De levensduur van de gevormde elementen is zeer kort. Hoewel een type leukocyt, geheugencellen genaamd, jaren kan overleven, leven de meeste erytrocyten, leukocyten en bloedplaatjes normaal gesproken slechts enkele uren tot enkele weken. Het lichaam moet dus snel en voortdurend nieuwe bloedcellen en bloedplaatjes vormen. Wanneer u tijdens een bloedinzameling een eenheid bloed geeft (ongeveer 475 ml, of ongeveer 1 pint), vervangt uw lichaam het gedoneerde plasma gewoonlijk binnen 24 uur, maar het duurt ongeveer 4 tot 6 weken om de bloedcellen te vervangen. Dit beperkt de frequentie waarmee donoren hun bloed kunnen afstaan. Het proces waarbij deze vervanging plaatsvindt, wordt hemopoëse of hematopoëse genoemd (van de Griekse wortel haima- = “bloed”; -poiesis = “productie”).

Plaatsen van hemopoëse

Vóór de geboorte komt hemopoëse in een aantal weefsels voor, te beginnen met de dooierzak van het zich ontwikkelende embryo, en verder in de foetale lever, milt, lymfeweefsel, en uiteindelijk het rode beenmerg. Na de geboorte vindt de meeste hemopoëse plaats in het rode beenmerg, een bindweefsel binnen de ruimten van sponsachtig (spongieus) botweefsel. Bij kinderen kan hemopoëse optreden in de medullaire holte van lange beenderen; bij volwassenen is het proces grotendeels beperkt tot de schedel- en bekkenbeenderen, de wervels, het borstbeen, en de proximale epifysen van het femur en humerus.

Tijdens de volwassenheid behouden de lever en de milt hun vermogen om de gevormde elementen te genereren. Dit proces wordt extramedullaire hemopoëse genoemd (d.w.z. hemopoëse buiten de medullaire holte van volwassen botten). Wanneer een ziekte zoals botkanker het beenmerg vernietigt, waardoor de hemopoëse faalt, kan extramedullaire hemopoëse in gang worden gezet.

Differentiatie van gevormde elementen uit stamcellen

Alle gevormde elementen ontstaan uit stamcellen van het rode beenmerg. Herinner u dat stamcellen mitose plus cytokinesis (celdeling) ondergaan om nieuwe dochtercellen te doen ontstaan: Eén daarvan blijft een stamcel en de andere differentieert zich in een van de vele verschillende celtypes. Stamcellen kunnen worden gezien als een hiërarchisch systeem, met enig verlies van het vermogen om bij elke stap te diversifiëren. De totipotente stamcel is de zygote, of bevruchte eicel. Uit de totipotente (toti- = “alle”) stamcel ontstaan alle cellen van het menselijk lichaam. Het volgende niveau is dat van de pluripotente stamcel, waaruit meerdere soorten lichaamscellen en sommige ondersteunende foetale membranen ontstaan. Onder dit niveau is de mesenchymale cel een stamcel die zich alleen ontwikkelt tot soorten bindweefsel, waaronder vezelig bindweefsel, bot, kraakbeen en bloed, maar niet tot epitheelweefsel, spierweefsel en zenuwweefsel. Een stap lager in de hiërarchie van stamcellen is de hemopoietische stamcel, of hemocytoblast. Alle gevormde elementen van bloed zijn afkomstig van dit specifieke celtype.

Hemopoëse begint wanneer de hemopoietische stamcel wordt blootgesteld aan geschikte chemische stimuli, hemopoietische groeifactoren genoemd, die haar aanzetten tot deling en differentiatie. Eén dochtercel blijft een hemopoietische stamcel, waardoor de hemopoëse kan doorgaan. De andere dochtercel wordt een van de twee soorten meer gespecialiseerde stamcellen (Figuur 1):

• Uit lymfoïde stamcellen ontstaat een klasse leukocyten die bekend staan als lymfocyten, waaronder de verschillende T-cellen, B-cellen en natural killer (NK)-cellen, die alle een rol spelen bij de immuniteit. De hemopoëse van lymfocyten verloopt echter enigszins anders dan het proces voor de andere gevormde elementen. Kort gezegd migreren lymfoïde stamcellen snel van het beenmerg naar lymfeweefsels, waaronder de lymfeknopen, milt en thymus, waar hun productie en differentiatie wordt voortgezet. B cellen worden zo genoemd omdat zij rijpen in het beenmerg, terwijl T cellen rijpen in de thymus.
• Myeloïde stamcellen geven aanleiding tot alle andere gevormde elementen, met inbegrip van de erytrocyten; megakaryocyten die bloedplaatjes produceren; en een myeloblast lijn die aanleiding geeft tot monocyten en drie vormen van korrelige leukocyten: neutrofielen, eosinofielen, en basofielen.

