Эритропоэз

Эритропоэз (эритроцитопоэз) процесс образования и созревания эритроцитов, происходящий в миелоидной ткани.

Эритрон - эритроидньй дифферон, представляющий собой совокупность указанных форм – от эритроидных родоначальных клеток до зрелых эритроцитов (включая циркулирующие в крови).

Процесс дифференцировки предшественников эритроцита в зрелые форменные элементы включает:

1. уменьшение размеров клетки;

2. выработку и накопление гемоглобина в цитоплазме;

3. постепенное снижение содержания и в конечном итоге утрату всех органелл;

4. изменение окраски цитоплазмы от интенсивно базофильной (в связи с большим числом полирибосом) до оксифильной (обусловленной присутствием гемоглобина);

5. снижение, а в дальнейшем (в конце стадии оксифильного эритробласта) – утрату способности к делению;

6. конденсацию ядра и его последующее удаление из клетки.

Железо, необходимое для синтеза гема, поступает в цитоплазму эритробластов из двух источников: (1) непосредственно из крови (где оно связано с белком трансферрином) – путем транспорта, опосредованного рецепторами трансферрина на поверхности эритробластов; (2) из цитоплазмы макрофагов, контактирующих с эритробластами и эритробластических островках. Железо в составе ферритина (в комплексе с белком) выделяется на поверхность эритробластов в виде частиц диаметром 6 нм, которые связываются с их гликокаликсом и далее переносятся в их цитоплазму механизмом микропиноцитоза. Небольшие скопления ферритина диаметром 0.1-0.3 мкм (сидеросомы) можно выявить в цитоплазме. Согласно расчетам, второй механизм переносит и 1000 раз больше железа, чем первый.

Длительность всех этапов эритропоэза - от КОЕ-Э до образования зрелого эритроцита равна около 3-7 сут.

Регуляция процесса эритропоэза. Осуществляется рядом гуморальных факторов, из которых наибольшее значение имеют ИЛ-3 (стимулирует пролиферативную активность КОЕ-Э) и эритропоэтин (усилиливает пролиферацию КОЕ-Э). Для нормального эритропоэза необходимы также железо, фолиевая кислота и витамин В₁₂.

Эритропоэтин продуцируется у взрослого на 90% почкой, на 10% печенью (последняя, однако, служит главным его источником у плода) и вырабатывается в ответ на гипоксию. Его действие усиливается андрогенами, гормоном роста, тироксином и ослабляется эстрогенами (поэтому у женщин содержание эритроцитов и гемоглобина в крови ниже, чем у мужчин).

Применение эритропоэтина в качестве допинга у спортсменов для повышения физической работоспособности основано на увеличении пе­реноса кислорода возросшим числом эритроцитов в крови. Последнее, однако, чревато риском развития тромботических осложнений из-за повышенной вязкости крови.

Тромбоцитопоэз – процесс образования и созревания тромбоцитов, происходящий в миелоидной ткани. Тромбоциты образуются в результате процесса частичной фрагментации цитоплазмы гигантских клеток костного мозга – мегакариоцитов.

Цикл развития от стволовой клетки до формирования тромбоцитов занимает около 10 сут. Тромбоцитопоэз контролируется рядом гуморальных факторов, из которых наибольшее значение имеют КСФ-Мег (стимулирует пролиферацию КОЕ-Мег) и тромбопоэтин (ускоряет созревание мегакариоцитов). Эти гуморальные факторы поддерживают скорость продукции тромбоцитов на необходимом для организма уровне, быстро повышая ее в случае возникающей потребности. Так, через несколько дней после кровопотери с развитием тромбопитопении содержание мегакариоцитов в миелоидной ткани увеличивается в 3-4 раза, а уровни тромбоцитов в крови – в 1.5-2 раза по сравнению с нормой.

