cwiczenie2b-am_13

CZERWONY SZPIK KOSTNY

HEMATOPOEZA

Ćwiczenie nr 2

CZERWONY SZPIK KOSTNY

HEMATOPOEZA

• Budowa i rozmieszczenie szpiku kostnego czerwonego
• Budowa i funkcje tkanki łącznej siateczkowej
• Ukrwienie szpiku i bariera szpikowa
• Funkcje szpiku kostnego czerwonego

• Definicja hematopoezy
• Komórki macierzyste szpiku, schemat hematopoezy

na szczeblu komórek pnia i komórek progenitorowych

• Erytrocytopoeza – etapy i regulacja
• Granulocytopoeza – etapy i regulacja
• Monocytopoeza – etapy i regulacja
• Trombocytopoeza - etapy i regulacja

GRUPY KRWI

• Grupy krwi w układzie grupowym AB0
• Grupy krwi w układzie grupowym Rh
• Znaczenie oznaczanie grup krwi
• Oznaczanie grup krwi metodą płytkową

Zagadnienia:

SZPIK KOSTNY

(medulla ossium)

CZERWONY

(medulla ossium

rubra)

GALARETOWATY

(medulla ossium

gelatinosa)

ÓŁTY

(medulla ossium

flava)

Czynność krwiotwórcza

• Jest to miękka, silnie ukrwiona o gąbczastej konsystencji tkanka
• Stanowi około 5% masy ciała dorosłego człowieka (1300-1500g)

nie występuje

nie występuje
u noworodków

u noworodków

Rozmieszczenie

u noworodków i w okresie wczesnego dzieciństwa występuje

niemal we wszystkich kościach organizmu obejmując całą

przestrzeń jam kostnych
w dojrzałym organiźmie:

miednica

35%

obojczyk, łopatki, kręgi

30%

czaszka i żuchwa

15%

mostek i żebra

10%

nasady kości długich

10%

(w trzonach kości długich występuje szpik kostny żółty)

Największy narząd krwiotwórczy miejsce aktywnej hematopoezy

HEMATOPOEZA (hemopoeza, krwiotworzenie) – proces w wyniku

którego powstają wszystkie elementy morfotyczne krwi

Przedział pozanaczyniowy – hematopoetyczny
[zrąb szpiku]

Tu powstają i dojrzewają elementy morfotyczne krwi
Obecne w zrębie krwinki znajdują się w różnych stadiach

rozwojowych

Przedział śródnaczyniowy – zatokowy

Jest odbiorcą komórek, które osiągnęły odpowiedni stopień

dojrzałości

ZRĄB SZPIKU

Zbudowany jest z:

TKANKI ŁĄCZNEJ SIATECZKOWEJ

pojedynczych komórek tłuszczowych
makrofagów

FUNKCJE TKANKI ŁĄCZNEJ

SIATECZKOWEJ

funkcja regulacyjna - stanowi

mikrośrodowisko dostarczające
różnych czynników stymulujących
wzrost, różnicowanie i dojrzewanie
komórek hematopoetycznych
(regulacja hematopoezy)

funkcja podporowa - tworzy

rusztowanie dla rozwijających się
komórek krwi

funkcja ochronna i odżywcza

Komórki siateczki mają

właściwości żerne, pochłaniają jądra
komórkowe wydalane przez
dojrzewające erytroblasty

Tkanka ta występuje tylko w szpiku

kostnym, śledzionie, węzłach
chłonnych i migdałkach

Schemat budowy tkanki łącznej siateczkowej wg Schieblera

UKŁAD KOMÓREK HEMATOPOETYCZNYCH

w zrębie szpiku

Komórki pośrednie i końcowe procesu wytwarzania krwinek
Wypełniają przestrzenie między włóknami siateczki (w oczka sieci)
Skupiają się w tzw. gniazda

gniazda powstałe z podziału komórek lub w wyniku zlepienia

Żyła

odżywcza

Tętnica

odżywcza

Naczynia
śródkostne

Naczynia

zatokowe szpiku

Jama
szpikowa

Centralne naczynie zatokowe

PRZEDZIAŁ ZATOKOWY

Ryc.: Schemat ukrwienia szpiku kostnego wg podręcznika : Histologia, Wojciech Sawicki, wydawnictwo PZML

BARIERA SZPIKOWA

•

ciany naczyń zatokowych szpiku kostnego tworzą morfologiczną

barierę szpikową, oddzielając tkankę krwiotwórczą od krążącej

krwi.

