Životnost tvořených elementů je velmi krátká. Ačkoli jeden typ leukocytů nazývaný paměťové buňky může přežívat roky, většina erytrocytů, leukocytů a trombocytů žije normálně jen několik hodin až několik týdnů. Tělo tedy musí rychle a nepřetržitě tvořit nové krvinky a krevní destičky. Když při darování krve darujete jednotku krve (přibližně 475 ml, tedy asi 1 pintu), vaše tělo obvykle nahradí darovanou plazmu do 24 hodin, ale náhrada krvinek trvá asi 4 až 6 týdnů. To omezuje četnost, s jakou mohou dárci přispívat svou krví. Proces, při kterém k této náhradě dochází, se nazývá krvetvorba neboli hematopoéza (z řeckého kořene haima- = „krev“; -poiesis = „výroba“).

Místa krvetvorby

Před narozením probíhá krvetvorba v řadě tkání, počínaje žloutkovým váčkem vyvíjejícího se embrya a pokračuje v játrech plodu, slezině, lymfatické tkáni a nakonec v červené kostní dřeni. Po narození probíhá většina krvetvorby v červené dřeni, což je vazivová tkáň v prostorách houbovité (kostní) tkáně. U dětí může krvetvorba probíhat v dřeňové dutině dlouhých kostí; u dospělých je tento proces z velké části omezen na lebeční a pánevní kosti, obratle, hrudní kost a proximální epifýzy stehenní a pažní kosti.

Po celou dobu dospělosti si játra a slezina zachovávají schopnost vytvářet formované elementy. Tento proces se označuje jako extramedulární hemopoéza (což znamená krvetvorbu mimo dřeňovou dutinu dospělých kostí). Když onemocnění, jako je rakovina kostí, zničí kostní dřeň a způsobí selhání krvetvorby, může být zahájena extramedulární krvetvorba.

Diferenciace formovaných elementů z kmenových buněk

Všechny formované elementy vznikají z kmenových buněk červené kostní dřeně. Připomeňme, že kmenové buňky procházejí mitózou plus cytokinezou (buněčným dělením) a dávají vzniknout novým dceřiným buňkám: Jedna z nich zůstává kmenovou buňkou a druhá se diferencuje v jeden z mnoha různých typů buněk. Na kmenové buňky lze pohlížet jako na hierarchický systém, přičemž na každém stupni dochází ke ztrátě schopnosti diverzifikace. Totipotentní kmenovou buňkou je zygota neboli oplodněné vajíčko. Z totipotentní (toti- = „všechny“) kmenové buňky vznikají všechny buňky lidského těla. Dalším stupněm je pluripotentní kmenová buňka, která dává vzniknout více typům buněk těla a některým podpůrným membránám plodu. Pod touto úrovní se nachází mezenchymální buňka, což je kmenová buňka, z níž se vyvíjejí pouze typy pojivové tkáně, včetně vláknitého vaziva, kostí, chrupavek a krve, nikoli však epitelu, svalů a nervové tkáně. O stupeň níže v hierarchii kmenových buněk je hemopoetická kmenová buňka neboli hemocytoblast. Všechny tvořené prvky krve pocházejí z tohoto specifického typu buňky.

Hemopoéza začíná, když je hemopoetická kmenová buňka vystavena vhodným chemickým podnětům souhrnně nazývaným hemopoetické růstové faktory, které ji podnítí k dělení a diferenciaci. Jedna dceřiná buňka zůstává hemopoetickou kmenovou buňkou, což umožňuje pokračování hemopoézy. Druhá dceřiná buňka se stane jedním ze dvou typů specializovanějších kmenových buněk (obrázek 1):

• Lymfoidní kmenové buňky dávají vzniknout třídě leukocytů známých jako lymfocyty, které zahrnují různé T-lymfocyty, B-lymfocyty a přirozené zabíječe (NK), které fungují v imunitě. Hemopoéza lymfocytů však probíhá poněkud odlišně od procesu u ostatních tvořených elementů. Stručně řečeno, lymfoidní kmenové buňky rychle migrují z kostní dřeně do lymfatických tkání, včetně lymfatických uzlin, sleziny a brzlíku, kde pokračuje jejich produkce a diferenciace. B buňky se tak jmenují proto, že dozrávají v kostní dřeni, zatímco T buňky dozrávají v brzlíku.
• Myeloidní kmenové buňky dávají vzniknout všem ostatním formovaným prvkům, včetně erytrocytů; megakaryocytům, které produkují krevní destičky; a myeloblastové linii, která dává vzniknout monocytům a třem formám granulárních leukocytů: neutrofilům, eozinofilům a bazofilům.