Процесс дифференцировки предшественников гранулоцитов в зрелые клетки включает:

1. уменьшение размеров клетки;

2. снижение, а в дальнейшем (со стадии метамиелоцита) – утрату способности к делению;

3. изменение формы ядра – от округлой до бобовидной и палочковидной, его сегментация; нарастание конденсации ядерного хроматина;

4. выработку и накопление гранул в цитоплазме;

5. изменение состава гранул с постепенным увеличением доли специфических гранул и снижением содержания азурофильных;

6. нарастание подвижности клетки, обусловленное перестройкой цитоскелета с увеличением содержания актиновых микрофиламентов;

7. приобретение разнообразных рецепторов плазмолеммы, опосредующих адгезивные взаимодействия с другими клетками и компонентами межклеточного вещества и обеспечивающих важнейшие функции клеток – фагоцитоз, хемотаксис, секреторные реакции.

Цикл развития гранулоцитов в миелоидной ткани включает:

1. стадии, связанные с митотическим делением клеток, – от СКК до миелоцита включительно (длительность – 5-7 сут.);

2. стадии созревания (дифференцировки) постмитотических клеток - начиная с метамиелоцита до сегментоядерных форм (длительность – около 3-4 сут.);

3. накопление структурно зрелых гранулоцитов в костном мозге (длительность - около 4-5 сут.) - создает значительные запасы этих кле­ток, которые могут выбрасываться костным мозгом при возникновении острой потребности; за счет этой стадии общее количество гранулоцитов в миелоидной ткани в 10 раз превышает их содержание в крови;

4. выделение зрелых клеток в кровь.

После циркуляции в крови в течение нескольких часов гранулоциты мигрируют в периферические ткани, где осуществляют свои функции.

Повышение количества гранулоцитов в крови может осуществляться двумя механизмами:

1. При острой потребности гранулоциты (в особенности, нейтрофильные), быстро мобилизуются из очень обширного пула зрелых клеток, находящихся в миелоидной ткани.

2. При необходимости длительного поддержания высокого уровня этих клеток в крови (например, при бактериальной инфекции) происходит стимуляция пролиферации различных стадий развития гранулоцитов в костном мозге, которая регулируется системным и местным выделением цитокинов (гемопоэтинов).

Регуляция развития гранулоцитов цитокинами осуществляется на различных уровнях и с участием большого количества разнообразных факторов. Наибольшее специфическое стимулирующее влияние оказывают на развитие:

• нейтрофильных гранулоцитов – Г-КСФ и ГМ-КСФ;

• эозинофильных гранулоцитов – ИЛ-5 и ГМ-КСФ;

• базофильных гранулоцитов – ИЛ-3 и ИЛ-4.

Моноцитопоэз - процесс развития моноцитов - происходит в красном костном мозге.

Процесс образования моноцитов включает:

1. дальнейшее увеличение размеров клетки преимущественно за счет нарастания объема цитоплазмы;

2. снижение базофилии цитоплазмы;

3. накопление в ней азурофильных гранул (лизосом);

4. изменение формы ядра, которое становится бобовидным.

Моноциты покидают костный мозг вскоре после формирования, не образуя резервного костномозгового пула. Выделяясь в синусы красного костного мозга, они попадают в кровь, в которой циркулируют от 8 ч до 3-4 сут, а далее через стенку сосудов мигрируют в ткани. Лишь около 5% моноцитов, имеющихся в организме, циркулирует в крови, остальные находятся во внесосудистом пуле. В тканях они превращаются в различные виды макрофагов (вместе с которыми образуют единую моноцитарно-макрофагальную систему), а также в дендритные антиген-представляющие клетки. Развитие моноцитов стимулируется М-КСФ и ГМ-КСФ.

Лимфоцитопоэз – развитие лимфоцитов - происходит в красном костном мозге и различных лимфоидных органах и характеризуется их поэтапной миграцией.

Красный костный мозг содержит полипотентные СКК, которые дают начало частично детерминированным полипотентным родоначальными клетками лимфоцитопоэза (КОЕ-Л).

КОЕ-Л служит источником развития трех видов лимфоцитов – В лимфоцитов, Т-лимфоцитов и NK-клеток, давая, соответственно, три вида унипотентных (коммитированных) родоначалъных клеток – про-В-лимфоциты, протимоциты и (возможно) предшественник NK-клеток. Каждая из этих клеток детерминирована в направлении развития только одного вида лимфоцитов.