндотелиальных клетках специализированных адгезионных молекул. Экспрессия этих молекул усиливается под влиянием провоспалительных цитокинов: IL-1, TNFa, IL-6, INF-y. Адгезия моноцитов к активированным эндотелиальным клеткам опосредуется поверхностными молекулами CD11a/CD18, VLA-4, ICAM-1, VCAM-1. Далее следует распластывание моноцитов на поверхности эндотелиальных клеток, проникновение между двух соседних эндотелиоцитов, преодоление базальной мембраны и выход в ткани. Этот процесс является обычной стадией жизненного цикла моноцитов [6, 17, 24]. После выхода из кровотока в ткани моноциты дифференцируются в органо- и тканеспецифические макрофаги и не способны к рециркуляции [7, 16].

МАКРОФАГИ. Зрелые макрофаги имеют ряд общих морфологических признаков: значительные размеры (диаметр от 20-25 до 80 мкм), овальное ядро, с петлистостью хроматина и остатками ядрышек, широкую цитоплазму без четких границ с наличием псевдоподий. Внесосудистый пул клеток макрофагальной системы значительно превышает их содержание в крови; наибольшее количество макрофагов содержится в печени, селезенке и легких. Тканевые макрофаги относятся к долгоживущим клеткам, продолжительность их жизни исчисляется месяцами и годами. Если не происходит их мобилизации в очаг инфекции или воспаления, они погибают, мигрируя в селезенку или лимфатические узлы. Легочные макрофаги покидают легкие через воздухоносные пути [17]. Обновление пула тканевых макрофагов происходит за счет притока моноцитов из кровеносного русла, лишь незначительная часть (менее 5%) макрофагов проявляет способность к однократному делению.

Под влиянием микроокружения и специализации функций макрофаги органов и тканей приобретают ярко выраженные морфологические и функциональные особенности, в соответствии с которыми выделяют два основных класса клеток: антигенперерабатывающие макрофаги (синоним - профессиональные фагоциты) и антигенпредставляющие дендритные клетки(синоним - иммунные акцессоры).

Класс профессиональных фагоцитов включает свободные макрофаги соединительной ткани, подкожного жирового слоя, серозных полостей, альвеолярные макрофаги легких, фиксированные макрофаги печени, центральной нервной системы, костного мозга, селезенки и лимфатических узлов, а также остеокласты, эпителиоидные клетки и гигантские многоядерные клетки очагов воспаления [7, 15, 16]. Несмотря на резкие отличия морфологических характеристик, перечисленные клетки имеют сходные цитохимические (альфа-нафтилацетат-эстераза+, кислая фосфатаза+, лизоцим+) и иммунофенотипические признаки (Fc-lgG+, CD4+, CD11+, CD14+), что подтверждает принадлежность их к общей линии. Основной функцией профессиональных фагоцитов являются поглощение и уничтожение внедрившихся микроорганизмов, поврежденных, дегенерирующих и инфицированных вирусами клеток, а также иммунных комплексов и различных объектов органической и неорганической природы, попавших в организм. Функции профессиональных фагоцитов включают также секрецию биологически активных продуктов (монокинов) и представление антигенов лимфоцитам, однако, в последнем отношении они гораздо менее эффективны, чем дендритные клетки.

Моноциты крови в присутствии определенных факторов (цитокины GMCSF, TNFa и IL-4) дифференцируются в дендритные клетки.