Сообщение стволовые клетки красного костного мозга их функции в осуществлении реакций иммунитета

Обновлено: 02.07.2024

Стволовая клетка обладает способностью к размножению и дифференцировке в различные специализированные клетки под влиянием эпигенетических факторов. Она является универсальным источником для регенеративных и репаративных процессов организма, так как ей принадлежит роль замены погибшей клетки.

Способности стволовых клеток мигрировать в область повреждения тканевых зон организма, встраиваться в них и дифференцироваться в различные специализированные клетки позволяют использовать их в клинической практике, открывая перспективу излечения таких тяжелейших заболеваний, как гипертоническая болезнь, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, заболевания крови, иммунной системы и многих других. Кроме этого, стволовая клетка может стать тем орудием, с помощью которого человечеству откроется возможность увеличения продолжительности жизни [3, 8].

Пластический потенциал стволовых клеток изучен еще не до конца. Сегодня уже известны многие факторы, влияющие на дифференцировку стволовой клетки в ту или иную клеточную линию. Изменение микроокружения ведет к активации новой генетической программы клетки и обеспечивает изменение ее специализации. Опыты на животных показывают возможность использования гемопоэтических стволовых клеток костного мозга, которые могут дифференцироваться в миоциты и сосудистые структуры, для лечения инфарктов и других заболеваний сердечно-сосудистой системы. Но благоприятный эффект наблюдался только при их трансплантации сублетально облученным животным, или животным, чья иммунная система подверглась другим изменениям. Есть сведения о возможности мышечных клеток-сателлитов, представляющих собой мышечную популяцию стволовых клеток, и выделенных из скелетной мышцы миобластов трансформироваться в кардиомиоциты [2].

Имеются также данные о возможности дифференцировки соматических клеток в плюрипотентные стволовые клетки. Так предшественники олигодендроцитов оптического нерва в определенных условиях in vitro приобретают характеристики нейральных стволовых клеток [10,13]

Сегодня нам известно о существовании эмбриональных и региональных стволовых клеток. По способности давать начало клеточным линиям, стволовые клетки классифицируют на тоти-, плюри-, мульти-, поли-, би- и унипотентные [3].

Использование того или иного типа стволовых клеток обусловлено их возможностью репарации поврежденной ткани.

Самой первой и самой примитивной стволовой клеткой организма является оплодотворенная яйцеклетка и ее потомки, которые перетерпели два деления. Эти клетки являются тотипотентными и они способны формировать эмбрион и трофобласт. Спустя 4 дня после оплодотворения образуется бластоциста, имеющая клетки внутренней клеточной массы, которые способны дифференцироваться во все типы клеток трех зародышевых листков, и клетки наружной клеточной массы, образующие трофобласт [6,11].

Также эмбриональные стволовые клетки могут быть получены путем дифференцировки in vitro первичных половых клеток постимплантационного эмбриона. Они обладают способностью воссоздать запрограммированный генетически организм в целом [9,3,12].

Стволовые клетки соматических тканей могут длительное время пребывать в покоящемся состоянии и под действием специфического тканевого окружения дифференцироваться в специализированные, поддерживая таким образом клеточные компартменты, типичные для ткани, в которой они располагаются. В регенеративно-пластической медицине используются гемопоэтические, мезенхимальные, нейральные, миогенные, половые, эпидермальные, стволовые клетки печени, стволовые клетки экскреторного отдела поджелудочной железы и др. [9].

В клеточной терапии чаще всего используют аллогенные клетки. В процессе дифференцировки стволовых клеток происходит экспрессия антигенов МНС (Major Histocompatibility Complex — главный комплекс гистосовместимости). Молекулы этого комплекса были обнаружены благодаря способности вызывать сильную реакцию отторжения трансплантата при пересадке ткани в пределах одного вида животных. Комплекс генов МНС присутствует у позвоночных всех видов. Спектр этих молекул уникален для каждого организма и определяет его биологическую индивидуальность. У человека гены МНС расположены в коротком плече шестой хромосомы и названы HLA (Human Leukocyte Antigens — система лейкоцитарных антигенов). Их роль заключается в связывании антигена и представлении его на поверхности клетки. Только в таком виде Т-лимфоцит его узнает [4].

Существует три класса молекул МНС: МНС класса I (HLA-A, HLA-B и HLA-C), которые экспрессирует большинство ядерных клеток, МНС класса II (HLA-D, HLA-DP, HLA-DQ, HLA-DR), которые экспрессируют антигенпрезентирующие клетки (В-лифоциты, активированные макрофаги, дендритные клетки), и МНС класса III. Распознавание молекул МНС класса II способствует образованию эффекторов, специфичных в отношении молекул МНС класса I. Кроме этого, неиммунокомпетентные соматические клетки могут аномально экспрессировать белки МНС класса И. Это могут спровоцировать некоторые цитокины [4,5].

В результате различий по антигенам главного комплекса гистосовместимости возникает несовместимость клеток донора с клетками реципиента. Таким образом, при трансплантации аллогенных клеток необходимо преодолеть барьер гистонесовместимости [9,4].

Понятно, что обеспечить полную совместимость по всем известным антигенам HLA невозможно. Необходимо подобрать донора и реципиента совместимых по 3–4 антигенам системы HLA. Максимальной совместимости удастся достичь, подобрав пару донор–реципиент, идентичную по МНС класса II (особенно, если это антигены HLA-DR) [1,5,6].