Lymfoidní a myeloidní kmenové buňky se nedělí a nediferencují okamžitě na zralé formované elementy. Jak můžete vidět na obrázku 1, existuje několik mezistupňů prekurzorových buněk (doslova předchůdců), z nichž mnohé lze poznat podle jejich názvů, které mají příponu -blast. Například megakaryoblasty jsou předchůdci megakaryocytů a z proerytroblastů se stávají retikulocyty, které před dozráním v erytrocyty vyvrhnou své jádro a většinu dalších organel.

Hemopoetické růstové faktory

Vývoj od kmenových buněk přes prekurzorové buňky ke zralým buňkám opět iniciují hemopoetické růstové faktory. Mezi ně patří následující:

• Erytropoetin je glykoproteinový hormon vylučovaný buňkami intersticiálních fibroblastů ledvin v reakci na nízkou hladinu kyslíku. Podněcuje tvorbu erytrocytů. Někteří sportovci používají syntetický erytropoetin jako lék zvyšující výkonnost (tzv. krevní doping), aby zvýšili počet krevních krvinek a následně zvýšili přísun kyslíku do tkání v celém těle. Erytropoetin je ve většině organizovaných sportů zakázanou látkou, ale používá se také z lékařského hlediska při léčbě některých anémií, zejména těch vyvolaných některými typy rakoviny, a dalších onemocnění, při nichž je žádoucí zvýšení počtu erytrocytů a hladiny kyslíku.
• Trombopoetin, další glykoproteinový hormon, je produkován játry a ledvinami. Spouští vývoj megakaryocytů v krevní destičky.
• Cytokiny jsou glykoproteiny vylučované širokou škálou buněk, včetně červené kostní dřeně, leukocytů, makrofágů, fibroblastů a endoteliálních buněk. Působí lokálně jako autokrinní nebo parakrinní faktory, stimulují proliferaci progenitorových buněk a pomáhají stimulovat nespecifickou i specifickou odolnost vůči onemocnění. Existují dva hlavní podtypy cytokinů známé jako faktory stimulující kolonie a interleukiny.
  • Faktory stimulující kolonie (CSF) jsou glykoproteiny, které působí lokálně, jako autokrinní nebo parakrinní faktory. Některé z nich spouštějí diferenciaci myeloblastů na granulární leukocyty, konkrétně neutrofily, eozinofily a bazofily. Ty se označují jako granulocytární CSF. Jiné CSF vyvolávají produkci monocytů, které se nazývají monocytové CSF. Granulocyty i monocyty jsou stimulovány GM-CSF; granulocyty, monocyty, trombocyty a erytrocyty jsou stimulovány multi-CSF. Syntetické formy těchto hormonů se často podávají pacientům s různými formami rakoviny, kteří podstupují chemoterapii, aby se oživil počet jejich WBC.
  • Další třídou cytokinových signálních molekul důležitých v hemopoéze jsou interleukiny. Původně se předpokládalo, že jsou vylučovány výhradně leukocyty a komunikují pouze s jinými leukocyty, a podle toho byly pojmenovány, ale nyní je známo, že jsou produkovány různými buňkami včetně kostní dřeně a endotelu. Vědci nyní předpokládají, že interleukiny mohou hrát i další role ve fungování organismu, včetně diferenciace a zrání buněk, tvorby imunity a zánětu. K dnešnímu dni bylo identifikováno více než tucet interleukinů a další budou pravděpodobně následovat. Obecně se označují jako IL-1, IL-2, IL-3 atd.

Nežádoucí účinky krevního dopingu

Prosté zvýšení počtu červených krvinek v krvi může být spojeno s hyperviskozním syndromem, který je charakterizován zvýšenou viskozitou krve a snížením srdečního výdeje a rychlosti průtoku krve, což vede ke snížení periferní dodávky kyslíku. Tím se zvyšuje pravděpodobnost srdečního infarktu, cévní mozkové příhody, zánětu žil a plicní embolie, která byla pozorována v případech, kdy je do krevního oběhu znovu zavedeno příliš mnoho krve. Protože krevní doping zvyšuje objem červených krvinek, účinně zavádí stav zvaný polycytemie, poruchu krvetvorby, která má známé nepříznivé následky, jako jsou infarkt nebo mrtvice. Dalším problémem je kontaminace krve při přípravě nebo skladování. V roce 2002 byla kontaminace zaznamenána u 1 z 500 000 transfuzí červených krvinek. Kontaminace krve může vést k sepsi nebo infekci, která postihne celé tělo.

-Wikipedia

Odběr vzorků kostní dřeně a transplantace

Někdy lékař nařídí biopsii kostní dřeně, diagnostický test vzorku červené kostní dřeně, nebo transplantaci kostní dřeně, léčbu, při níž zdravá kostní dřeň dárce – a její kmenové buňky – nahradí vadnou kostní dřeň pacienta. Tyto testy a postupy se často používají jako pomoc při diagnostice a léčbě různých těžkých forem anémie, jako je například talasemie major a srpkovitá anémie, a také některých typů rakoviny, konkrétně leukemie.