•

Bariera szpikowa decyduje o selektywnym przechodzeniu do krwi

odpowiednio dojrzałych komórek.

•

ciany zatok szpikowych są zbudowane z komórek śródbłonka

spoczywających na cienkiej błonie podstawnej włosowatej.

•

i komórek przydanki.

•

Komórki przydankowe tworzą nieciągłą warstwę pokrywając jedynie

60 % powierzchni śródbłonka.

•

Wymiana komórek pomiędzy krwią a szpikiem odbywa się w tych

miejscach gdzie nie ma komórek przydankowych. Dojrzałe komórki

krwi powodują depolaryzację błony podstawnej i rozsuwają komórki

tworząc pory migracyjne.

FUNKCJE SZPIKU KOSTNEGO

CZERWONEGO

Wytwarzanie wszystkich

rodzajów komórek krwi

Odnowa komórek macierzystych
Niszczenie zużytych, wadliwych

i uszkodzonych erytrocytów

Przechowywanie żelaza
Reakcje immunologiczne –

humoralna i komórkowa

HEMATOPOEZA-

TEORIA UNITARYSTYCZNA

WSZYSTKIE TYPY KOMÓREK KRWI WYWODZĄ SIĘ OD JEDNEJ

KRWIOTWÓRCZEJ KOMÓRKI MACIERZYSTEJ

KRWIOTWÓRCZEJ KOMÓRKI MACIERZYSTEJ SZPIKU (KKM)

zwanej HEMOCYTOBLASTEM (HSC)

HEMOCYTOBLASTEM (HSC)

(pluripotencjalna hematopoetyczna komórka pnia , pluripotent hematopoietic

stem cell )

HSC występują w bardzo niewielkiej liczbie: w

szpiku 1/10 000 , we krwi obwodowej 1/ milion

w stosunku do innych komórek jądrzastych.

Pod względem morfologicznym są podobne

do limfocytów.

Większość z nich znajduje się w fazie

spoczynkowej stanowiąc rezerwę komórek

macierzystych szpiku.

Pula komórek macierzystych pnia

SCHEMAT HEMOCYTOPOEZY

Limfoidalna

komórka

macierzysta

Mieloidalna

komórka

macierzysta

CSF-G, IL-1, -6, -7, -10,-11, -12

CFU-E

CFU-GM

CFU-Eos

CFU-Baso

CFU-Mk

CFU-G

CFU-M

ERYTROCYTY

NEUTROFILE

MONOCYTY/MAKROFAGI

EOZYNOFILE

BAZOFILE

TROMBOCYTY

HSC

CFU-

GEMM

Komórki macierzyste
multipotencjalne

[zdolna do tworzenia swoistej ale dość
szerokiej grupy krwinek,
Komórki samoodnawiające się]

HSC

Komórki macierzyste pluripotencjalne

[HSC- pluripotent hematopoietic stem cell]

[mogących wytwarzać dowolny typ krwinek]
[komórki samoodnawiające się]

Komórki
macierzyste
ukierunkowane

[mogą wytwarzać tylko

jeden lub dwa rodzaje

krwinek . Komórki
samoodnawiające się]

UKŁAD CZERWOWNOKRWINKOWY -

ERYTROCYTOPOEZA

Cykl rozwojowy erytrocytów: 12-15 dni

EPO

CFU-E

BFU-E

W szpiku wytwarzanie erytrocytów odbywa się w pobliżu,
często dookoła, naczyń zatokowych. Bardziej dojrzałe
formy komórek układają się bliżej błony podstawnej
ś

ródbłonka.

proerytroblast

erytroblast

zasadochłonny

erytroblast

polichromatofilny

erytroblast

ortochromatyczny

Retikulocyt

Średnica

20-25µm

16-18µm

12-15µm

10-12µm

7-10µm

Jądro

duże, owalne

(80% komórki)

pojedyncze, duże,

bardziej

skondensowane

małe, skondensowane

silnie skondensowane,

położone środkowo

brak

Chromatyna

luźna,

rozproszona

ziarnista, układ

szprychowaty

regularnie

rozmieszczone grudki

Piknotyczna

Jąderko

jedno lub więcej

często brak

Cytoplazma

intensywnie

zasadochłonna

(produkcja

kwasów

nukleinowych)