В последнее время активно ведутся исследования применения клеток ксеногенного происхождения при трансплантации. Сначала ксеногенный материал применяли в экспериментальных исследованиях для изучения иммунных реакций организма. С развитием технологий использования стволовых клеток и расширением представлений об иммунной системе его начали использовать и в терапевтических целях.

Следует заметить, что организм — это функциональная система. На протяжении всей жизни его клетки подвергаются изменениям, обусловленными как внешними, так и внутренними факторами, которые впоследствии выражаются в их антигенной структуре.

Обеспечить иммунологическую толерантность можно за счет непосредственного воздействия на эффекторные клетки иммунной системы.

В медицинском центре университета Стэнфорд нашли новый подход к решению проблемы отторжения трансплантируемого материала. Сразу после операции пациент получает несколько сеансов лучевой терапии и небольшую дозу иммунодепрессантов. Одновременно в костный мозг ему вводят гемопоэтические стволовые клетки донора. Эти клетки контактируют с клетками иммунной и кроветворной системы реципиента. Таким образом, создается химерный костный мозг и развивается иммунологическая толерантность к трансплантируемому материалу донора.

В строме костного мозга человека и других млекопитающих были обнаружены стволовые клетки, способные к дифференцировке в производные всех трех зародышевых листков. Эти мультипотентные клетки представлены во взрослом организме. При инъекции в раннюю бластоцисту такая клетка обеспечивает образование практически всех типов соматических клеток. Важным является их свойство не отторгаться, а даже дифференцироваться после трансплантации необлученным мышам. Исследования показали, что in vitro под действием селективных индукторов эти клетки могут дифференцироваться в клетки эндотелия, остеобласты, хондроциты, адипоциты, скелетные миобласты и другие типы клеток [13].

Интересно отметить, что реципиенты с антигеном DRw6 плохо воспринимают не содержащие DRw6 трансплантаты, но их собственные органы приживаются у других доноров. Таким образом, ген, кодирующий DRw6 реципиента, обуславливает высокую иммунореактивность на антигены МНС класса 2 донора, в то время как у донора он служит индуктором Т-супрессии [4].

Несомненно, существует еще множество других путей, позволяющих использовать клеточную терапию без опасения иммунной несовместимости. Сегодня перед учеными всего мира стоит задача найти такой способ индукции иммунологической толерантности, который обеспечит 100% приживление трансплантируемого материала и не нанесет вреда здоровью реципиента, при этом обеспечив максимальный терапевтический эффект. Прежде всего, необходимо глубже изучить механизмы иммунного ответа организма, как в норме, так и при патологии. Перспективным является использование таких механизмов генной инженерии, как трансфекция генов и регуляция их экспрессии. Таким образом, для решения проблемы индукции иммунологической толерантности при клеточной трансплантации необходимо объединение усилий ученых различных областей науки.

Литература

1. Вершигора А.Е. Основы иммунологии. – 1980. – 503 с.

2. Дыбан А.П., Дыбан П.А. Стволовые клетки в экспериментальной и клинической медицине // Мед.акад.журн. – 2002. – Т.2, № 3. – С.3–25.

3. Кухарчук А.Л., Радченко В.В., Сирман В.М. Стволовые клетки: эксперимент, теория, клиника. – 2004. – 504 с.

4. Ройт А. Основы иммунологии. – 1991. – 327 с.

5. Ройт А., Бростофф Дж., Мейл Д. // Иммунология. – 2000. – 582 с.

6. Садлер Т.В. Медична ембріологія за Лангманом. – 2000. – 518 с.

7. Сингер М., Берг П. Гены и геномы. – 1998. – Т.1. – С.115–130.

8. Сирман В.М, Сирман Я.В. Проблемные вопросы клеточной трансплантации // Трансплантология. – 2004. – Т.7, № 3. – С.58–67.

9. Сухих Г.Т. Бюл. экспер. биол. мед. – 2001. – Т.126. – Прил. 1. – С.3–13.

10. Kondo T., Raff M. // Science. – 2000. – Vol.289. – P.1754–1757.

11. Pera M.F., Cooper S., Mills J. et al. // Differentiation. – 1989. – Vol.42. – P.10–23.

12. Reubinoff B.E., Pera M.F., Vajta G., Trounson A.O. Effective cryopreservation of humar embryonic stem cells by the open pulled straw vitrification method // Human reproduction. – 2001. – Vol.16, № 10. – P.2187–2194.

13. Tang D.G., Tokumoto Y.M., Apperly J.A., Lloyd A.C. et al. // Science. – 2001. – Vol.291. – P.869–871.

Публикация научной статьи. Пошаговая инструкция

Позже, в конце 60-х годов советский ученый, профессор А.Я. Фриденштейн обнаружил отличные от других стволовые клетки (мезенхимальные), которые в настоящее время активно изучаются и находят широкое применение в востановительной медицине. Он первым начал изучать их свойства в своей лаборатории. Эти клетки до сих пор вызывают интерес среди ученых всего мира.

Основные типы стволовых клеток

Клиническое применение эмбриональных СК сопровождается большим риском их онкогенной трансформации. При применении фетальных СК возможен риск вирусного и бактериального загрязнения.

В развитых странах эмбриональные и фетальные стволовые клетки запрещены к использованию в клинической практике.