Lymfoïde en myeloïde stamcellen delen zich niet onmiddellijk en differentiëren zich niet onmiddellijk tot rijpe gevormde elementen. Zoals u in figuur 1 kunt zien, zijn er verschillende tussenstadia van voorlopercellen (letterlijk: voorlopercellen), waarvan vele kunnen worden herkend aan hun naam, die het achtervoegsel -blast heeft. Zo zijn megakaryoblasten de voorlopers van megakaryocyten, en proerythroblasten worden reticulocyten, die hun kern en de meeste andere organellen uitwerpen alvorens tot erytrocyten uit te groeien.

Hemopoietische Groeifactoren

De ontwikkeling van stamcellen naar voorlopercellen naar rijpe cellen wordt opnieuw in gang gezet door hemopoietische groeifactoren. Deze omvatten de volgende:

• Erytropoëtine is een glycoproteïne-hormoon dat door de interstitiële fibroblastcellen van de nieren wordt afgescheiden als reactie op een laag zuurstofgehalte. Het zet aan tot de productie van erytrocyten. Sommige atleten gebruiken synthetische erytropoëtine als prestatiebevorderende drug (bloeddoping genoemd) om het aantal RBC’s te verhogen en vervolgens de zuurstoftoevoer naar weefsels in het hele lichaam te verhogen. Erytropoëtine is een verboden stof in de meeste georganiseerde sporten, maar het wordt ook medisch gebruikt bij de behandeling van bepaalde vormen van bloedarmoede, met name die welke worden veroorzaakt door bepaalde soorten kanker, en andere aandoeningen waarbij een verhoogd aantal erytrocyten en een verhoogd zuurstofgehalte wenselijk zijn.
• Trombopoëtine, een ander glycoproteïne hormoon, wordt geproduceerd door de lever en de nieren. Het zet aan tot de ontwikkeling van megakaryocyten tot bloedplaatjes.
• Cytokinen zijn glycoproteïnen die worden afgescheiden door een grote verscheidenheid van cellen, waaronder rood beenmerg, leukocyten, macrofagen, fibroblasten, en endotheelcellen. Zij werken plaatselijk als autocriene of paracriene factoren, stimuleren de proliferatie van progenitorcellen en helpen zowel de niet-specifieke als de specifieke weerstand tegen ziekte te stimuleren. Er zijn twee belangrijke subtypes cytokinen, kolonie-stimulerende factoren en interleukines.
  • Kolonie-stimulerende factoren (CSF’s) zijn glycoproteïnen die plaatselijk werken, als autocriene of paracriene factoren. Sommige triggeren de differentiatie van myeloblasten in korrelige leukocyten, namelijk neutrofielen, eosinofielen, en basofielen. Deze worden granulocytaire CSF’s genoemd. Een andere CSF induceert de productie van monocyten, die monocyte CSF’s worden genoemd. Zowel granulocyten als monocyten worden gestimuleerd door GM-CSF; granulocyten, monocyten, bloedplaatjes en erytrocyten worden gestimuleerd door multicSF. Synthetische vormen van deze hormonen worden vaak toegediend aan patiënten met verschillende vormen van kanker die chemotherapie krijgen om hun WBC-tellingen te doen opleven.
  • Interleukines zijn een andere klasse van cytokinesignalerende moleculen die belangrijk zijn in de hemopoëse. Aanvankelijk werd gedacht dat zij alleen door leukocyten werden afgescheiden en alleen met andere leukocyten communiceerden, en dienovereenkomstig werden genoemd, maar nu is bekend dat zij door een verscheidenheid van cellen worden geproduceerd, met inbegrip van beenmerg en endotheel. Onderzoekers vermoeden nu dat interleukines ook andere rollen kunnen spelen bij de werking van het lichaam, waaronder differentiatie en rijping van cellen, het veroorzaken van immuniteit en ontstekingen. Tot op heden zijn meer dan een dozijn interleukines geïdentificeerd, en andere zullen waarschijnlijk volgen. Zij zijn over het algemeen genummerd als IL-1, IL-2, IL-3, enz.

