Гемопоэз — образование клеток крови¶
Гемопоэз (от др.-греч. αἷμα — кровь и ποίησις — создание; синонимы: гематопоэз, кроветворение) — процесс образования и развития форменных элементов крови из гемопоэтических стволовых клеток (ГСК). Основная функция гемопоэза — поддержание постоянного состава крови и восполнение клеточных популяций, расходуемых при нормальном обмене, кровопотерях и инфекциях. У взрослого человека основное кроветворение сосредоточено в костном мозге, а в эмбриональном периоде последовательно сменяет несколько внекостномозговых (эктрамедуллярных) очагов.
¶Эмбриональный гемопоэз
Внутриутробное кроветворение проходит три последовательные стадии, каждая из которых характеризуется собственным доминирующим очагом и набором продуцируемых клеток.
¶Мезобластический (желточный) этап
С 3-й недели эмбриогенеза первичные кроветворные островки формируются в желточном мешке. Там появляются гемангиобласты — предшественники и сосудистого эндотелия, и кровяных клеток. Основной продукт этого этапа — макрофаги и эритроидные клетки, содержащие фетальный гемоглобин.
¶Гепато-спленический этап
С 6-й недели доминирующим органом кроветворения становится печень, позднее к ней присоединяется селезёнка. В этих органах происходит расширение спектра продуцируемых клеток: наряду с эритроцитами начинают формироваться гранулоциты, моноциты, тромбоциты и лимфоидные клетки. Печёночный гемопоэз достигает максимума к 5-му месяцу беременности, после чего постепенно угасает.
¶Костномозговой этап
Примерно с 11-й недели первые островки кроветворения появляются в трубчатых костях. К 20-й неделе костный мозг становится основным местом гемопоэза, а к моменту рождения полностью вытесняет печень и селезёнку. У новорождённого костный мозг заполняет все кости скелета, включая дистальные отделы конечностей; с возрастом активное кроветворение концентрируется в губчатом веществе тазовых костей, грудины, рёбер, позвонков и проксимальных отделов бедренной и плечевой костей.
¶Классификация гемопоэза у взрослого
Взрослый гемопоэз разделяют на два основных направления.
¶Миелопоэз
Формирование клеток миелоидного ряда: эритроцитов, тромбоцитов (из мегакариоцитов), гранулоцитов (нейтрофилов, эозинофилов, базофилов) и моноцитов. Развитие идёт от общего миелоидного предшественника через промежуточные стадии — проэритробласт, промиелоцит, миелоцит — до зрелых клеток, покидающих костный мозг.
¶Лимфопоэз
Образование лимфоидных клеток: Т-лимфоцитов, В-лимфоцитов и натуральных киллеров. Т-клетки дифференцируются в тимусе, В-клетки — в костном мозге, натуральные киллеры — в костном мозге и лимфоидных органах. Лимфоидный и миелоидный ряда происходят от общего ГСК, но расходятся на ранних стадиях развития.
¶Механизм регуляции
Гемопоэз контролируется сложной системой ростовых факторов и цитокинов. Ключевую роль играют эритропоэтин (образуется преимущественно в почках и стимулирует эритропоэз), тромбопоэтин (регулирует продукцию тромбоцитов), колониестимулирующие факторы (Г-КСФ и М-КСФ), интерлейкины (IL-3, IL-5, IL-7 и др.). Ростовые факторы действуют на ГСК и их потомков через сигнальные каскады JAK-STAT, PI3K/Akt и MAPK.
В норме ГСК находятся в состоянии покоя (G0 фаза клеточного цикла) и активируются по мере необходимости. Микроокружение костного мозга (строма, эндотелий синусоидов, нервные волокна, внеклеточный матрикс) поддерживает стволовые клетки и определяет, в каком направлении пойдёт их дифференцировка. Этот комплекс структур называется гемопоэтической нишей.
¶Клиническое значение
Нарушения гемопоэза лежат в основе ряда заболеваний:
- Апластическая анемия — угнетение кроветворения с развитием панцитопении.
- Миелодиспластические синдромы — дефектная дифференцировка клеток с риском трансформации в острый лейкоз.
- Острые лейкозы — злокачественная трансформация гемопоэтических предшественников с накоплением незрелых бластных клеток.
- Миелопролиферативные заболевания (полицитемия, тромбоцитемия, хронический миелолейкоз) — избыточная продукция одного или нескольких ростков.
- Миеломная болезнь — опухоль плазматических клеток, возникающая из В-клеточного ростка.
Лечение тяжёлых нарушений гемопоэза включает аллогенную трансплантацию гемопоэтических стволовых клеток — метод, при котором пациенту пересаживают донорские ГСК после кондиционирования собственного костного мозга. В России трансплантации проводятся в федеральных гематологических центрах, в том числе в НМИЦ гематологии, онкологии и иммунологии имени Демьянова.
Исследования гемопоэза имеют значение для регенеративной медицины: изучение механизмов дифференцировки ГСК позволяет разрабатывать подходы к лабораторному получению клеточных продуктов крови, что в перспективе может снизить потребность в донорском материале.
¶История
Представления о кроветворении менялись на протяжении столетий. До начала XX века преобладала «травматическая теория» Августа Вильгельма Гюльденбрандта, связывавшая образование крови с разрушением сосудистой стенки. В 1896 году русский патолог Александр Богданов предложил теорию, согласно которой кровь образуется из особых клеток костного мозга. В 1900-х годах Джеймс Мёрфи и другие исследователи показали, что кроветворение контролируется не механическими факторами, а биологическими стимулами. Открытие ГСК в 1961 году Джеймсом Тиллом и Эрнестом Маккаллохом заложило основу современного понимания гемопоэза как иерархической системы с единым клеточным предшественником.
Источники: «Клинические рекомендации РОПРХ» (Российское общество гематологов и трансфузиологов); учебник «Гематология» под редакцией В.Г. Савченко; «Учебник по гематологии» Е.С. Богдановой; статьи в журналах «Клеточные технологии в биологии и медицине», «Гематология и трансфузиология».