Костный мозг (универсальный источник).
Периферическая кровь.
Пуповина новорожденных, плацента.
Кровеносные сосуды.
Кожа.
Жировая ткань.
Головной мозг.
печень, поджелудочная железа, слизистая ЖКТ.
Скелетные мышцы.
Слизистая носа.
Роговица и сетчатка глаза.
Дентальная пульпа.

Стволовые клетки костного мозга человека

Как они работают

С возрастом количество МСК в костном мозге снижается, активность этих стволовых клеток заметно уменьшается, соответственно, наступает процесс старения организма. Возникает необходимость активизировать собственные ресурсы организма, и поэтому требуется введение собствтенных или донорских МСК. Они находят пораженные места в организме и начинают активно восстанавливать пораженные ткани и органы. Внутривенное введение МСК в больших дозах (250 — 400 млн) оказывает мощное лечебное воздействие на весь организм, при этом эффект сохраняется длительное время.

У всех пациентов с различной патологией, которым была произведена высокодозная терапия МСК, были получены только положительные результаты.

Применение именно взрослых МСК для лечения заболеваний человека поддерживают Московская Патриархия и Ватикан.

Приоритетные направления нашей деятельности

Производство и реализация МСК костного мозга человека.
Производство и реализация продукта жизнедеятельности МСК — кондиционированной среды (КС), обладающей лечебным эффектом и композиций на ее основе.
Проведение научно-исследовательских и прикладных работ в области изучения и клинического применения МСК, СК и композиций на их основе.
Разработка новых медицинских технологий лечения заболеваний с использованием МСК.
Разработка новых способов получения МСК из других источников (кожа, составной хрящ, нейроны).
Создание и внедрение в практику новых лекарственных препаратов.

О технологии

Медицинская технология получения высококачественных мезенхимальных стволовых клеток (МСК) основана на размножении в культуре при строго определенных условиях чистой популяции МСК в большом количестве (100 — 500 млн) из малого исходного количества костного мозга (0,5 — 1,0 мл), получаемого при пункции грудины или подвздошной кости, у пациентов любого возраста. Получаемое количество МСК достаточно для проведения эффективной терапии (локальной, внутривенной).

Медицинская технология предназначена для использования МСК в фундоментальных и научно-прикладных исследованиях (в том числе восстановительная медицина). Преимущество данной технологии перед другими заключается в том, что костный мозг человека является универсальным источником получения МСК, которые, в отличии от стволовых клеток, получаемых из других источников (эмбриональные, фетальные), являются безопасными при их применении в медицинской практике.

Безопасность и эффективность высокодозной внутривенной трансплантации МСК костного мозга человека проверена в эксперименте в клинике.

Области применения МСК

Наиболее перспективными направлениями клинического применения МСК и клеточных продуктов являются:

заболевания сердечно-сосудистой системы, кардиология (инфаркт миокарда, хроническая сердечная недостаточность, кардиомиопатия);
постлучевые повреждения различных органов и тканей;
заболевания нервной системы (травмы головного и спинного мозга, невриты, рассеянный склероз, инсульты);
сахарный диабет, диабетическая стопа;
поражения печени (хронический гепатит, цирроз печени);
атеросклероз сосудов нижних конечностей;
аутоимунные заболевания;
деструктивные формы туберкулеза легких, резистентные к проведению специфической к противотуберкулезной терапии;
общее оздоровление организма;
ревитализация;
онкология и онкогематология (для снижения гематотоксичности у пациентов при проведении химиотерапии и для восстановления подавленного кровотворения).

Ревитализация: омоложение человеческими стволовыми клетками

Достижения в области клеточной медицины вызвал настоящий бум в области геронтологии. Ревитализация (восстановление организма)- новое направление, способствующее замедлению старения и предупреждению развития хронических заболеваний, характерных для пожилого возраста и приводящих к преждевременному изнашиванию организма. После 40 лет начинается прогрессирующее снижение метаболизма и развития атрофических процессов в органах и тканях. Запускается процесс старения. Снижается эффективность физиологической регенерации органов и тканей, накапливается все больше поломок. Эти процессы чаще наблюдаются в артериях и тканях опорно-двигательного аппарата.

Новый принцип ревитализации это введение стволовых клеток, приводящих к обновлению всех органов и тканей к предупреждению развития многих заболеваний, в том числе и онкологических, улучшению общего самочувствия и сохранению хорошего внешнего вида.

Снижение количества собственных стволовых клеток может корректироваться путем их дополнительного введения. Поэтому одним их приоритетных направлений медицинской науки стало использование стволовых клеток для реставрации тканей, разрушенных разными заболеваниями.

Введение стволовых клеток оказывает выраженный омолаживающий и оздоравливающий эффект. Биологический возраст человека снижается. Сначала регулируется работа эндокринной системы, печени, почек и других важных органов, происходит восстановление их функций.

В дальнейшем нормальная работа внутренних органов обеспечивает красивую внешность, здоровую кожу, хорошее настроение, повышение сексуальной активности. Надо отметить, что у лиц старше 70 лет, своих стволовых клеток не очень много и они приобретают признаки клеточного старения и генетического изменения. Использование донорских молодых стволовых клеток, заряженных энергией жизни, целесообразнее использовать лицам пожилого возраста. При этом, обновляются стареющие биологические структуры и реально продлевается жизнь.