V minulosti, kdy bylo nutné odebrat vzorek kostní dřeně nebo provést transplantaci, vyžadoval zákrok zavedení velkobuněčné jehly do oblasti v blízkosti kyčelního hřebene pánevních kostí (os coxae). Toto místo bylo upřednostňováno, protože jeho umístění blízko povrchu těla umožňuje lepší přístup a je relativně izolované od většiny životně důležitých orgánů. Bohužel je tento zákrok poměrně bolestivý.

V současné době se lze přímému odběru kostní dřeně často vyhnout. V mnoha případech lze kmenové buňky izolovat během několika hodin ze vzorku pacientovy krve. Izolované kmenové buňky se pak pěstují v kultuře za použití vhodných hemopoetických růstových faktorů a analyzují se nebo se někdy zmrazí pro pozdější použití.

Pro jedince, který potřebuje transplantaci, je nezbytný vhodný dárce, aby imunitní systém nezničil dárcovské buňky – jev známý jako odmítnutí tkáně. K léčbě pacientů s transplantovanou kostní dření je nejprve nutné zničit pacientovu vlastní nemocnou dřeň ozařováním a/nebo chemoterapií. Poté se intravenózně podají kmenové buňky dárcovské kostní dřeně. Z krevního řečiště se usadí v kostní dřeni příjemce.

Přehled kapitol

Prostřednictvím procesu krvetvorby se neustále vytvářejí formované krevní elementy, které nahrazují relativně krátce žijící erytrocyty, leukocyty a krevní destičky. Hemopoéza začíná v červené kostní dřeni, a to hemopoetickými kmenovými buňkami, které se diferencují do myeloidní a lymfoidní linie. Myeloidní kmenové buňky dávají vzniknout většině vytvořených elementů. Z lymfoidních kmenových buněk vznikají pouze různé lymfocyty označované jako B a T buňky a NK buňky. Hemopoetické růstové faktory, včetně erytropoetinu, trombopoetinu, faktorů stimulujících kolonie a interleukinů, podporují proliferaci a diferenciaci formovaných elementů.

Samokontrola

Odpovězte na níže uvedené otázky, abyste zjistili, jak dobře rozumíte tématům probíraným v předchozí části.

Glosář

biopsie kostní dřeně: diagnostické vyšetření vzorku červené kostní dřeně

transplantace kostní dřeně: léčba, při níž zdravá kostní dřeň dárce se svými kmenovými buňkami nahrazuje nemocnou nebo poškozenou kostní dřeň pacienta

kolonie stimulující faktory (CSF): glykoproteiny, které spouštějí proliferaci a diferenciaci myeloblastů na granulární leukocyty (bazofily, neutrofily a eosinofily)

cytokiny: V kardiovaskulárním systému stimulují proliferaci progenitorových buněk a pomáhají stimulovat nespecifickou i specifickou odolnost vůči onemocnění

erytropoetin (EPO): glykoprotein, který podněcuje kostní dřeň k produkci krevních krvinek; vylučován ledvinami v reakci na nízkou hladinu kyslíku

hemocytoblast: hemopoetická kmenová buňka, která dává vzniknout formovaným krevním elementům

hemopoéza:

hemopoetické růstové faktory: chemické signály zahrnující erytropoetin, trombopoetin, faktory stimulující kolonie a interleukiny, které regulují diferenciaci a proliferaci určitých krevních progenitorových buněk

hemopoetická kmenová buňka:

interleukiny: signální molekuly, které mohou fungovat v hemopoéze, zánětu a specifických imunitních reakcích

lymfoidní kmenové buňky: typ hemopoetických kmenových buněk, který dává vzniknout lymfocytům, včetně různých T-buněk, B-buněk a NK-buněk, které fungují v imunitě

myeloidní kmenové buňky: typ hemopoetické kmenové buňky, která dává vzniknout některým formovaným elementům, včetně erytrocytů, megakaryocytů, které produkují krevní destičky, a myeloblastové linie, která dává vzniknout monocytům a třem formám granulárních leukocytů (neutrofilům, eozinofilům a bazofilům)

pluripotentní kmenová buňka:

totipotentní kmenová buňka: embryonální kmenová buňka, která se odvozuje od totipotentních kmenových buněk a je schopna se diferencovat v mnoho, ale ne ve všechny typy buněk

totipotentní kmenová buňka: embryonální kmenová buňka, která je schopna se diferencovat v jakékoliv a všechny buňky těla; umožňuje plný vývoj organismu

trombopoetin: hormon vylučovaný játry a ledvinami, který podněcuje vývoj megakaryocytů v trombocyty (krevní destičky)