zasadochłonna

polichromatofilna

(obszary zasado- i

kwasochłonne →

związane z produkcją

globiny)

bardziej

kwasochłonna

Organella

liczne

zmniejszenie liczby

organelli, początek

wytwarzania

hemoglobiny

brak większości

organelli

pozostałości

organelli

W wyniku różnicowania się komórek

macierzystych linii erytropoetycznej w kierunku

dojrzałych krwinek czerwonych dochodzi do:

zmniejszania się komórek
wytwarzania hemoglobiny
stopniowego zaniku i w końcu utraty
wszystkich organelli
zmian barwliwości cytoplazmy od silnie
zasadochłonnej do kwasochłonnej (jest
to spowodowane gromadzeniem się
hemoglobiny)
kondensacji, a następnie wyparcia
z komórki jądra

REGULACJA ERYTROCYTOPOEZY

CZYNNIKI SPECYFICZNE:

Erytropoetyna (EPO)
czynniki wzrostowe: IL-3, IL-9, IL-11 i czynnik wzrostowy

neutrofilów i makrofagów (CSF-GM)
hormony gruczołu tarczowego (T

i T

)

hormony płciowe: androgeny – pobudzają , metabolity

estrogenów - hamują

CZYNNIKI NIESPECYFICZNE:

jony żelaza (10-18 mg/dzień) → biosynteza
hemoglobiny
witamina B

(1-3 ng/dzień)

kwas foliowy (50 µg/dzień)

produkcja kwasów nukleinowych

Erytropoetyna oddziałuje poprzez receptory obecne w największych ilościach na komórkach CFU-E i
proerytroblastach, w miarę dojrzewania erytroblastów ich liczba na powierzchni tych komórek zmniejsza się.
Jest glikoproteiną wytwarzaną u ludzi dorosłych w 18% w nerkach i w 15% w wątrobie. W nerkach
powstaje z globuliny osoczowej pod wpływem nerkowego czynnika erytropoetycznego –REF.
Inaktywowana przez wątrobę i wydalana przez nerki z moczem.

Komórka

CFU-GM

UKŁAD GRANULOCYTARNY –

GRANULOCYTOPOEZA

Obejmuje wytwarzanie :
- granulocytów obojętnochłonnych (neutrofilów)
- granulocytów kwasochłonnych / eozynochłonnych (eozynofilów)
- granulocytów zasadochłonnych (bazofilów)

HSC

CFU-GM

CFU-Eos

CFU-Baso

CFU-

GEMM

CFU-G

Proces wytwarzania granulocytów

w szpiku trwa od 7 do 11 dni.

Dojrzałe komórki przechodzą do krwi,

ale część pozostaje w szpiku stanowiąc

rezerwę szpikową.

W SZPIKU KOSTNYM

KOMÓRKI LINII NEUTROFILÓW

SĄ NAJLICZNIEJSZE.

MIELOBLAST

MIELOCYT

EOZYNOFIL

BAZOFIL

NEUTROFIL

GRANULOCYT

PAŁECZKOWATY

METAMIELOCYT

MIELOBLAST

PROMIELOCYT

KOMÓRKI DZIELĄCE SIĘ

KOMÓRKI DOJRZEWAJĄCE I

REZERWY SZPIKOWEJ

ZASADOCHŁONNE

OBOJĘTNOCHŁONNE

KWASOCHŁONNE

CZYNNIKI REGULUJĄCE GRANULOCYTOPOEZĘ

Granulocytopoeza jest regulowana za pomocą cytokin wydzielanych i uwalnianych
przez komórki zrębu szpiku, komórki śródbłonka, limfocyty, makrofagi. Są one
niezbędne do przechodzenia komórek przez kolejne stadia różnicowania. Brak
tych czynników lub receptorów dla nich na powierzchni komórek powoduje
przerwanie procesu różnicowania komórek i powstanie białaczki.

Czynniki stymulujące powstawanie:

neutrofilów

Eozynofilów

bazofilów

CSF-G

SCF

CSF-1

CSF-G

NGF

CSF-GM

IL-3

IL-5 (wspomagająco)

IL-4

CSF-
GM(wspomagająco)

IL-5

IL-10

Chalony są to unhibitory tkankowe odpowiedzialne za

hamowanie granulocytopoezy

CSF-G czynnik wzrostowy granulocytów, CSF-1 czynnik wzrostowy pierwszy, CSF-GM czynnik
wzrostowy granulocytów i makrofagów, SCF czynnik komórek pnia, NGF czynnik wzrostowy nerwów

Markery powierzchniowe leukocytów

• W 1982 r. wprowadzony został system rozróżniania leukocytów na podstawie występowania lub
niewystępowania na ich powierzchni tzw. markerów lub cząsteczek różnicujących określanych w
skrócie jako CD z ang. cluster designations.