Эффект от введения стволовых клеток по данным специалистов:

улучшение общего состояния;
возвращение интереса к жизни;
улучшение сна и аппетита;
прилив сил и энергии;
исчезновении болей в суставах;
повышение мобильности и деловой активности;
улучшение памяти и концентрации внимания;
улучшение структуры кожи;
нормализация артериального давления;
повышение потенции и качества сексуально жизни;
продление продолжительности жизни;
предотвращение развития злокачественных новообразований;
продление репродуктивного периода.

Банк мезенхимальных стволовых клеток

В структуре лаборатории имеется банк стволовых клеток костного мозга человека.

У пациента или донора производится забор малого количества (0,5-1 мл) костного мозга из грудины или подвздошной кости, что представляет собой обычную процедуру, проводимую во многих медицинских учреждениях в диагностических целях. Из полученного пунктата выделяют стволовые клетки и культивируют до количества (400-500 млн чистой популяции МСК), достаточного и для проведения эффективной терапии, и для последующего замораживания, и хранения.

Банк МСК из костного мозга человека позволяет использовать аутологичные клетки для последующих трансплантаций без повторной пункции костного мозга.

Роль его как центрального органа иммунитета заключается в том, что в нем возникает и непрерывно поддерживается популяция исходных клеток, являющихся общим предшественником клеток кроветворной и иммунной систем. Эти предшественники получили название костно-мозговых стволовых кроветворных клеток.

Из костного мозга стволовые клетки поступают в кровь. Этот процесс находится под контролем гипоталамо-гипофизо-адреналовой системы. Понижение выработки адренокортикотропного гормона (АКТГ) приводит к усилению темпа миграции стволовых клеток в кровь. Наоборот, усиление выработки этого гормона приводит к подавлению выхода стволовых клеток из костного мозга.

Красный костный выполняет две главные функции:

· образование и дифференцировка всех клеток крови на основе самоподдерживающейся популяции стволовой клетки

· антигеннезависимая дифференцировка В-лимфоцитов. Источник развития - стволовая клетка.

Красный костный мозг помимо функции кроветворения выполняет также функцию имунногенеза, являясь центальным органом имуногенеза. В красном костном мозге происходит антиген-независимая пролиферация В-лимфоцитов. В ходе этого процесса В-лимфоциты на своей поверхности приобретают имунноглобулиновые рецепторы к разным антигенам. И в таком состоянии отправляются в антиген-зависимые зоны периферических органов кроветворения. [1, 2, 3, 6]

2.Тимус как центральный орган человека.

Т-клетки происходят из стволовых клеток костного мозга. На стадии пре-Т тимоцитов , которые образуются из стволовой клетки, общего предшественника Т – В клеток, они отправляются в тимус чтобы созреть. "Т" в Т-клетках означает тимус. Тимус - орган за грудиной, который обеспечивает развитие наивных Т-клеток в определенный тип зрелых Т-клеток (хелперы, киллеры). Самый важный урок, который получают Т-клетки в тимусе как центральном органе иммунной системы - это способность отличать своё от чужого. В тимусе Т-клетки учатся атаковать патогены, инфицированные клетки, но не здоровые клетки! Только зрелым Т-клеткам разрешается покидать тимус. Это одна из главных причин, почему наша очень мощная иммунная система не атакует наше собственное тело.

Эта способность Т-лимфоцитов не реагировать на свое называется аутотолерантность. В тимусе происходит жесткий отбор Т- лимфоцитов на толерантность: погибает порядка 99% Т-клеток, заселивших тимус. Этот процесс гибели Т-клеток, реагирующих на своё, называется отрицательная селекция.

Т-лимфоциты распознают антиген в комплексе с белками главного комплекса гистосовместимости с помощью антигенсвязывающего рецептора. Рецептор уникален по своей структуре, способен распознать только один вид антигена. Это означает, что тимус производит миллионы разновидностей антигенсвязывающих рецепторов Т-клеток. Каждый Т лимфоцит несет только один тип рецептора, который определяет специфичность. [1, 2, 5, 6]

2.1.Расположение анатомия и морфология тимуса.

Вилочковая железа состоит из двух неодинаковой величины долей – правой и левой, спаянных рыхлой соединительной тканью. Иногда между главными долями вклинивается промежуточная. По конфигурации вилочковая железа напоминает пирамиду, обращенную вершиной кверху.

Паренхима ее мягкой консистенции, розово-серого цвета. Различают тело и четыре рога вилочковой железы: два верхние (шейные) острые, доходящие иногда до щитовидной железы, и два нижние (грудные) закругленные, широкие, образующие основание вилочковой железы. Реже вилочковая железа может состоять из одной или трех долей и очень редко из большего числа долей (до 6). Шейная часть, более узкая, располагается вдоль трахеи, иногда достигает щитовидной железы. Грудная часть, расширяясь книзу, спускается позади грудины до уровня III-IV межреберья, прикрывая большие сосуды сердца и верхнюю часть перикарда. Размеры и вес железы изменяются с возрастом (возрастная инволюция).

Снаружи вилочковая железа покрыта соединительнотканной капсулой. От нее внутрь органа отходят перегородки, разделяющие железу на дольки. В каждой дольке различают корковое и мозговое вещество. В основе органа лежит эпителиальная ткань, состоящая из отростчатых клеток - эпителиоретикулоцитов. Для всех эпителиоретикулоцитов характерно наличие десмосом, тонофиламентов и белков кератинов, продуктов главного комплекса гистосовместимости на своих мембранах.

