Hematopoieza - Haematopoiesis

Diagramă care arată dezvoltarea diferitelor celule sanguine de la celule stem hematopoietice la celule mature

Hematopoieza ( / h ɪ ˌ m æ t oʊ p ɔɪ I s ɪ s , h I m ə t oʊ -, ˌ h ɛ m ə - / , din greacă αἷμα , ' de sânge' și ποιεῖν 'pentru a face'; de asemenea , hematopoieza în engleza americană; uneori și h (a) emopoieza ) este formarea componentelor celulare din sânge . Toate componentele sanguine celulare sunt derivate din celule stem hematopoietice . Într - o persoană adultă sănătoasă, aproximativ 10 11 -10 12 celule sanguine noi sunt produse zilnic , în scopul de a menține nivelurile de starea de echilibru în circulația periferică.

Proces

Celule stem hematopoietice (HSC)

Articol principal: Celula stem hematopoietică

Celulele stem hematopoietice (HSC) locuiesc în medula osoasă ( măduva osoasă ) și au capacitatea unică de a da naștere tuturor tipurilor și țesuturilor de celule sanguine mature. HSC sunt celule care se auto-reînnoiesc: atunci când se diferențiază, cel puțin unele dintre celulele lor fiice rămân ca HSC, astfel încât rezerva de celule stem nu este epuizată. Acest fenomen se numește diviziune asimetrică. Celelalte fiice ale HSC ( celule progenitoare mieloide și limfoide ) pot urma oricare dintre celelalte căi de diferențiere care duc la producerea unuia sau mai multor tipuri specifice de celule sanguine, dar nu se pot reînnoi. Rezerva de progenitori este eterogenă și poate fi împărțită în două grupuri; HSC auto-reînnoit pe termen lung și numai auto-reînnoit temporar HSC, numit și termen scurt. Acesta este unul dintre principalele procese vitale din corp.

Tipuri de celule

Toate celulele sanguine sunt împărțite în trei linii.

Granulopoieza (sau granulocitopoieza) este hematopoieza granulocitelor, cu excepția mastocitelor care sunt granulocite, dar cu o maturare extramedulară.

Megacariocitopoieza este hematopoieza megacariocitelor.

Terminologie

Între 1948 și 1950, Comitetul pentru clarificarea nomenclaturii celulelor și bolilor sângelui și a organelor care formează sânge a emis rapoarte privind nomenclatura celulelor sanguine. O prezentare generală a terminologiei este prezentată mai jos, de la cea mai timpurie etapă finală de dezvoltare:

  • [rădăcină] explozie
  • pro [root] cyte
  • [root] cyte
  • meta [root] cyte
  • numele celulei mature

Rădăcina pentru unitățile formatoare de colonii eritrocitare (CFU-E) este „rubri”, pentru unitățile formatoare de colonii granulocite-monocite (CFU-GM) este „granulo” sau „mielo” și „mono”, pentru unitățile formatoare de colonii limfocitare (CFU-L) este „limfo”, iar pentru unitățile formatoare de colonii megacariocitare (CFU-Meg) este „megacario”. Conform acestei terminologii, etapele formării celulelor roșii din sânge ar fi: rubriblast, prorubricit, rubricit, metarubricit și eritrocit. Cu toate acestea, următoarea nomenclatură pare a fi, în prezent, cea mai răspândită:

Comitet „limfo” "rubri" „granulo” sau „myelo” „mono” "megakaryo"
Liniage Limfoide Mieloid Mieloid Mieloid Mieloid
CFU CFU-L CFU-GEMM → CFU-E CFU-GEMM → CFU-GM → CFU-G CFU-GEMM → CFU-GM → CFU-M CFU-GEMM → CFU-Meg
Proces limfocitopoieză eritropoieză granulocitopoieza monocitopoieza trombocitopoieza
[rădăcină] explozie Limfoblast Proeritroblast Mieloblast Monoblast Megakaryoblast
pro [root] cyte Prolimfocite Eritrocit policromatofil Promielocit Promonocit Promegacariocit
[root] cyte - Normoblast Mielocit eozino / neutro / bazofil Megacariocit
meta [root] cyte Limfocit mare Reticulocit Eozinofilica / neutrofilica / bazofile metamyelocyte , eozinofilică / neutrofilica / bazofile de celule bandă Monocit timpuriu -
numele celulei mature Limfocit mic Eritrocit granulocite ( Eosino / neutro / bazofil ) Monocit trombocite ( trombocite )

Osteoclastele apar și din celulele hemopoietice din linia monocitelor / neutrofilelor, în special CFU-GM.

Locație

Articol principal: Sistemul hematopoietic
Situri de hematopoeză (umană) în perioadele pre și postnatale

În dezvoltarea embrionilor, formarea de sânge are loc în agregate de celule sanguine din sacul gălbenuș, numite insule de sânge . Pe măsură ce dezvoltarea progresează, formarea de sânge apare în splină , ficat și ganglioni limfatici . Când măduva osoasă se dezvoltă, în cele din urmă își asumă sarcina de a forma majoritatea celulelor sanguine pentru întregul organism. Cu toate acestea, maturizarea, activarea și o oarecare proliferare a celulelor limfoide au loc în splină, timus și ganglioni limfatici. La copii, hematopoieza apare în măduva oaselor lungi, cum ar fi femurul și tibia. La adulți, apare mai ales în pelvis, craniu, vertebre și stern.