Averse gevolgen van bloeddoping

Het verhogen van het aantal rode bloedcellen in het bloed kan in verband worden gebracht met het hyperviscositeitssyndroom, dat wordt gekenmerkt door een verhoogde viscositeit van het bloed en een verlaagde hartoutput en bloedstroomsnelheid, wat resulteert in een verminderde perifere zuurstoftoevoer. Dit verhoogt de kans op een hartaanval, beroerte, flebitis en longembolie, die zijn waargenomen in gevallen waarin te veel bloed opnieuw in de bloedstroom is gebracht. Omdat bloeddoping het volume van de rode bloedcellen verhoogt, wordt in feite een aandoening geïntroduceerd die polycythemie wordt genoemd, een bloedaandoening waarvan bekend is dat ze nadelige gevolgen heeft, zoals hartaanvallen of beroertes. Bloedverontreiniging tijdens bereiding of opslag is een ander probleem. Besmetting kwam in 2002 voor bij 1 op de 500.000 transfusies van rode bloedcellen. Bloedverontreiniging kan leiden tot septikemie of een infectie die het hele lichaam treft.

-Wikipedia

Botmergmonsters en -transplantaties

Soms zal een zorgverlener een beenmergbiopsie, een diagnostische test van een monster van rood beenmerg, of een beenmergtransplantatie, een behandeling waarbij het gezonde beenmerg van een donor – en zijn stamcellen – het defecte beenmerg van een patiënt vervangt, bevelen. Deze tests en procedures worden vaak gebruikt om te helpen bij de diagnose en behandeling van verschillende ernstige vormen van bloedarmoede, zoals thalassemie major en sikkelcelanemie, maar ook van sommige soorten kanker, met name leukemie.

In het verleden, wanneer een beenmergmonster of -transplantatie nodig was, moest voor de procedure een naald met een grote diameter worden ingebracht in het gebied bij de bekkenkam van de bekkenbeenderen (os coxae). Aan deze plaats werd de voorkeur gegeven, omdat het door de ligging dicht bij het lichaamsoppervlak beter toegankelijk is en het relatief geïsoleerd is van de meeste vitale organen. Helaas is de procedure vrij pijnlijk.

Nu kan rechtstreekse bemonstering van beenmerg vaak worden vermeden. In veel gevallen kunnen stamcellen in slechts enkele uren worden geïsoleerd uit een bloedmonster van een patiënt. De geïsoleerde stamcellen worden dan gekweekt met behulp van de juiste hemopoietische groeifactoren, en geanalyseerd of soms ingevroren voor later gebruik.

Voor iemand die een transplantatie nodig heeft, is een passende donor essentieel om te voorkomen dat het immuunsysteem de donorcellen vernietigt – een fenomeen dat bekend staat als weefselafstoting. Om patiënten met beenmergtransplantaties te behandelen, moet eerst het zieke beenmerg van de patiënt zelf worden vernietigd door bestraling en/of chemotherapie. Donor beenmergstamcellen worden dan intraveneus toegediend. Vanuit de bloedbaan vestigen zij zich in het beenmerg van de ontvanger.

Hoofdstukbespreking

Door het proces van hemopoëse worden de gevormde elementen van het bloed voortdurend geproduceerd, ter vervanging van de betrekkelijk kortlevende erytrocyten, leukocyten en bloedplaatjes. Hemopoëse begint in het rode beenmerg, met hemopoietische stamcellen die zich differentiëren in myeloïde en lymfoïde lijnen. Myeloïde stamcellen doen de meeste gevormde elementen ontstaan. Lymfoïde stamcellen geven alleen aanleiding tot de verschillende lymfocyten, aangeduid als B- en T-cellen, en NK-cellen. Hemopoietische groeifactoren, waaronder erytropoëtine, trombopoëtine, kolonie-stimulerende factoren, en interleukines, bevorderen de proliferatie en differentiatie van gevormde elementen.

Zelftest

Beantwoord de onderstaande vraag of vragen om te zien hoe goed u de onderwerpen begrijpt die in het vorige hoofdstuk zijn behandeld.