Эпителиоретикулоциты в зависимости от локализации отличаются формой и размерами, тинкториальными признаками, плотностью гиалоплазмы, содержанием органелл и включений. Описаны секреторные клетки коры и мозгового вещества, несекреторные (или опорные) и клетки эпителиальных слоистых телец — телец Гассаля (гассалевы тельца).

Секреторные клетки вырабатывают регулирующие гормоноподобные факторы: тимозин, тимулин, тимопоэтины. Эти клетки содержат вакуоли или секреторные включения.

Кроме эпителиальных клеток, различают вспомогательные клетки. К ним относятся макрофаги и дендритные клетки. Они содержат продукты главного комплекса гистосовместимости, выделяют ростовые факторы (дендритные клетки), влияющие на дифференцировку Т-лимфоцитов.

Клетки коркового вещества определенным образом отграничены от крови гематотимусным барьером, предохраняющим дифференцирующиеся лимфоциты коркового вещества от избытка антигенов. В его состав входят эндотелиальные клетки гемокапилляров с базальной мембраной, перикапиллярное пространство с единичными лимфоцитами, макрофагами и межклеточным веществом, а также эпителиоретикулоциты с их базальной мембраной. Барьер обладает избирательной проницаемостью по отношению к антигену. При нарушении барьера среди клеточных элементов коркового вещества обнаруживаются также единичные плазматические клетки, зернистые лейкоциты и тучные клетки. Иногда в корковом веществе появляются очаги экстрамедуллярного миелопоэза.

Мозговое вещество (medulla) дольки тимуса на гистологических препаратах имеет более светлую окраску, так как по сравнению с корковым веществом содержит меньшее количество лимфоцитов. Лимфоциты этой зоны представляют собой рециркулирующий пул Т-лимфоцитов и могут поступать в кровь и выходить из кровотока через посткапиллярные венулы.

Количество митотически делящихся клеток в мозговом веществе примерно в 15 раз меньше, чем в корковом. Особенностью ультрамикроскопического строения отростчатых эпителиоретикулоцитов является наличие в цитоплазме гроздевидных вакуолей и внутриклеточных канальцев, поверхность которых образует микровыросты.

В средней части мозгового вещества расположены слоистые эпителиальные тельца (corpusculum thymicum) – тельца Гассаля. Они образованы концентрически наслоенными эпителиоретикулоцитами, цитоплазма которых содержит крупные вакуоли, гранулы кератина и пучки фибрилл. Количество этих телец у человека увеличивается к периоду половой зрелости, затем уменьшается. Функция телец не установлена.

Функциональная активность вилочковой железы в организме опосредована, по крайней мере, через две группы факторов: клеточного (продукция Т-лимфоцитов) и гуморального (секреция гуморального фактора).

Т- лимфоциты выполняют разные функции. Образуют плазматические клетки, блокируют чрезмерные реакции, поддерживая постоянство разных форм лейкоцитов, выделяя лимфокины, активируя лизосомальные ферменты и ферменты макрофагов, разрушают антигены.

Гуморальные компоненты иммунной системы - глобулины плазмы и других жидкостей тела, синтезированные макрофагами лимфоузлов, селезенки, печени, костного мозга и др., дезактивирующие чужеродные антигены. Они содержатся в крови, в меньшем количестве - в органах и тканях, отделенных от крови гистогематическими барьерами - коже, слизистых оболочках, мозге, почках, легких, др. Иммуноглобулины осуществляют местные реакции и являются первым эшелоном защиты организма от антигенов. Специфичность иммунных реакций человека сформировалась в предшествующих поколениях благодаря встречам с определенными антигенами.

Электрофоретически выделенные гамма - глобулины сыворотки крови делят на несколько видов При иммунизации первоначально возрастает содержание Ig, затем IgG, а потом и др. Нормальные, или естественные, антитела человека - это антитела жидкостей и тканей здорового человека .

Стрессорные воздействия (психоэмоциональное напряжение, тепло, холод, голодание, кровопотеря, сильная физическая нагрузка) подавляют образование Т-лимфоцитов. Возможными путями реализации стрессорных воздействий на тимус могут быть сосудистый (уменьшение кровотока в железе) и гуморальный (подавляющее митоз клеток влияние кортикоидов и др.). Длительный стресс сопровождается развитием симптомов, сходных с синдромом истощения (wasting - синдром, от англ. waste - расходовать, тратить) в виде нарушений деятельности кишечника, увеличением ломкости ногтей, усилением выпадения волос, нарушением тургора и влажности кожи, снижением иммунитета и др.[1,2, 5, 6]

Костный мозг – это губчатая мягкая ткань, содержащаяся внутри большинства костей человеческого скелета. Иногда его путают со спинным, однако эти ткани не имеют ничего общего между собой. Спинной мозг находится в позвоночнике и выполняет проводниковую и рефлекторную функции. Первая заключается в передаче нервных импульсов к головному мозгу и обратно, а вторая, как можно догадаться по ее названию, – в организации рефлексов. А вот какие особенности присущи костному мозгу, за что он отвечает и почему так важен для человека, сейчас разберемся.

Что такое костный мозг

Костный мозг для кроветворной системы является важнейшим органом, ведь его главная функция – как раз осуществление гемопоэза, или кроветворения. Он непосредственно участвует в создании новых клеток крови взамен тех, что погибли, отмерли. Кроме того, единственной тканью взрослого человека, в которой содержатся незрелые клетки, известные также как стволовые, является именно костный мозг.