Extramedular

În unele cazuri, ficatul, timusul și splina își pot relua funcția hematopoietică, dacă este necesar. Aceasta se numește hematopoieză extramedulară . Poate determina creșterea substanțială a acestor organe. În timpul dezvoltării fetale, deoarece oasele și astfel măduva osoasă se dezvoltă mai târziu, ficatul funcționează ca principal organ hematopoetic. Prin urmare, ficatul este mărit în timpul dezvoltării. Hematopoieza și mielopoieza extramedulară pot furniza leucocite în bolile cardiovasculare și inflamația în timpul maturității. Macrofagele splenice și moleculele de aderență pot fi implicate în reglarea generării de celule mieloide extramedulare în bolile cardiovasculare .

Maturare

O diagramă mai detaliată și cuprinzătoare care arată dezvoltarea diferitelor celule sanguine la om.
  • Caracteristicile morfologice ale celulelor hematopoietice sunt prezentate așa cum se observă într-o pată Wright, o colă May-Giemsa sau o colă May-Grünwald-Giemsa. Numele alternative ale anumitor celule sunt indicate între paranteze.
  • Anumite celule pot avea mai mult de un aspect caracteristic. În aceste cazuri, a fost inclusă mai mult de o reprezentare a aceleiași celule.
  • Împreună, monocitul și limfocitele cuprind agranulocitele, spre deosebire de granulocitele (bazofil, neurtofil și eozinofil) care sunt produse în timpul granulopoiezei.
  • B., N. și E. reprezintă Basofil, Neutrofil și Eozinofil, respectiv - ca și în promielocitul Basofil. Pentru limfocite, T și B sunt denumiri reale.
  1. Eritrocitul policromatic (reticulocit) din dreapta își arată aspectul caracteristic atunci când este colorat cu albastru de metilen sau Azure B.
  2. Eritrocitul din dreapta este o reprezentare mai exactă a aspectului său în realitate atunci când este privit la microscop.
  3. Alte celule care apar din monocit: osteoclast, microglia (sistemul nervos central), celula Langerhans (epiderma), celula Kupffer (ficatul).
  4. Pentru claritate, limfocitele T și B sunt împărțite pentru a indica mai bine că celula plasmatică provine din celula B. Rețineți că nu există nicio diferență în aspectul celulelor B și T decât dacă se aplică colorare specifică.

Pe măsură ce o celulă stem se maturizează, aceasta suferă modificări în expresia genelor care limitează tipurile de celule pe care le poate deveni și o apropie de un anumit tip de celulă ( diferențiere celulară ). Aceste modificări pot fi adesea urmărite prin monitorizarea prezenței proteinelor pe suprafața celulei. Fiecare modificare succesivă mută celula mai aproape de tipul de celulă final și își limitează în continuare potențialul de a deveni un tip de celulă diferit.

Determinarea destinului celulei

Au fost propuse două modele pentru hematopoieză: determinismul și teoria stocastică. Pentru celulele stem și alte celule sanguine nediferențiate din măduva osoasă, determinarea este explicată în general de teoria determinismului hematopoiezei, spunând că factorii de stimulare a coloniilor și alți factori ai microambientului hematopoietic determină celulele să urmeze o anumită cale de diferențiere celulară. Acesta este modul clasic de a descrie hematopoieza. În teoria stocastică , celulele sanguine nediferențiate se diferențiază de tipuri de celule specifice prin aleatoriu. Această teorie a fost susținută de experimente care arată că într-o populație de celule progenitoare hematopoietice de șoarece, variabilitatea stocastică subiacentă în distribuția Sca-1 , un factor de celule stem , subdivizează populația în grupuri care prezintă rate variabile de diferențiere celulară . De exemplu, sub influența eritropoietinei (un factor de diferențiere a eritrocitelor), o subpopulație de celule (așa cum este definită de nivelurile de Sca-1) diferențiată în eritrocite cu o rată de șapte ori mai mare decât restul populației. Mai mult, s-a arătat că, dacă i se permite să crească, această subpopulație a restabilit subpopulația originală de celule, susținând teoria că acesta este un proces stocastic, reversibil. Un alt nivel la care stochasticitatea poate fi importantă este în procesul de apoptoză și auto-reînnoire. În acest caz, microambientul hematopoietic predomină asupra unora dintre celule pentru a supraviețui și a altora, pe de altă parte, pentru a efectua apoptoză și a muri. Prin reglarea acestui echilibru între diferite tipuri de celule, măduva osoasă poate modifica cantitatea de celule diferite care urmează să fie produse în cele din urmă.

