MEDDAILY.INFO
медицинская энциклопедия
ГлавнаяКарта сайта Контакты
 

Современные представления о гемопоэзе и гемопоэтических факторах роста

Гемопоэз - это сложный многостадийный процесс, начинающийся с деления плюрипотентной гемопоэтической стволовой клетки и последующих клеточных делений и дифференцировок, в результате которых образуются зрелые, функционально полноценные клетки крови: эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Кроветворная ткань представляет собой чрезвычайно динамичную и самообновляющуюся ткань.

В настоящее время общепринятой является унитарная теория кроветворения А.А. Максимова. Согласно этой теории, все форменные элементы крови развиваются из единого предшественника - стволовой клетки. Только в 60-70-х годах прошлого века зарубежным и советским ученым удалось экспериментально подтвердить наличие стволовых кроветворных клеток.

Гемопоэтическая стволовая клетка, наиболее примитивная клетка, встречается с частотой 1 на 25 000-100 000 клеток костного мозга, способна к митотическому делению до 100 раз в течение своей жизни.


Считается, что всего у человека имеется примерно 4-400х105 гемопоэтических стволовых клеток, с возрастом количество стволовых клеток уменьшается. По данным H. Holstege, количество гемопоэтических стволовых клеток при рождении составляет около 20 тыс., из них одновременно готовыми для восполнения крови являются около 1000. В 2014 г. были опубликованы результаты исследования крови и ткани голландской женщины-долгожительницы (Хенрике ван Андель-Шиппер), которая скончалась в 2005 г. в возрасте 115 лет. Оказалось, что примерно 2/3 лейкоцитов на момент ее смерти вели свое происхождение всего от двух гемопоэтических стволовых клеток.

Гемопоэтические стволовые клетоки обладает свойством самообновления, дает потомство всех клеток крови. После инфузии в кровоток гемопоэтических стволовых клеток в соответствии с «инстинктом дома» попадает в костный мозг и обладает свойством восстанавливать функцию костного мозга.


Идентифицируется как CD34+ клетка [с дополнительными маркерами: C-kit (CD117), CD133, Lin-]. Молекула CD34 экспрессируется и эндотелиоцитами сосудов.

Иерархия стволовых клеток:
• тотипотентные (оплодотворенное яйцо);
• плюрипотентные (эмбриональные клетки);
• полипотентные, мультипотентные (гемопоэтические клетки).

На основании унитарной теории кроветворения была разработана схема кроветворения, которая, с некоторыми модификациями, остается актуальной и в настоящее время.

Все клетки крови в процессе гемопоэза подразделяются на 6 классов.
1 класс - полипотентные стволовые кроветворные клетки; составляют 0,01% всех ядросодержащих клеток костного мозга. Активность полипотентных стволовых кроветворных клеток регулируется микроокружением и гуморально - гемопоэтинами.
II класс - мультипотентные стволовые клетки, или полустволовые клетки - клетки-предшественники миелопоэза, клетки-предшественники лимфопо-эза. Взаимопереход этих клеток еще возможен при изменении специфического микроокружения.
III класс - коммитированные унипотентные предшественники, имеется отдельный предшественник для каждого форменного элемента крови. Для лимфоидного ряда - это про-В- и про-Т-лимфоциты, а для миелоидного - это колониеобразующие клетки эозинофильного и базофильного рядов, нейтрофильного ряда, моноцитарного ряда, а также эритроцитарного и мегакариоцитарного рядов. Взаимопереход между направлениями дифференцировки становится невозможным. Если все клетки I-III классов между собой морфологически не различимы и все выглядят как малые лимфоциты, то, начиная с IV класса, созревающие клетки становятся морфологически идентифицируемыми.
IV класс - бластные клетки, дифференцируются в строго определенном направлении, морфологически различимы (миелобласты, лимфобласты, монобласты, эритробласты). Клетки IV класса являются последними пролиферирующими клетками.
V класс - созревающие клетки. Для миелоидного ряда это промиелоцит, миелоцит, метамиелоцит, палочкоядерные лейкоциты; для лимфоидного ряда - пре-, про-В- и Т-лимфоциты, протоплазмоциты; для эритроцитарного ряда - пронормоцит, базофильный, полихроматофильный, оксифильный нормоцит, ретикулоцит. В клетках появляются специфические для каждой клетки структуры, клетки постепенно теряют способность к делению.
VI класс - зрелые клетки костного мозга и периферической крови.

РАЗВИТИЕ СИСТЕМЫ ГЕМОПОЭЗА
Ранний эмбриональный период
В процессе раннего эмбрионального периода жизни (около 2 нед) в желточном мешке участки мезенхимы, мезодермальные клетки пролиферируют и развиваются, формируя очаги системы гемопоэза плода. Образуются сосудистые каналы, позволяющие развиваться связи между желточным мешком и плодом, таким образом, увеличивая пространство, доступное для дальнейшего роста мезодермальных клеток. Кроме того, формируется первичная эмбриональная система кровообращения, а эндотелиальные клетки, образующиеся из ранних эмбриональных гемопоэти-ческих клеток-предшественников, становятся клетками, выстилающими эти начальные сосудистые каналы. Когда эмбрион начинает расти и становится плодом (10-12 нед), начинает происходить пролиферация ранних гемопоэтических клеток. Дифференцировка гемопоэтических клеток-предшественников происходит в незрелой ретикулоэндотелиальной системе, которая обеспечивает уникальное микроокружение для пролиферации и дифференцировки.