Костный мозг бывает двух типов: желтый, который представлен преимущественно жиром, и красный – основной орган кроветворения. В отличие от красного, желтый костный мозг не принимает участия в гемопоэзе.

Объем костномозговых полостей у только что родившегося ребенка составляет около 1,6 л., из которых красный костный мозг занимает почти 100% пространства. Когда человек взрослеет, происходит централизация кроветворения, при этом гемопоэтически активная ткань сохраняется в костях центральной части скелета. Общий объем костного мозга у взрослых достигает приблизительно 4 л.

Расположение гемопоэтической ткани у взрослого человека следующее: в костях таза ее больше всего – 40%, в телах позвонков значительно меньше – 28%, в костях черепа она составляет 13%, в эпифизах трубчатых костей и ребрах – 8%, в грудине меньше всего – только 2%. Оставшуюся часть костномозговых полостей занимает желтый костный мозг, являющийся, как вы помните, жировой тканью. При этом красный и желтый костный мозг находятся в равном соотношении: 1:1.

Структурно красный костный мозг подразделяется на: экстраваскулярный (собственно, гемопоэтическая ткань) и васкулярный, который состоит из широких венозных сосудов, называемых синусами. В сети ретикулиновых волокон внутри костных трабекул находится желеподобный дисперсный материал, который и является гемопоэтической тканью.

Кровоснабжение костного мозга называется перфузией. Его осуществляют основная питающая артерия и ее малые терминальные артериолы. Отток же крови происходит таким образом: по венозным капиллярам собирается кровь в центральный венозный синус через венозные сосуды. Стенки венозных сосудов состоят из следующих трех слоев клеток: адвентиции, базальной мембраны и эндотелия. Именно в ретикулуме – тонкой сети волокон соединительной ткани, образованной отростками адвентициальных клеток, располагаются кроветворные клетки. На объем гемопоэтического пространства влияют изменения в адвентициальных клетках: количество кроветворных клеток снижается, когда адвентициальные клетки увеличиваются из-за повышения содержания в них жира. Если рассматривать эту картину под микроскопом, она выглядит как трансформация красного костного мозга в желтый.

В тот момент, когда требования к кроветворению повышаются – адвентициальные клетки уменьшаются, тем самым способствуя увеличению гемопоэтического компонента костного мозга.

За что отвечает красный костный мозг

Основной функцией, которую выполняет красный костный мозг, является функция кроветворения или гемопоэза. Она осуществляется постоянно и исключительно интенсивно – в кроветворных органах образуется более 300 млн. клеток крови в минуту. Функция кроветворения уникальна тем, что в нужное время и в нужном месте продуцируется огромное, но в то же время оптимальное количество клеток крови необходимого вида. Костный мозг может ускорить производство любой разновидности клеток крови в 5-6 раз, если организму требуется их больше. Все клетки крови развиваются из единой родоначальной клетки. Она имеет морфологию малого лимфоцита и называется мультипотентной гемопоэтической стволовой клеткой (ГСК). Ее потомками являются все клетки периферической крови. В процессе делений и дифференцировки мультипотентной ГСК образуется вся кроветворная ткань. Она объединяет как клетки-предшественники, так и созревающие и зрелые клетки крови: эритроциты, тромбоциты и лейкоциты, из которых состоит периферическая кровь человека.

Гемопоэз объединяет два больших отдела кроветворения: лимфопоэз и миелопоэз.

Миелопоэз (или миелоидное кроветворение). В норме, единственным местом, где после рождения протекает данный процесс, является красный костный мозг. Там образуются все форменные элементы крови, кроме лимфоцитов (тромбоциты, эритроциты, моноциты и гранулоциты), чтобы затем поступить в периферическую кровь.
Лимфопоэз (образование Т-лимфоцитов и В-лимфоцитов). После рождения реализуется в центральных и периферических лимфоидных органах. К первым относится красный костный мозг, а также тимус (который сохраняет функции лимфоидного органа лишь до половой зрелости организма); ко вторым – лимфатические узлы, селезенка и пейеровы бляшки ЖКТ.

В периферической крови помимо зрелых эритроцитов можно обнаружить молодые эритроциты – ретикулоциты. Это клетки без ядра, но содержат в себе большое количество РНК и рибосом, которые имеют мембранные рецепторы к трансферрину. РНК ретикулоцитов продолжает производить гемоглобин. На этой стадии возможна выработка гемоглобина до 30% от общего количества в эритроците. Большая же часть синтезируются на преретикулоцитных стадиях дифференцировки клетки – 70-80% гемоглобина. Когда ретикулоцит превращается в зрелый эритроцит, он больше не может производить гемоглобин, так как теряет РНК. В костном мозге эритроцит на стадии ретикулоцита находится в течение одного дня, а затем еще один день – в периферической крови.

Лейкоциты, названные, в свою очередь, белыми кровяными тельцами – это неоднородная (гетерогенная) группа клеток периферической крови, которые содержат ядро. Они выполняют функцию иммунитета и различаются по нескольким признакам. По форме ядра – сегментированное или округлое, по цвету и характеру цитоплазмы, а также по зернистости – ее наличию или отсутствию.

Если специфическая зернистость отсутствует, лейкоциты называются агранулоцитами, а если присутствует – гранулоцитами. К первым относятся лимфоциты и моноциты.