Factori de creștere

Diagrama care include unele dintre citokinele importante care determină ce tip de celule sanguine vor fi create. SCF = factor de celule stem ; Tpo = Trombopoietină ; IL = Interleukin ; GM-CSF = factor de stimulare a macrofagelor-coloniei granulocitare ; Epo = Eritropoietină ; M-CSF = factor de stimulare a macrofagelor-colonie ; G-CSF = factor de stimulare a coloniei de granulocite ; SDF-1 = Factor derivat din celula stromală-1 ; Ligand FLT-3 = ligand tirozin kinază 3 de tip FMS; TNF-a = Factor de necroză tumorală-alfa ; TGFβ = Factor beta de creștere transformator

Producția de celule roșii și albe din sânge este reglementată cu mare precizie la oamenii sănătoși, iar producția de leucocite este crescută rapid în timpul infecției. Proliferarea și autoînnoirea acestor celule depind de factorii de creștere. Unul dintre jucătorii cheie în auto-reînnoire și dezvoltarea celulelor hematopoietice este factorul de celule stem (SCF), care se leagă de receptorul c-kit de pe HSC. Absența SCF este letală. Există alți factori importanți de creștere a glicoproteinelor care reglează proliferarea și maturarea, cum ar fi interleukinele IL-2 , IL-3 , IL-6 , IL-7 . Alți factori, denumiți factori de stimulare a coloniilor (LCR), stimulează în mod specific producția de celule angajate. Trei LCR sunt LCR granulocit-macrofag (GM-CSF), LCR granulocit (G-CSF) și LCR macrofag (M-CSF). Acestea stimulează formarea granulocitelor și sunt active fie asupra celulelor progenitoare, fie asupra celulelor produsului final.

Este necesară eritropoietina pentru ca o celulă progenitoare mieloidă să devină eritrocit. Pe de altă parte, trombopoietina face ca celulele progenitoare mieloide să se diferențieze de megacariocite ( celule care formează trombocite ). Diagrama din dreapta oferă exemple de citokine și celulele sanguine diferențiate la care dau naștere.

Factori de transcriere

Factorii de creștere inițiază căi de transducție a semnalului , care duc la activarea factorilor de transcripție . Factorii de creștere determină rezultate diferite în funcție de combinația de factori și de stadiul de diferențiere al celulei. De exemplu, expresia pe termen lung a PU.1 are ca rezultat angajamentul mieloid, iar inducerea pe termen scurt a activității PU.1 duce la formarea de eozinofile imature. Recent, sa raportat că factorii de transcripție, cum ar fi NF-κB, pot fi reglați de microARN (de exemplu, miR-125b) în hematopoieză.

Primul jucător cheie de diferențiere de la HSC la un progenitor multipotent (MPP) este factorul de transcripție a proteinei de legare a amplificatorului CCAAT α ( C / EBP α). Mutațiile din C / EBPα sunt asociate cu leucemie mieloidă acută . Din acest moment, celulele se pot diferenția fie de-a lungul liniei eritroide-megacariocite, fie de linia limfoidă și mieloidă, care au un progenitor comun, numit progenitor multipotent inițiat cu limfoide. Există doi factori principali de transcriere. PU.1 pentru descendența eritroidei-megacariocite și GATA-1 , ceea ce duce la un progenitor multipotent inițiat cu limfoide.

Alți factori de transcripție includ Ikaros ( dezvoltarea celulelor B ) și Gfi1 (promovează dezvoltarea Th2 și inhibă Th1) sau IRF8 ( bazofile și mastocite ). În mod semnificativ, anumiți factori determină răspunsuri diferite în diferite stadii ale hematopoiezei. De exemplu, CEBPα în dezvoltarea neutrofilelor sau PU.1 în dezvoltarea monocitelor și a celulelor dendritice. Este important de reținut că procesele nu sunt unidirecționale: celulele diferențiate pot recâștiga atributele celulelor progenitoare.

Un exemplu este factorul PAX5 , care este important în dezvoltarea celulelor B și asociat cu limfoame. În mod surprinzător, șoarecii knock-out condiționat pax5 au permis celulelor B mature periferice să se diferențieze de progenitorii timpurii ai măduvei osoase. Aceste descoperiri arată că factorii de transcripție acționează ca îngrijitori ai nivelului de diferențiere și nu numai ca inițiatori.

Mutațiile factorilor de transcripție sunt strâns legate de cancerele de sânge, cum ar fi leucemia mieloidă acută (LMA) sau leucemia limfoblastică acută (LLA). De exemplu, se știe că Ikaros este regulatorul a numeroase evenimente biologice. Mouse - uri cu nici Ikaros lipsa de celule B , natural killer si celulele T . Ikaros are șase domenii de degete de zinc , patru sunt domenii de legare ADN conservate și două sunt pentru dimerizare . Constatarea foarte importantă este că diferitele degete de zinc sunt implicate în legarea la un loc diferit din ADN și acesta este motivul efectului pleiotrop al Ikaros și al implicării diferite în cancer, dar în principal sunt mutații asociate cu pacienții cu BCR-Abl și este un marker prognostic prost. .

Alte animale

La unele vertebrate , hematopoieza poate apărea oriunde există o stromă slabă de țesut conjunctiv și aport lent de sânge, cum ar fi intestinul , splina sau rinichii .

Vezi si

Referințe

Lecturi suplimentare

linkuri externe