Гемопоэз плода
В течение ранней жизни плода, начиная с 11-й недели гестации и в продолжение всего II триместра беременности, печень и селезенка являются основны-ми местами гемопоэза. С III триместра беременности места гемопоэза постепенно смещаются из печени и селезенки в мозговые полости костей. К моменту рождения мозговые полости являются основными местами гемопоэза, и практически каждая кость участвует в этом процессе, обеспечивая периферическое кровообращение зрелыми функциональными гемопо-этическими клетками. Плюрипотентные клетки остаются в оставшихся органах ретикулоэндотелиальной системы как гемопоэтические «покоящиеся» клетки. Они сохраняют кроветворный потенциал в течение всей жизни, таким образом, не только обеспечивая потребности в нормальном гемопоэзе, но и способствуя возможности возникновения очагов экстрамедуллярного гемопоэза.

Гемопоэтические стволовые клетки
Гемопоэтические стволовые клетки являются уникальным клоном клеток, которые способны дифференцироваться во множественные клеточные линии гемопоэтической системы. Гемополитические стволовые клетки, как полагают, представлены во всех основных органах, которые составляют ретикулоэндотелиальную систему, а также в периферической крови. Гемополитические стволовые клетки должны самоподдерживаться для продолжения дифференцировки в специализированные гемопоэтические клеточные ростки. Полагают, что пролиферация стволовых клеток находится под прямым влиянием гемопоэтических факторов роста, которые присутствуют в микроокружении ретикулоэндотелиальной системы. При этом пролиферация и дифференциров-ка зависят не только от факторов роста (гликопротеинов), но также от стромальных и других клеток, которые составляют уникальное микроокружениие костного мозга. В случае истощения запаса неком-митированных стволовых клеток гемопоэз прекращается. Это может происходить вследствие поражения ионизирующей радиацией или высокими дозами химиопрепаратов.Основные доказательства существования плюрипотентных стволовых клеток получены при исследованиях in vitro и на моделях лабораторных животных. Такие исследования показали способность костного мозга и гемопоэтической системы к регенерации после введения определенных популяций мононуклеарных клеток на фоне предшествовавшего полного истощении гемопоэза.

Выращенные на агаре стволовые клетки растут и дифференцируются в течение 5-10 дней и приводят к росту колоний гемопоэтических клеток. Введение суспензии мононуклеарных костномозговых клеток летально облученным мышам приводит к пролиферации гемопоэтической ткани в костном мозге и селезенке.

Только относительно недавно эти плюрипотентные стволовые клетки были идентифицированы с помощью поверхностных маркеров посредством клеточного мембранного фенотипирования с помощью моноклональных антител. Морфологически они, как полагают, подобны большим незрелым лимфоцитам и диффузно распределены в костном мозге. Определенное количество некоммитированных плюрипотентных стволовых клеток будут дифференцироваться или становиться «коммитированными» и давать начало большинству миелоидных и лимфоидных клеточных линий, таким образом обеспечивая дальнейшую пролиферацию и дифференцировку по многим специфическим миелоидным и лимфоидным клеточным линиям.

В раннем детстве мозговые полости практически всех костей являются активными местами гемопоэза. В течение юности и зрелого возраста места гемопоэза постепенно смещаются из трубчатых костей скелетав плоские кости (череп, позвонки, ребра, грудину и таз). Эти плоские, более централизованные кости скелета становятся основными местами гемопоэза у взрослых людей.

Кинетика гемопоэтических клеток
В норме все клетки-предшественники подвергаются репликации в процессе клеточного цикла (т. е. митоза). Пролиферация и дифференцировка находятся под прямым влиянием низкомолекулярных гликопротеинов или гормонов, которые являются специфичными для каждой клеточной линии гемопоэтической системы. Эти факторы роста воздействуют на клетки-предшественники через специфические мембранные рецепторы, приводя к активации клетки, репликации и развитию клеток-предшественников или всей клеточной линии. В свою очередь, множество других факторов-регуляторов упорядочивают выработку необходимых факторов роста, участвующих в гемопоэзе. Эта сложная регуляторная сеть гемопоэтических факторов роста и гормонов микроокружения костного мозга находится под пристальным вниманием исследователей и имеет важное терапевтическое значение.

Эритроцитопоэз
В процесс эритропоэза вовлечено значительное количество регуляторных факторов и механизмов для поддержания баланса скорости образования новых эритроцитов и деструкции старых клеток. В норме баланс продукции и деструкции поддерживается на удивительно постоянном уровне. В этом хорошо сбалансированном механизме принимают участие как эндокринные, так и экзокринные гормоны. Самым ранним узнаваемым эритроидным предшественником, видимым в костном мозге, является большая базофильная клетка диаметром 15-20 мкм, которая содержит единственное большое хорошо очерченное круглое ядро, рибосомы, митохондрии и аппарат Гольджи.

Когда эта ранняя клетка-предшественник созревает, ее ядро становится более плотным и небольшим и со временем выталкивается во внеклеточный матрикс костного мозга.По мере созревания клетка постепенно становится меньше, а ее цитоплазма более эозинофильной вследствие увеличения количества гемоглобина, синтезируемого рибосомами. В промежуточных стадиях созревания цитоплазма эритробласта полихроматофильна из-за смешивания базофильных цитоплазматических белков и эозинофильного гемоглобина. При дальнейшем созревании продолжается синтез гемоглобина, и цитоплазма становится полностью эозинофильной. На поздних стадиях созревания образуется обильное количество гемоглобина. В цитоплазме имеются несколько митохондрий и рибосом, определяется небольшое плотное хорошо очерченное ядро.

Когда ядро выталкивается, клетка становится ретикулоцитом, что является последней стадией развития перед тем, как она станет зрелым эритроцитом. Вскоре ретикулоцит приобретает двояковогнутый наружный контур и специфические качества деформируемости и пластичности. Его диаметр составляет приблизительно 8-9 мкм. Большая часть ретикуло-цитов проводят 1-2 сут в костном мозге, подвергаясь дальнейшему созреванию перед миграцией в системный кровоток.

Эритрокинетика
В норме количество циркулирующих эритроцитов постоянно и продолжительность жизни составляет примерно 120 дней. Приблизительно 100-200 млрд зрелых эритроцитов образуются и разрушаются или подвергаются гемолизу каждый день для поддержания нормального уровня гемоглобина.

Небольшое количество ретикулоцитов (1-2%) попадают в кровообращение. Эти клетки подвергаются дальнейшему созреванию в крови и селезенке. В течение этого короткого периода (1-2 дня) ретику-лоциты теряют мембранный трансферрин, приобретают свойства пластичности и уменьшаются в размерах, что делает их перемещение по системе кровообращения более эффективным.

Дифференцировка и созревание из базофильно-го эритробласта в костном мозге длится приблизительно 5-7 дней. Только ранние и промежуточные стадии эритробластов (проэритробласты, базофильные и полихроматофильные эритробласты) способны подвергаться митозу. В нормальных физиологических условиях примерно 25% клеток в костном мозге являются клетками эритроидного ростка, в котором представлены все стадии созревания эритробластов.

В течение эритропоэза приблизительно 10-15% эритроидных предшественников никогда полностью не созревают и разрушаются в костном мозге. Во время процесса гемолиза происходит эффективный сбор и реутилизация клеточных элементов.

Гранулоцитопоэз
Коммитированные миелоидные стволовые клетки в дальнейшем дифференцируются в три типа гранулоцитарных клеток. Под влиянием специфических факторов роста (гормонов) и соответствующего микроокружения коммитированные стволовые клетки со временем становятся нейтрофилами, эозинофи-лами и базофилами.

Процессы созревания нейтрофилов, эозинофилов и базофилов сходны и, вероятно, находятся под влиянием тех же факторов роста, которые стимулируют гранулоцитарные клетки-предшественники. В сутки образуется примерно 70 млрд гранулоцитов (нейтрофилов, эозинофилов, базофилов).

Появлению нейтрофилов предшествует многостадийный процесс.
1. Миелобласт является первой морфологически узнаваемой стадией дифференцировки коммитиро-ванных гранулоцитарных стволовых клеток. Это ранняя клетка-предшественник диаметром приблизительно 15-20 мкм, без цитоплазматических гранул, с низким ядерно-цитоплазматическим коэффициентом.
2. Програнулоцит (промиелоцит) является следующей стадией процесса созревания. Эта клетка по виду и размерам подобна миелобласту, но содержит в цитоплазме многочисленные небольшие азурофильные неспецифические гранулы, называемые первичными гранулами. Эти первичные гранулы нейтрофилов и их предшественников содержат множество важных ферментов (миелопероксидазу, кислую фосфатазу, b-галактозидазу и 5-нуклеотидазу).
3. На стадии миелоцита в цитоплазме появляются вторичные, или специфические, гранулы. Они выделяются своими увеличенными размерами и тинкто-риальными особенностями по сравнению с меньшими азурофильными первичными гранулами. Вторичные цитоплазматические гранулы содержат несколько мощных бактерицидных веществ (например, ней-раминидазу, лактоферрин, витамин В12-связанный белок).
4. С дальнейшим созреванием вторичные гранулы становятся более многочисленными, ядра становятся зазубренными и, в конечном счете, дольчатыми, а ядерно-цитоплазматический коэффициент возрастает. Гранулоциты также подвергаются важным физическим и функциональным изменениям, приобретая повышенную адгезивность, подвижность и фагоцитарные свойства и становясь менее резистентными к деформации. Эти качества позволяют более зрелым гранулоцитам (палочкоядерным и полиморфноядер-ным нейтрофилам) более легко проходить по костномозговым синусоидным капиллярам в системное кровообращение. Эти фагоцитарные клетки могут покидать системное кровообращение и входить в смежные тканевые пространства.
5. В системном кровообращении зрелые гранулоциты остаются жизнеспособными приблизительно 8-12 ч. Пока они находятся в крови, многие из гранулоцитов адгезируются на эндотелиальных клетках. Такие гранулоциты относят к приграничной (маргинальной) части в пределах системного кровообращения. При необходимости гранулоциты могут проникать через стенку сосуда в определенные ткани, таким образом становясь важным компонентом воспалительного ответа хозяина в качестве фагоцитов. Небольшое, но имеющее важное значение количество зрелых гранулоцитов остается в костном мозге как готовый резерв, называемый костномозговым пулом накопления.
6. Процесс созревания коммитированной грануло-цитарной стволовой клетки до зрелого нейтрофила длится приблизительно 10 дней. Только на ранних стадиях клетки могут пролиферировать или подвергаться митозу. Метамиелоциты, палочкоядерные и полиморфноядерные нейтрофилы постмитотичны и не способны к росту и размножению.

Развитие эозинофилов имеет следующие особенности.
1. Некоторые специальные гранулоциты происходят из миелоидных стволовых клеток (т. е. предшественниц эозинофилов и базофилов) и развиваются до нейтрофилов в результате процесса пролиферации и дифференцировки, сходного с таковым у нейтрофилов. Хотя как эозинофилы, так и базофилы являются фагоцитами, их уникальная функция определяется набором особых цитоплазматических гранул.
2. В норме в периферической крови количество эозинофилов составляет 2-7% гранулоцитов. Их присутствие в мазке периферической крови хорошо заметно благодаря ярко окрашенным оранжевым цитоплазматическим гранулам (вторичным). Как и другие гранулоциты, они чувствительны к хемотаксическим факторам и способны проникать из сосудов в ткани.
3. Эозинофилы высокоспецифичны в своих функциях и являются важным клеточным компонентом в ответе хозяина на паразитарную инвазию и аллергические реакции на инородные антигены (главным образом в реакциях I типа). Их количество также может увеличиваться при некоторых злокачественных заболеваниях и васкулитах.
4. Эти большие цитоплазматические гранулы эози-нофилов уникальны тем, что содержат богатый аргинином щелочной белок, называемый основным протеином (major basic protein). Этот высокощелочной (рН 11) белок разрушает компоненты клеточной стенки многих паразитов и других микроорганизмов.

В процессе развития базофилов характерны следующие процессы.
1. Базофилы являются специализированными гранулоцитами, которые редко встречаются в периферической крови (0,5-1%) по сравнению с другими лейкоцитами. Они намного чаще появляются в других тканях. Значительное число базофилов представлено в слизистой желудочно-кишечного тракта и респираторной системы и неотличимы от мастоцитов (тучных клеток) этой локализации.
2. Базофилы являются главными клеточными элементами, принимающими участие в немедленной аллергической реакции, или реакции I типа. Их большие, темноокрашенные эозинофильные цитоплазматические гранулы богаты гистамином и другими веществами, которые играют ключевую роль в этом типе аллергического ответа. Базофилы также могут участвовать и в других типах реакции гиперчувствительности.

Тромбоцитопоэз
Мегакариоциты являются специфическими клетками костного мозга, которые дифференцируются из миелоидной стволовой клетки и отвечают за продукцию тромбоцитов. Тромбоциты - это фактически цитоплазматические фрагменты и, по существу, не являются полностью клеточными элементами. Они отделяются от зрелых мегакариоцитов. В течение суток образуется 175 млрд тромбоцитов.

Созревание мегакариоцитов, как полагают, происходит в три следующие стадии.
1. Базофильная стадия. На этом этапе мегакариоциты небольшие и содержат диплоидное ядро и базофильную цитоплазму.
2. Гранулярная стадия. Ядро мегакариоцита более полиплоидное, а цитоплазма более эозинофильная и гранулярная.
3. Созревание, или стадия формирования тромбоцитов. На этом этапе мегакариоциты огромны и легко заметны в костном мозге. Они имеют в богатой гранулами цитоплазме от 16 до 32 ядер. Тромбоциты образуются путем фрагментации (отделения) цитоплазмы.

Созревание мегакариоцитов - это уникальный процесс, в котором клетка не способна подвергаться митозу, а процесс ядерного и цитоплазматиче-ского созревания происходит не одновременно. Пролиферация и созревание регулируются несколькими сотнями факторов, ИЛ-11 и тромбопоэтином, который был обнаружен недавно и стал полезным в клиническом использовании.

Количество мегакариоцитов в костном мозге может увеличиваться при повышении уровня деструкции тромбоцитов в кровотоке. Каждый мегакариоцит способен продуцировать тысячи тромбоцитов в результате уникального процесса отделения цитоплазмы. Продолжительность жизни отдельных тромбоцитов, выходящих в периферическое кровообращение, составляет 8-10 сут. Молодые тромбоциты в системе кровообращения выглядят крупнее и менее плотно, чем старые.

Лимфоцитопоэз
Лимфоциты происходят из коммитированных стволовых клеток, которые развиваются из плюрипотентных гемопоэтических стволовых клеток. Дифференцировка зависит от множества клеточных и гормональных факторов микроокружения, а также других специализированных клеток крови, происходящих из этих плюрипотентных стволовых клеток.

Как только клетки коммитировались в лимфоидную линию, они в дальнейшем дифференцируются в два основных класса лимфоцитов: В- и Т-лимфо-циты, которые совместно формируют главные компоненты иммунной системы. Эти два класса лимфоцитов после созревания становятся различными подтипами и обладают разными возможностями и функциями. По мере созревания и дифференцировки они также становятся узнаваемыми по ряду мембранных маркеров, или лигандов. Однако оба подтипа лимфоцитов проявляют морфологическое сходство при исследовании их с помощью светового микроскопа. Третий подтип лимфоцитов, чья роль в иммунном ответе только недавно была понята и оценена, представляет собой небольшую популяцию «ни В-, ни Т-клеток», называемых нулевыми клетками (non-B, non-T, null cells).

В-лимфоциты составляют один из двух больших классов лимфоцитов. В-лимфоциты относятся к В-клеткам вследствие своего функционального сходства с лимфоцитами, которые созревают в специализированном органе птиц, называемом сумкой Фабрициуса. Стволовые клетки, которые мигрируют в это выпячивание в клоаке, пролиферируют и созревают в антитело-продуцирующие лимфоциты. Отсюда и название В-клеток (bursa cells). Аналога или эквивалента сумки птиц у более высокоразвитых существ, в том числе человека, пока не нашли. Костный мозг или печень плода может быть органом с необходимым микроокружением для развития функциональных В-клеток или антитело-продуцирующих лимфоцитов из некоммитированных лимфоцитов. Дифференцировка в зрелые В-клетки включает в себя серию шагов по сложной реаранжировке (перегруппировке) генов. Генерация генов, необходимых для образования тяжелых и легких цепей, нужна для продукции иммуноглобулинов.

Созревание заканчивается миграцией В-клеток в другие лимфоидные органы и ткани организма (например, селезенку, лимфатические узлы, миндалины, кишечник, печень), где они могут оставаться или дальше свободно циркулируют в лимфе и крови. Когда происходит активизация или анти-генная стимуляция лимфоцитов, они становятся больше и метаболически активнее, а также подвергаются бластной трансформации, которая заканчивается митотическим делением. Огромные лимфобластные клетки (12-15 мкм), которые становятся все более и более эффективными в синтезе и секреции антител, часто дифференцируются в специализированные иммуноглобулин-продуцирующие клетки, называющиеся плазматическими клетками. Плазматические клетки представлены в костном мозге, лимфоидных органах и в местах иммунного ответа. В нормальном состоянии они не циркулируют в крови или лимфе. Они, как полагают, являются конечной стадией дифференцированных В-клеток с небольшой или отсутствующей способностью подвергаться митозу, а также завершающей стадией развития для синтеза и секреции молекул антител или иммуноглобулинов. В-лимфоциты и плазматические клетки являются единственными клетками, способными продуцировать иммуноглобулины или антитела. Клоны В-клеток и плазматических клеток развиваются под влиянием множества регуляторных факторов иммунной системы.

Вторым крупным классом лимфоцитов являются Т-лимфоциты. Т-клетки получили свое название вследствие их зависимости в процессе созревания от тимуса (вилочковой железы). Они составляют приблизительно 60-70% количества лимфоцитов в кровотоке и способны длительно циркулировать из крови в лим-фоидные ткани организма и возвращаться в кровь через лимфатические сосуды. Т-клетки не синтезируют и не продуцируют иммуноглобулины. Вместо этого они синтезируют протеины или гормоны, называемые цитокинами (лимфокинами), чья функция состоит в активизации или супрессии пролиферации и диффе-ренцировки других Т-клеток, В-клеток и макрофагов. Т-клетки являются основным компонентом клеточного иммунитета, а также регулируют и координируют иммунный ответ хозяина.

Некоммитированные лимфоциты, происходящие из лимфоидных стволовых клеток, мигрируют в тимус, где они подвергаются дифференцировке и созреванию, когда проходят через кортикальные эпителиальные клетки тимуса. Когда лимфоциты (тимоциты) мигрируют через это уникальное микроокружение, они приобретают или теряют антигенные поверхностные мембранные молекулы. На последней стадии созревания тимоциты дифференцируются в два больших подкласса, хелперы/эффек-торы Т-лимфоцитов и супрессоры Т-лимфоцитов, и выходят в системный кровоток и лимфу. Т-хелперы и Т-супрессоры могут быть распознаны по присутствию специфических мембранных молекул и рецепторов. Эти два подтипа Т-клеток выполняют самостоятельные функции. Как основной компонент клеточного иммунитета они играют ключевую роль в регуляции и корректировке иммунного ответа хозяина.«Ни В-, ни Т-лимфоциты» (нулевые клетки) являются третьим, небольшим классом лимфоцитов.

Эти клетки являются неантитело-секретирующими клетками, в которых отсутствуют специфические молекулы тимусзависимых лимфоцитов или Т-клеток. Нулевые клетки, которые больше средних циркулирующих лимфоцитов, содержат большие цитоплазматические гранулы, отсутствующие в других классах лимфоцитов. Нулевые клетки составляют лишь небольшой процент циркулирующих в крови лимфоцитов (2-3%). Они, как оказалось, обладают уникальной иммунологической функцией, при которой способны лизиро-вать разнообразные опухолевые и инфицированные вирусами клетки путем антитело-опосредованного механизма без явной антигенной стимуляции. Эти большие зернистые лимфоциты называются естественными (натуральными) киллерами (NK-клетки). Помимо NK-клеток к нулевым клеткам относятся клетки-киллеры, или антитело-зависимые цитоток-сические клетки, и лимфокин-активируемые клетки-киллеры.

Кластеры дифференцировки
Эти поверхностные молекулы являются мембраноклеточными антигенами (гликопротеинами) или рецепторами (антигенами), которые позволяют идентифицировать множественные клеточные линии на разных стадиях созревания. Кластеры лейкоцитарной дифференцировки (CD-молекулы) представлены не только на лимфоцитах и других гемопоэтических клетках, но и практически на всех клетках. Их присутствие и идентификация на опухолевых клетках часто помогают получать необходимую информацию для подтверждения злокачественности клона и установления пораженной ткани или клеточной линии. Существуют коммерческие каталоги моноклональных антител, которые соответствуют этим специфическим рецепторам, обеспечивая информацией о фенотипе и функции клеток.

При нарушении или активации клетки эти маркеры или рецепторы на поверхности большинства классов и подклассов лимфоцитов становятся более многочисленными и выступающими и собираются группами (кластерами) на мембранах. В процессе созревания лимфоцитов в тимусе они приобретают и теряют поверхностные маркеры или антигены. Однако некоторые маркеры сохраняются в течение всего процесса созревания и присутствуют, когда Т-лимфоциты выходят в периферический кровоток.

Т-клетки, В-клетки, нулевые клетки и макрофаги
Вместе с макрофагами (фагоцитирующие антиген-представляющие клетки) Т-, В- и нулевые клетки функционируют сообща в сложном иммунном ответе, который обеспечивает хозяину наличие уникального защитного механизма против инвазии чужеродных антигенных факторов. Подробности специфических функций этих клеточных компонентов иммунной системы обширны и лежат за пределами возможности обозрения в этом тексте. Дополнительная информация о структуре и функции отдельных компонентов и звеньев системы гемо-поэза будет изложена в специальных главах ниже.

ГЕМОПОЭТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ РОСТА
Гемопоэтическими факторами роста является гетерогенная группа цитокинов, которые стимулируют клетки-предшественники гемопоэтической системы и индуцируют процессы пролиферация и созревания. В большей части они являются гликопротеинами, которые синтезируются и вырабатываются множеством клеток в микроокружении костного мозга. Они связываются со специфическими мембранными рецепторами на поверхности большинства клеток гемопоэтической системы. Эти вещества играют важнейшую роль в регуляции гемопоэтических клеток в здоровом состоянии и при заболеваниях. Взаимодействие стволовой клетки и клетокпредшественников с костномозговыми стромальными клетками недостаточно ясно, но, как полагают, эти стромальные клетки являются важным источником большинства цитокинов. Сами по себе колониестимулирующие факторы недостаточны для поддержания гемопоэза in vitro. Клетки микроокружения костного мозга, таким образом, играют важнейшую роль в продолжающемся процессе репликации и созревания гемопоэтических клеток.

Общие характеристики и свойства:
1. Естественные гормоны (все).
2. Низкомолекулярные гликопротеины, которые должны связываться со специфическими клеточными мембранными лигандами (большинство).
3. Изменчивый уровень видовой специфичности.
4. Полученные в чистом виде методом рекомби-нантной дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) технологии (множество).
5. Ответственны за стимуляцию и освобождение других факторов роста и цитокинов, которые, в свою очередь, индуцируют или подавляют выработку многих других цитокинов (некоторые).

Основные гемопоэтические факторы роста:
1. Эритропоэтин, который синтезируется перитубулярными клетками почек в ответ на гипоксемию, всегда присутствует в незначительном количестве в моче человека. Ген, который кодирует этот гликопротеин, локализуется на 7-й хромосоме. Примерно 10% эндогенного эритропоэтина секретируется печенью. Этот эритропоэтин ответствен за низкую эритроидную активность у больных с отсутствующей почкой. Период полураспада эритропоэтин в плазме у пациентов с анемией, составляющий 6-9 ч, укорачивается при продолжении терапии эритропоэтина. Эритроидный ответ является дозозависимым.
2. Интерлейкин-3 продуцируется Т-лимфоцитами и не является линиеспецифическим. Ген, кодирующий Интерлейкин-3, локализуется на 5-й хромосоме. Этот фактор стимулирует образование и обновление плюрипотентных стволовых клеток и способен стимулировать плюрипотентные стволовые клетки для дифференцировки во все мие-лоидные клеточные линии и, возможно, в лимфоциты. Продемонстрирован синергизм между интерлейкин-3 и гранулоцитарно-макрофагальным, а также макрофагальным колониестимулирующим фактором.
3. Гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор синтезируется и секретируется множеством клеток в костномозговом микроокружении: стромальными клетками, фибробластами, Т-клетками и эндотелиальными клетками. Ген, который кодирует гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор, локализован на 5-й хромосоме, является смежным к генам, кодирующим другие цитокины. Гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор стимулирует рост предшественников гранулоцитов, моноцитов и эритроцитов и часто становится причиной эозинофилии. Он активирует гранулоциты, моноциты, макрофаги, усиливает фагоцитоз и другие функции этих клеток. Эффект гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора является дозозависимым.
4. Гранулоцитарный колониестимулирующий фактор - это мощный низкомолекулярный гликопротеин, который стимулирует пролиферацию и созревание предшественников гранулоцитов. Этот фактор продуцируется стромальными клетками, моноцитами, макрофагами и эндотелиальными клетками. Ген, кодирующий гранулоцитарный колониестимулирующий фактор, локализован на 17-й хромосоме. В течение 48 ч после выработки число циркулирующих гранулоцитов (нейтрофилов) значительно увеличивается. Эффект является линиеспецифическим и дозозависимым.
5. Макрофагальный колониестимулирующий фактор секретируется клетками стромы, макрофагами и фибробластами. Ген, который кодирует макрофагальный колониестимулирующий фактор, находится на 5-й хромосоме. Это мощный стимулятор функции макрофагов, а также активатор стимуляции и выработки других цитокинов. Макрофагальный колониестимулирующий фактор приводит к увеличению экспрессии антигена главного комплекса гистосовместимости II класса на макрофагах и усиливает цитотоксичность. После выработки фактора наблюдается существенное увеличение количества лейкоцитов. Макрофагальный колониестимулирующий фактор может иметь большое значение в будущих программах биотерапии при лечении рака.
6. ИЛ-2, или фактор роста Т-клеток, синтезируется и секретируется активизированными Т-клетками, преимущественно Т-хелперами. В основном, фактор роста Т-клеток приводит к развитию клонов антигенно-специфических Т-клеток и индукции экспрессии рецепторов фактора роста Т-клеток на поверхности мембран Т-клеток. Этот фактор роста активирует цитотоксический ответ Т-клеток и индуцирует не зависимые от главного комплекса гистосовместимости цитотоксические лимфоциты. В меньшей степени фактор роста Т-клеток стимулирует пролиферацию естественных киллеров и В-клеток.
7. ИЛ-4, или фактор, стимулирующий В-клетки, - это мощный фактор роста, происходящий из активированных Т-клеток и тучных клеток. Основным эффектом ИЛ-4 является индукция пролиферации и дифференцировки В-клеток и экспрессия антигенов главного комплекса гистосовместимости II класса на «покоящихся» В-клетках. ИЛ-4 также может действовать на Т-клетки, моноциты, макрофаги, тучные клетки, фибробласты и эндотелиальные клетки. ИЛ-4 может быть важным фактором в модулировании иммунного и воспалительного ответов хозяина in vitro.

Другие цитокины, которые оказывают влияние на процесс гемопоэза:
1. ИЛ-5, или фактор, стимулирующий В-клетки. Главным источником этого фактора роста являются Т-клетки. Этот мощный фактор дифференцировки и активации эозинофилов приводит к увеличению в периферической крови эозинофилов. ИЛ-5 стимулирует дифференцировку В-клеток и продукцию антител, а также может индуцировать экспрессию рецепторов ИЛ-2 и высвобождение растворимых протеинов рецепторов ИЛ-2.
2. ИЛ-6 является важным мультифункциональным гликопротеином. Он продуцируется лимфоидными и нелимфоидными клетками и играет важную роль в возникновении воспалительного и иммунного ответов. ИЛ-6 в молекулярном строении и активности идентичен интерферону β2. Этот фактор роста способствует продукции острофазовых белков и обладает стимулирующим эффектом на гемопоэтические стволовые клетки. Он усиливает дифференцировку В-клеток и секрецию антител. Вероятно, ИЛ-6 является важным фактором роста миеломных клеток и, как было доказано, обладает антивирусной активностью. Этот фактор роста также является стимулятором продукции ИЛ-2 и экспрессии рецепторов ИЛ-2 Т-клеток.
3. ИЛ-7 продуцируется костномозговыми стромаль-ными клетками. Влиянию ИЛ-7 подвергается множество других тканей (селезенка, ткань тимуса плода и взрослых). Ген ИЛ-7 человека локализуется на длинном плече хромосомы С8, а продукт гена (ИЛ-7) - это гликопротеин с молекулярной массой приблизительно 17 кДа.

Рецепторная молекула для ИЛ-7 является членом гемопоэтической рецепторной суперсемьи. ИЛ-7 является важным фактором роста и дифферен-цировки для Т-клеток и может быть необходимым фактором жизнеспособности для незрелых и непро-лиферирующих тимоцитов. Этот фактор, который может стимулировать пролиферацию и дифференциацию человеческих Т-клеток, также может действовать синергически с другими лимфокинами (ИЛ-2 и ИЛ-6) для стимуляции развития цитолитических Т-лимфоцитов и лимфокин-активированных клеток-киллеров из Т-клеток CD8+.

Очевидно, что ИЛ-7 действует синергически с клеточными стволовыми факторами in vivo для стимуляции развития В-клеточной линии. Исследования показали, что ИЛ-7 стимулирует активность уничтожающих опухолевые клетки моноцитов/макрофагов человеческой периферической крови, а также стимулирует выработку ИЛ-6, ИЛ-1 и фактора некроза опухоли альфа (TNFα).4. ИЛ-8 является негликозилированным протеином с примерной молекулярной массой 6 кДа, кодируется на длинном плече 4-й хромосомы (C4q). Он продуцируется множеством клеток, а его выработка может быть индуцирована другими провос-палительными молекулами (ИЛ-1, фактором некроза опухолей, липополисахаридами, инфекционными агентами). Важный хемотаксический активирующий фактор для нейтрофилов ИЛ-8 имеет множество других провоспалительных эффектов. Он вызывает дегрануляцию специфических гранул нейтрофилов в присутствии цитохалазина В и индуцирует экспрессию адгезивных молекул нейтрофилами. Кроме того, будучи хемотаксическим для нейтрофилов и улучшающим их адгезию, ИЛ-8 является хемотаксическим для Т-лимфоцитов и эозинофилов.

Он также выполняет существенную роль в специфическом связывании нейтрофилов как in vivo, так и in vitro. ИЛ-8 также связывается с эозинофилами и эритроцитами, хотя и в несколько меньшей степени. Практически все клетки, имеющие рецепторы к ИЛ-1 или фактору некроза опухолей, экспрессируют ИЛ-8 в ответ на эти цитокины.

5. ИЛ-9 синтезируется и секретируется Т-хелпе-рами и кодируется геном на 5-й хромосоме. Этот фактор действует синергически с ИЛ-4 для потенцирования продукции антител В-клетками. Он также стимулирует формирование эритроидной колонии и созревание мегакариоцитов in vitro. Существует явный синергизм между ИЛ-9 и эритропоэтином.
6. ИЛ-10 секретируется Т- и В-клетками и кодируется геном на 1-й хромосоме. Этот фактор является мощным иммуносупрессором функции макрофагов вследствие своего ингибиторного эффекта на вспомогательную функцию и антиген-презентирующую способность моноцитов и макрофагов. ИЛ-10 также может регулировать антигены II класса главного комплекса гистосовместимости на макрофагах и ингиби-ровать множественные провоспалительные цитоки-ны, включая ИЛ-1, фактор некроза опухолей и ИЛ-6.7. ИЛ-11 действует как воспалительный медиатор путем стимулирования синтеза острофазовых белков печенью. Этот фактор увеличивает количество, размеры и показатель плоидности колоний мегакариоцитов in vitro. ИЛ-11 обладает синергическим эффектом на активность факторов роста ИЛ-3 и ИЛ-4 у ранних гемопоэтических предшественников. Он обладает синергизмом с тромбопоэтином при индукции пролиферации и созревания мегакариоцитов, вызывая существенное увеличение количества тромбоцитов. Биоактиваторы ИЛ-11 практически сходны с активаторами ИЛ-6; эти два цитокина имеют один общий трансдуктор в своих рецепторах, но они не конкурируют за связывание рецептора.
8. ИЛ-12 продуцируется макрофагами и В-клетками. Этот фактор стимулирует продукцию интерферона гамма Т-клетками и естественными киллерами и принимает участие в дифференцировке Т-хелперов. Кроме того, он усиливает развитие человеческих Т-хелперов in vitro и клеточный ответ при инфекции путем стимулирования образования ИЛ-2 и интерферона гамма.
9. Фактор стволовых клеток и c-kit лиганд синтезируется и секретируется костномозговыми стромальными клетками и эмбриональными тканями плода. Он синергичен с другими гемопоэтическими факторами роста, которые стимулируют примитивные или ранние гемопоэтические предшественники и, вместе с ИЛ-3 и ИЛ-4, способствует пролиферации и дифференцировке тучных клеток, а также может обладать важным терапевтическим значением при костномозговой гипоплазии и в случаях костномозговой недостаточности.

Другие интерлейкины и цитокины
Другими интерлейкинами и цитокинами, которые могут быть необходимы для тонкого балансирования и регулирования гемопоэза, являются ИЛ-1, фактор некроза опухолей, трансформирующий фактор роста и некоторые интерфероны. ИЛ-1, этот важный медиа-тор воспаления, вырабатываемый активизированными макрофагами, заслуживает особого внимания, так как он подавляет продукцию клеток эритроидного ряда, а у пациентов с инфекционными и воспалительными заболеваниями вызывает анемию. Его супрессивный эффект на костный мозг может потенцироваться другими цитокинами, например фактором некроза опухолей и интерфероном гамма.

Вследствие развития технологии рекомбинации ДНК становятся доступными в достаточных для клинических исследований количествах многие из этих цитокинов. Эти исследования будут предоставлять больше информации о специфичности, токсичности и эффективности большинства цитокинов.

Некоторые из этих факторов становятся доступными для ограниченного клинического использования. Так как из клинических исследований собирается дополнительная информация, по-видимому, рационально прогнозировать, что большинство из этих специфических агентов будут доступны врачам-клиницистам, а показания для их использования расширятся.

ОПУХОЛЕВЫЕ ЛЕЙКЕМИЧЕСКИЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ
В настоящее время существует гипотеза о происхождении гематологических и солидных опухолей из особых стволовых клеток, которые способны аберрантно пролиферировать и, в конечном счете, развиваться в злокачественное новообразование. Опухолевые стволовые клетки имеют сходство с нормальными: способны к самообновлению и дифферен-цировке. В 1997 г. D. Bonnet и J. Dick опубликовали первые экспериментальные свидетельства об изолированной субпопуляции CD34+/CD38- лейкемических клеток, способных приводить к острому миелоидному лейкозу. Остается неизвестным, происходят ли опухолевые клетки из нормальных стволовых клеток, которые теряют способность правильно регулировать пролиферацию, или они являются специфической субпопуляцией.

В последнее время уделяется повышенное внимание новым механизмам резистентности, связанным с резистентностью лейкемических стволовых клеток, например при хроническом миелолейкозе. Она базируется на обратимой способности лейкемических стволовых клеток выходить из митотического цикла в фазу покоя (G0-период) без экспрессии bcr-abl и, как следствие, - отсутствии эффекта ингибитора патологической тирозинкиназы. В то же время даже длительное применение иматиниба не приводило к полной эрадикации хронического миелолейкоза, что связывается с отсутствием действия препарата на лейкеми-ческие стволовые клетки как источник заболевания. В последнее время после улучшения методов выделения стволовых клеток опухолей появилось представление о возможности полного излечения при эради-кации лейкемических стволовых клеток. Дальнейшее изучение биологических особенностей стволовых клеток приведет к созданию возможности эрадикации лейкемических стволовых клеток, что станет новой стратегической целью успешного терапевтического вмешательства в онкогематологии.

ПОНЯТИЕ ИСКУССТВЕННОГО КОСТНОГО МОЗГА
В 2008 г. в лаборатории Мичиганского университета впервые создан искусственный аналог человеческого костного мозга. Он представляет собой трехмерную многопористую полимерную нанокомпозитную основу (матрицу), которая в точности повторяет ткани, окружающие костный мозг с имплантированными клетками стромы и остеобластами. После помещения в такую матрицу гемопоэтических стволовых клеток она способна поддерживать производство клеток CD34+ с дифференцировкой В-лимфоцитов. Функциональность костномозговой конструкции была подтверждена имплантацией CD34+ матриц мышам с тяжелым комбинированным синдромом иммунодефицита, у которых в результате стали производиться клетки иммунной системы человека, а сквозь полимер проросли кровеносные сосуды.

Ученые из Германии с помощью синтетических полимеров также создали пористую структуру, имитирующую губчатое вещество кости в области кроветворного костного мозга. Затем в этот искусственный костный мозг исследователи ввели гемопоэтические стволовые клетки, выделенные из пуповинной крови. На последующее размножение этих клеток потребовалось несколько дней. Анализы, проведенные различными методами, показали, что гемопоэтические стволовые клетки действительно воспроизводятся в искусственно созданной среде. По сравнению со стандартными методами культивирования в искусственном костном мозге свои специфические свойства сохраняет большее количество стволовых клеток.

Пока искусственный костный мозг, обладающий основными свойствами природного, будет использоваться для детального изучения взаимодействия материалов и стволовых клеток. Эта информация поможет выяснить, как можно влиять на поведение стволовых клеток с помощью синтетических полимеров. Искусственный костный мозг планируется применять в фармацевтических исследованиях. Это позволит получить более безопасные препараты для химиотерапии. Кроме того, точная копия человеческого костного мозга позволит лучше изучить расстройства иммунной системы, а также обеспечит снабжение стволовыми клетками крови. Что касается создания искусственной ниши стволовых клеток для культивирования гемопоэтических стволовых клеток для проведения трансплантаций, это потребует проведения еще многих исследований.

Оцените статью: (11 голосов)
3.91 5 11

Статьи из раздела Гематология на эту тему:
Иммунодиагностика острых лейкозов
Иммунология клеток крови
Классификация и принципы патологоанатомической диагностики лимфом
Клональная эволюция лимфом
Клональность в лимфоидной ткани и ее морфологические эквиваленты


Новые статьи

» Стронгилоидоз
Стронгилоидоз
Стронгилоидоз - хронически протекающий геогельминтоз с преимущественным поражением ЖКТ и общими аллергическими проявлениями. Основной источник заражения стронгилоидозом - больной человек. Некоторые... перейти
» Трихинеллез
Трихинеллез
Трихинеллез у человека - это острый зооноз с природной очаговостью, протекающий с лихорадкой, мышечными болями, отеком лица, кожными высыпаниями, высокой эозинофилией, а при тяжелом т... перейти
» Энтеробиоз
Энтеробиоз
Энтеробиоз - кишечный гельминтоз, вызываемый мелкой нематодой Enterobius vermicularis, со стертым и невыраженным течением, наиболее распространенный признак которого - перианальный зуд, возникающий на... перейти
» Аскаридоз
Аскаридоз
Аскаридоз - кишечный гельминтоз, вызываемый нематодой Ascaris lumbricoides, протекающий с поражением ЖКТ, интоксикацией, аллергическими реакциями. Аскаридоз - один из самых распространенных гельмин... перейти
» Альвеококкоз
Альвеококкоз
Альвеококкоз (Alveococcosis) - зоонозный биогельминтоз, вызываемый личиночной стадией цепней Echinococcus multilocularis, с хроническим прогрессирующим течением, развитием в печени и других органах мн... перейти
» Эхинококкоз
Эхинококкоз
Эхинококкоз (Echinococcosis) - зоонозный биогельминтоз, вызываемый личиночной стадией цепня Echinococcus granulosus, характеризуемый хроническим течением и развитием преимущественно в печени, реже в л... перейти