Гранулоциты же отличаются между собой характером специфической зернистости и бывают трех видов:

Благодаря л ейкоцитам в организме реализуется защитная функция – иммунитет, который бывает специфический и неспецифический.

В одном из проявлений неспецифического иммунитета участвуют нейтрофилы, моноциты и тканевые макрофаги (в них превращаются моноциты после того, как выходят за пределы кровеносного русла). Они фагоцитируют (захватывают) с последующим лизисом (растворением) микробы, токсины и клеточный детрит (проще говоря, мусор). Эозинофилы обеспечивают защиту от паразитов и участвуют в аллергических реакциях (как и базофилы).

Лимфоциты осуществляют реакции специфического иммунитета, будь то врожденного или приобретенного. Специфический иммунитет, в свою очередь, бывает гуморальный и клеточный. Гуморальный иммунитет реализуется благодаря синтезу В-лимфоцитами иммуноглобулинов классов A, M, G, E, D; а клеточный – с помощью многообразных функций Т-лимфоцитов. Приобретенный иммунитет может формироваться естественным путем, вследствие различных инфекционных заболеваний, или в результате иммунизации организма.

Размеры лейкоцитов составляют от 6 мкм (малые лимфоциты) до 14 мкм (моноциты).

Лейкоциты отличаются между собой не только внешним видом и функцией, но и продолжительностью жизни. Так, например, длительность жизни лимфоцитов колеблется между несколькими часами и десятками лет. Моноциты циркулируют в крови на протяжении 72 часов, а потом выходят в ткани, где превращаются в фиксированные или мигрирующие макрофаги. Нейтрофилы находятся в крови 4-10 ч, с последующим выходом в ткани.

Тромбоциты – третий форменный элемент крови. Их приравнивают к истинным клеткам, хотя они и не являются таковыми. На самом деле, это частицы отшнуровавшейся цитоплазмы мегакариоцитов костного мозга, так называемые кровяные пластинки. Тромбоциты характеризуются свойствами агрегации (склеивания) и адгезии (прилипания). Их участие в механизмах свертывания крови и фибринолиза определяется наличием особых биологически активных веществ. Также они помогают поддерживать нормальную резистентность и функционирование микрососудов (ангиотрофическая функция). Размер тромбоцитов составляет 1-2 мкм, а продолжительность жизни – 8 суток.

За что отвечает желтый костный мозг

Желтый костный мозг обычно находится в диафизах трубчатых костей. Состоит из ретикулярной ткани и клеток адипоцитов, которые содержат специальный пигмент-липохром в центре полости длинных костей, а снаружи ее окружает слой красного костного мозга. Жир из адипоцитов, в случае крайней необходимости, например, после длительного голодания, организм может использовать в качестве источника энергии. В обычных условиях желтый костный мозг не участвует в гемопоэзе, но в исключительных случаях, например, после сильной кровопотери или при острой анемии, часть желтого костного мозга может превратиться в красный, чтобы ускорить восстановление крови.

Главные функции костного мозга

Первая и главная задача костного мозга – производство элементов крови, или гемопоэз. Поэтому нарушения в процессе кроветворения напрямую связаны с проблемами функционирования костного мозга. Если он не работает должным образом, возможно ухудшение самочувствия человека без, казалось бы, видимых на то причин.

Недостаточная активность костного мозга может вызывать такие состояния как:

склонность к инфекционным заболеваниям (из-за снижения лейкоцитов, которые необходимы для борьбы с инфекциями);
неровное дыхание (из-за нехватки эритроцитов и вызванным этим кислородным голоданием);
кровоподтеки или кровотечения (из-за дефицита тромбоцитарной массы).

Кроме того, если вспомнить, что именно благодаря кровотоку все ткани и органы получают кислород и питательные вещества, то становится ясно: от костного мозга зависит абсолютно каждая клетка человеческого тела.

Также костный мозг – это стержневой элемент лимфатической системы. Все лимфоциты зарождаются именно в этой ткани. И если учесть, что иммунная система напрямую зависит от работоспособности лимфатической, то окажется, что без костного мозга не существовало бы и иммунитета. Большинство антител крови, которые защищают организм от патогенов, синтезируются именно в костном мозге.

Болезни костного мозга

Независимо от того, что вызвало повреждение ткани, особенно ее красной части – онкологическое заболевание или другие факторы – это всегда представляет угрозу для здоровья и жизни человека.

Миелопролиферативные расстройства

Нарушения со столь сложным названием возникают, если стволовые клетки размножаются неправильно. Таких заболеваний существует несколько типов:

Первичный миелофиброз. Характеризуется образованием в костном мозге преимущественно мегакариоцитов и гранулоцитов. В финале болезни соединительная ткань разрастается, и кроветворение развивается вне костного мозга.
Полицитемия. Это болезнь, характеризующаяся абсолютным повышением количества эритроцитов в периферической крови, повышением общего объема циркулирующей крови, нередко лейкоцитозом, гипертромбоцитозом, увеличением селезенки и частыми тромбозами мозговых и коронарных сосудов.
Эссенциальная тромбоцитемия. Хроническое миелопролиферативное заболевание, проявляющееся гипертромбоцитозом (тромбоциты выше 450×109/л) в сочетании с мегакариоцитарной гиперплазией костного мозга, при отсутствии эритроцитоза, нейтрофильного лейкоцитоза.