• Cząsteczki CD są to białka błonowe, pełniące różne funkcje np.: receptora, ligandu, funkcję
adhezyjną … Oznaczane np.: metodą immunocytochemiczną, metodą cytometrii przepływowej.

• W czasie dojrzewania i różnicowania leukocytów zmienia się ekspresja genów kodujących
cząsteczki różnicujące, jedne pojawiają się inne zanikają. Ich znajomość pozwala na identyfikację
komórek znajdujących się w różnych stadiach rozwojowych.

HSC

CFU-

GEMM

CD34+
CD33-
CD45RO+

Limfoidalna
komórka pnia

Mieloidalna
komórka pnia

CD34+
CD33-
CD7+

CD34+
CD33+

Limfopoeza

CFU-

Monoblast Promonocyt

Monocyt

CD33+
CD14-
CD38-

CD33+
CD14+
CD38-

CD33+
CD14+
CD38-
CD64+

CD33+
CD14+
CD38+
CD64+

Monocyty nie tworzą puli rezerwy szpikowej, lecz po zakończeniu

dojrzewania przechodzą do krwi krążącej.

Ich rozwój z komórki CFU-M trwa od 1 do 3 dni.

We krwi przebywają 1-2 dni, po czym przedostają się do tkanek, stając się

makrofagami tkankowymi.

UKŁAD

MONOCYTOWO-

MAKROFAGOWY MONOCYTOPOEZA

MONOCYT

(we krwi)

MAKROFAG

(w tkankach)

MONOBLAST

PROMONOCYT

REGULACJA

REGULACJA MONOCYTOPOEZY

MONOCYTOPOEZY::

Czynnikiem

pobudzającym

komórki

macierzyste CFU-M jest czynnik CSF-GM działający wspólnie z czynnikiem
CSF-1) oraz IL-6 współdziałająca z czynnikiem CSF- 1.

UKŁAD

MEGARIOCYTOWY -

TROMBOCYTOPOEZA

Komórka

CFU-Mk

Podział mitotyczny 2-5x

(IL-3, IL-6, IL-9, IL-11, CSF-GM)

Proces wielostopniowy, wzrost

poliploidalności do 64n, wzrost komórki

i objętości cytoplazmy w stosunku do

objętości jądra

PROMEGAKARIOBLAST →

→

MEGAKARIOBLAST→PROMEGAKARIOCYT→MEGAKARIOCYT →

MEGAKARIOBLAST→PROMEGAKARIOCYT→MEGAKARIOCYT →PŁYTKI KRWI

Nazwa

Poliploidalność

(n)

Cytoplazma

Ziarnistości

Megakarioblast

2-4

zasadochłonna

Pojedyncze

Promegakariocyt

4-16

polichromatofilna

Wyraźne

Megakariocyt

ziarnisty

8-32

Kwasochłonna, ale

zawiera obszary

zasadochłonne

Bardzo dużo

Megakariocyt

dojrzały

16-64

kwasochłonne

Zorganizowane w

„pola płytkowe”

MEGAKARIOCYT

Wielkość komórki: < 100 µm
Kształt komórki: owalny, niekiedy okrągły
Cytoplazma: kwasochłonna
Ziarnistości: drobne, azurochłonne
Kształt jądra: wielopłatowe, nieregularne. Jądro

poliploidalne

Stosunek jądra do cytoplazmy: niski i bardzo

niski

Występowanie:
•

krew: nie występują

•

szpik: dość liczne

Prawidłowy, dojrzały megakariocyt z

różową, drobnoziarnistą cytoplazmą,

gotowy do odfragmentowywania

płytek krwi.

Każdy megakariocyt uwalnia
kilka tysięcy płytek (ok. 3 tys.).
Ż

yją one we krwi człowieka

około

dni.

Nieliczne

megakariocyty

opuszczają

szpik kostny, krążą we krwi i
osiadają w śledzionie oraz w
płucach.