Żywotność powstałych elementów jest bardzo krótka. Chociaż jeden rodzaj leukocytów zwany komórkami pamięci może przetrwać lata, większość erytrocytów, leukocytów i płytek krwi żyje zwykle tylko kilka godzin do kilku tygodni. Dlatego organizm musi szybko i nieprzerwanie tworzyć nowe krwinki i płytki krwi. Kiedy oddajesz jednostkę krwi podczas akcji krwiodawstwa (około 475 ml, czyli około 1 pintę), Twój organizm zazwyczaj zastępuje oddane osocze w ciągu 24 godzin, ale potrzeba około 4 do 6 tygodni na zastąpienie komórek krwi. Ogranicza to częstotliwość, z jaką dawcy mogą oddawać swoją krew. Proces, w którym następuje ta wymiana nazywany jest hemopoezą lub hematopoezą (od greckiego rdzenia haima- = „krew”; -poiesis = „produkcja”).

Miejsca hemopoezy

Przed urodzeniem, hemopoeza występuje w wielu tkankach, zaczynając od woreczka żółtkowego rozwijającego się zarodka i kontynuując w wątrobie płodowej, śledzionie, tkance limfatycznej i ostatecznie w czerwonym szpiku kostnym. Po urodzeniu, większość hemopoezy zachodzi w szpiku czerwonym, tkance łącznej w przestrzeniach tkanki kostnej gąbczastej (komórkowej). U dzieci hemopoeza może zachodzić w jamie rdzenia kości długich; u dorosłych proces ten jest w dużej mierze ograniczony do kości czaszki i miednicy, kręgów, mostka oraz bliższych nasad kości udowej i ramiennej.

Przez cały okres dorosłości wątroba i śledziona zachowują zdolność do wytwarzania powstałych elementów. Proces ten określany jest jako hemopoeza pozaszpikowa (czyli hemopoeza poza jamą śródkostną kości dorosłego człowieka). Kiedy choroba, taka jak rak kości, niszczy szpik kostny, powodując niepowodzenie hemopoezy, może zostać zapoczątkowana hemopoeza pozaszpikowa.

Różnicowanie elementów formowanych z komórek macierzystych

Wszystkie elementy formowane powstają z komórek macierzystych czerwonego szpiku kostnego. Przypomnijmy, że komórki macierzyste przechodzą mitozę plus cytokinezę (podział komórkowy), aby dać początek nowym komórkom potomnym: Jedna z nich pozostaje komórką macierzystą, a druga różnicuje się w jeden z dowolnej liczby różnorodnych typów komórek. Komórki macierzyste mogą być postrzegane jako zajmujące system hierarchiczny, z pewną utratą zdolności do różnicowania się na każdym etapie. Totipotencjalną komórką macierzystą jest zygota, czyli zapłodnione jajo. Totipotencjalna (toti- = „wszystkie”) komórka macierzysta daje początek wszystkim komórkom ludzkiego ciała. Następny poziom to pluripotencjalna komórka macierzysta, która daje początek wielu typom komórek ciała i niektórym z podtrzymujących błon płodowych. Poniżej tego poziomu, mezenchymalna komórka jest komórką macierzystą, która rozwija się tylko w rodzaje tkanki łącznej, w tym włóknistej tkanki łącznej, kości, chrząstki i krwi, ale nie nabłonka, mięśni i tkanki nerwowej. O jeden stopień niżej w hierarchii komórek macierzystych znajduje się hemopoetyczna komórka macierzysta, czyli hemocytoblast. Wszystkie uformowane elementy krwi pochodzą z tego konkretnego typu komórki.

Hemopoeza rozpoczyna się, gdy hemopoetyczna komórka macierzysta jest narażona na odpowiednie bodźce chemiczne, zwane zbiorczo hemopoetycznymi czynnikami wzrostu, które skłaniają ją do podziału i różnicowania. Jedna komórka potomna pozostaje hemopoetyczną komórką macierzystą, pozwalając na kontynuowanie hemopoezy. Druga komórka potomna staje się jednym z dwóch typów bardziej wyspecjalizowanych komórek macierzystych (rysunek 1):

• Limfoidalne komórki macierzyste dają początek klasie leukocytów zwanych limfocytami, które obejmują różne limfocyty T, komórki B i komórki NK (natural killer), z których wszystkie funkcjonują w odporności. Jednakże hemopoeza limfocytów przebiega nieco inaczej niż w przypadku innych powstałych elementów. W skrócie, limfoidalne komórki macierzyste szybko migrują ze szpiku kostnego do tkanek limfatycznych, w tym węzłów chłonnych, śledziony i grasicy, gdzie kontynuowana jest ich produkcja i różnicowanie. Komórki B są tak nazwane, ponieważ dojrzewają w szpiku kostnym, podczas gdy komórki T dojrzewają w grasicy.
• Mieloidalne komórki macierzyste dają początek wszystkim innym tworzonym elementom, w tym erytrocytom; megakariocytom, które wytwarzają płytki krwi; oraz linii mieloblastów, która daje początek monocytom i trzem formom leukocytów ziarnistych: neutrofilom, eozynofilom i bazofilom.

Limfoidalne i mieloidalne komórki macierzyste nie dzielą się od razu i nie różnicują w dojrzałe uformowane elementy. Jak widać na rycinie 1, istnieje kilka pośrednich stadiów komórek prekursorowych (dosłownie, prekursorowych), z których wiele można rozpoznać po ich nazwach, które mają przyrostek -blast. Na przykład, megakaryoblasty są prekursorami megakariocytów, a proerytroblasty stają się retikulocytami, które wyrzucają swoje jądro i większość innych organelli przed dojrzeniem do erytrocytów.

Hemopoetyczne czynniki wzrostu

Rozwój od komórek macierzystych do komórek prekursorowych do dojrzałych komórek jest ponownie inicjowany przez hemopoetyczne czynniki wzrostu. Należą do nich następujące czynniki:

• Erytropoetyna jest hormonem glikoproteinowym wydzielanym przez komórki fibroblastów śródmiąższowych nerek w odpowiedzi na niski poziom tlenu. Pobudza on produkcję erytrocytów. Niektórzy sportowcy stosują syntetyczną erytropoetynę jako lek poprawiający wydolność organizmu (tzw. doping krwi) w celu zwiększenia liczby krwinek czerwonych, a następnie zwiększenia dostarczania tlenu do tkanek w całym organizmie. Erytropoetyna jest substancją zakazaną w większości sportów zorganizowanych, ale jest również stosowana medycznie w leczeniu niektórych niedokrwistości, szczególnie tych wywołanych przez niektóre rodzaje nowotworów i innych zaburzeń, w których pożądane jest zwiększenie liczby erytrocytów i poziomu tlenu.
• Trombopoetyna, kolejny hormon glikoproteinowy, jest wytwarzana przez wątrobę i nerki. Wywołuje ona rozwój megakariocytów w płytki krwi.
• Cytokiny są glikoproteinami wydzielanymi przez wiele różnych komórek, w tym czerwony szpik kostny, leukocyty, makrofagi, fibroblasty i komórki śródbłonka. Działają one lokalnie jako czynniki autokrynne lub parakrynne, stymulując proliferację komórek progenitorowych i pomagając w stymulowaniu zarówno nieswoistej, jak i swoistej odporności na choroby. Istnieją dwa główne podtypy cytokin znane jako czynniki stymulujące kolonie i interleukiny.
  • Czynniki stymulujące kolonie (CSFs) są glikoproteinami, które działają lokalnie, jako czynniki autokrynne lub parakrynne. Niektóre z nich powodują różnicowanie się mieloblastów w leukocyty ziarniste, a mianowicie neutrofile, eozynofile i bazofile. Są one określane jako granulocytarne CSF. Inny CSF indukuje produkcję monocytów, zwanych monocytowymi CSF. Zarówno granulocyty, jak i monocyty są stymulowane przez GM-CSF; granulocyty, monocyty, płytki krwi i erytrocyty są stymulowane przez multi-CSF. Syntetyczne formy tych hormonów są często podawane pacjentom z różnymi formami raka, którzy otrzymują chemioterapię w celu przywrócenia ich liczby WBC.
  • Interleukiny są kolejną klasą cząsteczek sygnalizujących cytokiny ważne w hemopoezie. Początkowo sądzono, że są one wydzielane wyłącznie przez leukocyty i komunikują się tylko z innymi leukocytami, i tak też zostały nazwane, ale obecnie wiadomo, że są produkowane przez różne komórki, w tym szpik kostny i śródbłonek. Naukowcy podejrzewają obecnie, że interleukiny mogą odgrywać inne role w funkcjonowaniu organizmu, w tym w różnicowaniu i dojrzewaniu komórek, wytwarzaniu odporności i stanów zapalnych. Do tej pory zidentyfikowano ponad tuzin interleukin, prawdopodobnie pojawią się kolejne. Są one ogólnie ponumerowane IL-1, IL-2, IL-3, itd.

Niekorzystne skutki stosowania dopingu krwi

Prosty akt zwiększenia liczby czerwonych krwinek we krwi może być związany z zespołem hiperlepkości, który charakteryzuje się zwiększoną lepkością krwi i zmniejszeniem rzutu serca oraz prędkości przepływu krwi, co powoduje zmniejszenie obwodowego dostarczania tlenu. Zwiększa to szanse wystąpienia zawału serca, udaru mózgu, zapalenia żył i zatorowości płucnej, co zaobserwowano w przypadkach, gdy do krwiobiegu wprowadzono zbyt dużo krwi. Ponieważ doping krwi zwiększa objętość czerwonych krwinek, skutecznie wprowadza stan zwany policytemią, zaburzenie krwi, które ma znane negatywne skutki, takie jak zawał serca lub udar mózgu. Kolejnym problemem jest zanieczyszczenie krwi podczas jej przygotowywania lub przechowywania. W 2002 roku skażenie krwi wystąpiło w 1 na 500 000 transfuzji czerwonych krwinek. Zanieczyszczenie krwi może prowadzić do posocznicy lub infekcji, która wpływa na cały organizm.

-Wikipedia

Pobieranie próbek szpiku kostnego i przeszczepy

Czasami dostawca usług medycznych zleca biopsję szpiku kostnego, test diagnostyczny próbki czerwonego szpiku kostnego, lub przeszczep szpiku kostnego, zabieg, w którym zdrowy szpik kostny dawcy – i jego komórki macierzyste – zastępuje wadliwy szpik kostny pacjenta. Te testy i procedury są często wykorzystywane do pomocy w diagnostyce i leczeniu różnych ciężkich form niedokrwistości, takich jak talasemia major i niedokrwistość sierpowatokrwinkowa, a także niektórych rodzajów raka, zwłaszcza białaczki.

W przeszłości, gdy próbka szpiku kostnego lub przeszczep był konieczny, procedura wymagałaby wbicia igły o dużej średnicy do regionu w pobliżu grzebienia biodrowego kości miednicy (os coxae). Preferowano tę lokalizację, ponieważ położenie blisko powierzchni ciała czyni ją bardziej dostępną, a ponadto jest ona stosunkowo odizolowana od większości ważnych dla życia narządów. Niestety, procedura ta jest dość bolesna.

Obecnie często można uniknąć bezpośredniego pobierania próbek szpiku kostnego. W wielu przypadkach komórki macierzyste mogą być wyizolowane w ciągu zaledwie kilku godzin z próbki krwi pacjenta. Wyizolowane komórki macierzyste są następnie hodowane w kulturze przy użyciu odpowiednich hemopoetycznych czynników wzrostu i analizowane lub czasami zamrażane do późniejszego wykorzystania.

Dla osoby wymagającej przeszczepu, pasujący dawca jest niezbędny, aby zapobiec zniszczeniu komórek dawcy przez układ odpornościowy – zjawisko znane jako odrzucenie tkanki. Aby leczyć pacjentów za pomocą przeszczepu szpiku kostnego, konieczne jest najpierw zniszczenie chorego szpiku pacjenta za pomocą radioterapii i/lub chemioterapii. Następnie komórki macierzyste szpiku kostnego dawcy są podawane dożylnie. Z krwiobiegu osiedlają się one w szpiku kostnym biorcy.

Przegląd rozdziału

Poprzez proces hemopoezy, uformowane elementy krwi są stale produkowane, zastępując stosunkowo krótko żyjące erytrocyty, leukocyty i płytki krwi. Hemopoeza rozpoczyna się w czerwonym szpiku kostnym, z hemopoetycznych komórek macierzystych, które różnicują się do linii mieloidalnej i limfoidalnej. Mieloidalne komórki macierzyste dają początek większości powstających elementów. Limfoidalne komórki macierzyste dają początek jedynie różnym limfocytom oznaczanym jako limfocyty B i T oraz komórkom NK. Hemopoetyczne czynniki wzrostu, włączając erytropoetynę, trombopoetynę, czynniki stymulujące tworzenie kolonii i interleukiny, promują proliferację i różnicowanie powstałych elementów.

Self Check

Odpowiedz na poniższe pytanie(a), aby sprawdzić, jak dobrze rozumiesz tematy poruszone w poprzedniej części.