Апластическая анемия

Апластическая анемия – это болезнь, из-за которой угнетается кроветворная функция костного мозга. Иными словами, он теряет способность производить необходимое для организма количество кровяных клеток. Такое случается из-за повреждения стволовых клеток, которые теряют способность расти и развиваться в новые клетки крови.

Апластическая анемия может быть приобретенной или врожденной. В первом случае стволовые клетки могут потерять способность превращаться в кровяные из-за воздействия токсинов, радиации или после тяжелых инфекционных заболеваний. Кроме того, эта болезнь иногда может проявляться как осложнение некоторых аутоиммунных нарушений, например, волчанки или ревматоидного артрита.

Лейкемия

Лейкемия, или “белокровие” – это вид рака, при котором в периферической крови появляется большое количество белых кровяных телец – лейкоцитов. Эти заболевания объединены под общим названием – гемобластозы.

Существуют такие принципы разделения гемобластозов:

В зависимости от принадлежности к отделу кроветворения: к миелопоэзу относят миелопролиферативные новообразования, а к лимфопоэзу – лимфопролиферативные новообразования;
В зависимости от места первичной локализации опухолевого роста: лейкозы (костный мозг) и гематосаркомы (вне костного мозга);
В зависимости от агрессивности течения, коррелирующей с характером морфологического субстрата опухоли: из незрелых клеток (клеток-предшественников, бластов) либо из созревающих и зрелых клеток.

Ученым трудно сказать, что именно вызывает лейкоз. Но принято считать, что повышают риск онкологических процессов в костном мозге облучение, влияние некоторых химических веществ, а также ряд генетических болезней.

Пересадка костного мозга: как, кому и зачем

Повреждение костного мозга опасно для жизни. К счастью, красный костный мозг можно восстановить путем пересадки. Трансплантация костного мозга (ТКМ) – это способ лечения, при котором пациенту вводится заранее заготовленный костный мозг. Эта процедура является практически единственным спасением при таких сложных, смертельно опасных и ранее неизлечимых заболеваниях, как лимфома, лейкемия, сложная форма анемии, злокачественные образования различного генеза, патологии аутоиммунного характера.

Пересадка костного мозга – это, по сути, внедрение в организм пациента необходимых стволовых клеток. Стволовые клетки содержатся в эмбрионе, костном мозге, периферической крови человека, а также в пуповинной крови. Источником для пересадки могут служить все перечисленные варианты, кроме первого. Во время процедуры трансплантации собранные стволовые клетки внутривенно вводятся пациенту. После проникновения в кровоток донорские гемопоэтические стволовые частицы перемещаются в костный мозг больного, где, в случае удачно проведенной процедуры, начинают производить эритроциты, тромбоциты и лейкоциты.

На то, чтобы пересаженный материал прижился, обычно необходимо около 2-4 недель. Пересадка помогает больному организму восстановить способность самостоятельно производить необходимые элементы крови. К этой процедуре прибегают для лечения как онкологических, так и болезней другого типа.

Рассмотрим виды трансплантации костного мозга. Существует:

Аутологичная – когда пациенту вводят его собственные стволовые клетки. Обычно, они изымаются ранее в ходе лечения, при неповрежденном костном мозге, из пуповинной либо периферической крови, и хранятся в замороженном виде вплоть до момента трансплантации, когда их размораживают и вводят пациенту. Этот тип трансплантации используется после лечения некоторых видов рака с использованием химиотерапии в больших дозах, после которой происходит разрушение костного мозга.
Сингенная – когда донором стволовых клеток является человек с таким же набором генов – однояйцевый близнец больного.
Аллогенная – когда стволовые клетки получают от родных братьев или сестер больного, либо же донором может выступать человек, с которым пациент не состоит в родственной связи, но при этом пересаживаемый материал генетически максимально близок с собственными клетками пациента. К этому виду трансплантации прибегают в случае лейкоза, тяжелой апластической анемии, тяжелого комплексного иммунодефицита.
Гаплоидентичная – когда стволовые клетки пересаживают от не полностью совместимого донора. Как правило, им становится мать или отец больного.
Пуповинная – когда пересаживают стволовые клетки, полученные из пуповинной крови. В таком случае материал замораживают и хранят до случая необходимости. На данный момент в развитых странах существует немало банков пуповинной крови. Плюс этого вида пересадки в том, что клетки из данного источника всегда очень незрелые, а значит, нет необходимости в подборе совместимости. Иными словами, они подходят всем.

Возможные риски пересадки костного мозга

Помимо реакции ТПХ, как осложнение на пересадку могут развиваться офтальмологические, эндокринные, легочные, неврологические, скелетно-мышечные, иммунные, инфекционные болезни, сердечная недостаточность, прогрессирование онкологического заболевания.

Эритроциты, лейкоциты, тромбоциты и компоненты лимфатической системы – все они производятся костным мозгом. О нем вспоминают редко и, как правило, только в случаях серьезных заболеваний. Костный мозг нельзя увидеть или прикоснуться к нему, а если с ним что-то не так, он не болит. Тем не менее это одна из наиболее важных тканей в организме и сбои в ее работе во многих случаях заканчиваются летальным исходом.

Специальность: терапевт, врач-рентгенолог, диетолог .

Общий стаж: 20 лет .

Место работы: ООО “СЛ Медикал Груп” г. Майкоп .

Образование: 1990-1996, Северо-Осетинская государственная медицинская академия .

Читайте также: