Benmärg - Bone marrow
| Benmärg | |
|---|---|
.jpg) En del av benmärgsvävnad
( preussisk blåfärgad ) | |
| Detaljer | |
| Systemet | Hematopoetiskt system Immunsystem Lymfsystem |
| Identifierare | |
| Latin | Medulla ossium |
| Maska | D001853 |
| TA98 | A13.1.01.001 |
| TA2 | 388 |
| FMA | 9608 |
| Anatomisk terminologi | |
Benmärg är en halvfast vävnad som finns i de svampiga (även kända som cancellösa) delarna av ben . Hos fåglar och däggdjur är benmärg den primära platsen för produktion av nya blodkroppar (eller hematopoies ). Den består av hematopoetiska celler , fettmärg i fettmärken och stödjande stromaceller . Hos vuxna människor är benmärgen främst belägen i revbenen , kotorna , bröstbenet och benen i bäckenet . Benmärg omfattar cirka 5% av den totala kroppsmassan hos friska vuxna människor, så att en man som väger 73 kg (161 lbs) kommer att ha cirka 3,7 kg (8 lbs) benmärg.
Human märg producerar cirka 500 miljarder blodceller per dag, vilket ansluter sig till systemiska cirkulationen via permeabla kärlsinuskurvor inom märghålan . Alla typer av hematopoetiska celler, inklusive både myeloida och lymfoida linjer , skapas i benmärgen; lymfoidceller måste emellertid migrera till andra lymfoida organ (t.ex. tymus ) för att slutföra mognad.
Benmärgstransplantationer kan utföras för att behandla allvarliga sjukdomar i benmärgen, inklusive vissa former av cancer som leukemi . Flera typer av stamceller är relaterade till benmärg. Hematopoetiska stamceller i benmärgen kan ge upphov till hematopoetiska härstamningsceller, och mesenkymala stamceller , som kan isoleras från den primära kulturen av benmärgstroma, kan ge upphov till ben- , fett- och broskvävnad .
Strukturera
Märgens sammansättning är dynamisk, eftersom blandningen av cellulära och icke-cellulära komponenter (bindväv) skiftar med åldern och som svar på systemiska faktorer. Hos människor karakteriseras märg i allmänhet som "röd" eller "gul" märg ( latin : medulla ossium rubra , latin : medulla ossium flava , respektive) beroende på förekomsten av hematopoetiska celler vs fettceller . Även om de exakta mekanismerna som ligger till grund för märgreglering inte förstås, sker kompositionsförändringar enligt stereotypa mönster. Till exempel innehåller ett nyfött barns ben uteslutande hematopoietiskt aktiv "röd" märg, och det sker en progressiv omvandling till "gul" märg med åldern. Hos vuxna finns rödmärg huvudsakligen i det centrala skelettet , såsom bäckenet , bröstbenet , kraniet , revbenen , kotorna och scapulae , och finns variabelt i de proximala epifysiska ändarna på långa ben som lårbenet och humerus . Vid kronisk hypoxi kan kroppen omvandla gul märg tillbaka till rödmärg för att öka produktionen av blodkroppar.
Hematopoetiska komponenter
På cellnivå inkluderar den huvudsakliga funktionella komponenten i benmärg stamcellerna som är avsedda att mogna till blod och lymfoida celler. Mänsklig märg producerar cirka 500 miljarder blodkroppar per dag. Marrow innehåller hematopoetiska stamceller som ger upphov till de tre klasserna av blodceller som finns i cirkulation: vita blodkroppar (leukocyter), röda blodkroppar (erytrocyter) och trombocyter (trombocyter).
| Grupp | Celltyp | Genomsnittlig bråkdel |
referensintervall |
|---|---|---|---|
|
Myelopoetiska celler |
Myeloblaster | 0,9 | 0,2–1,5 |
| Promyelocyter | 3,3% | 2.1–4.1 | |
| Neutrofila myelocyter | 12,7% | 8.2–15.7 | |
| Eosinofila myelocyter | 0,8% | 0,2–1,3 | |
| Neutrofila metamyelocyter | 15,9% | 9,6–24,6 | |
| Eosinofila metamyelocyter | 1,2% | 0,4–2,2 | |
| Neutrofila bandceller | 12,4% | 9.5–15.3 | |
| Eosinofila bandceller | 0,9% | 0,2–2,4 | |
| Segmenterade neutrofiler | 7,4% | 6,0–12,0 | |
| Segmenterade eosinofiler | 0,5% | 0,0–1,3 | |
| Segmenterade basofiler och mastceller | 0,1% | 0,0–0,2 | |
|
Erytropoetiska celler |
Pronormoblaster | 0,6% | 0,2–1,3 |
| Basofila normoblaster | 1,4% | 0,5–2,4 | |
| Polykromatiska normoblaster | 21,6% | 17.9–29.2 | |
| Ortokromatisk normoblast | 2,0% | 0,4–4,6 | |
| Andra celltyper |
Megakaryocyter | <0,1% | 0,0-0,4 |
| Plasmaceller | 1,3% | 0,4-3,9 | |
| Retikulära celler | 0,3% | 0,0-0,9 | |
| Lymfocyter | 16,2% | 11.1-23.2 | |
| Monocyter | 0,3% | 0,0-0,8 |
Stroma
Den stroma av benmärgen omfattar alla vävnader som inte är direkt involverade i märgen primära funktion blodbildningen . Stromala celler kan vara indirekt involverade i hematopoiesis, vilket ger en mikromiljö som påverkar funktionen och differentieringen av hematopoetiska celler. Till exempel genererar de kolonistimulerande faktorer , som har en signifikant effekt på hematopoes . Celltyper som utgör benmärgstroma inkluderar:
- fibroblaster ( retikulär bindväv )
- makrofager , som särskilt bidrar till produktionen av röda blodkroppar , eftersom de levererar järn för hemoglobinproduktion .
- adipocyter (fettceller)
- osteoblaster (syntetiserar ben)
- osteoklaster (resorbera ben)
- endotelceller , som bildar sinusoiderna . Dessa härrör från endotelstamceller , som också finns i benmärgen.
Fungera
Mesenkymala stamceller
Benmärgstroma innehåller mesenkymala stamceller (MSC), som också är kända som märgstromceller. Dessa är multipotenta stamceller som kan differentieras till en mängd olika celltyper. MSC har visat sig differentieras, in vitro eller in vivo , till osteoblaster , kondrocyter , myocyter , märgadipocyter och betapankreas öar .
Benmärgsbarriär
De blodkärl i benmärgen utgör en barriär, inhibera omogna blodceller från att lämna märg. Endast mogna blodkroppar innehåller membranproteinerna , såsom aquaporin och glykoforin , som krävs för att fästa vid och passera blodkärlens endotel . Hematopoetiska stamceller kan också passera benmärgsbarriären och kan därmed skördas från blod.
Lymfatisk roll
Den röda benmärgen är ett nyckelelement i lymfsystemet , ett av de primära lymfoida organen som genererar lymfocyter från omogna hematopoetiska stamceller . Benmärgen och thymus utgör de primära lymfoida vävnaderna som är involverade i produktionen och tidigt urval av lymfocyter. Dessutom benmärgs utför en ventil för att -liknande funktionen förhindra backflöde av lymfvätska i det lymfatiska systemet.
Kompartmentalisering
Biologisk uppdelning är uppenbar i benmärgen, genom att vissa celltyper tenderar att aggregera i specifika områden. Till exempel tenderar erytrocyter , makrofager och deras föregångare att samlas kring blodkärl , medan granulocyter samlas vid benmärgens gränser.
Som mat
Djurbenmärg har använts i köket över hela världen i årtusenden, till exempel den berömda Milanese Ossobuco .
Klinisk signifikans
Sjukdom
Den normala benmärgsarkitekturen kan skadas eller förskjutas av aplastisk anemi , maligniteter som multipelt myelom eller infektioner som tuberkulos , vilket leder till en minskning av produktionen av blodceller och blodplättar. Benmärgen kan också påverkas av olika former av leukemi , som angriper dess hematologiska stamceller. Vidare kommer exponering för strålning eller kemoterapi att döda många av benmärgens snabbt delande celler och kommer därför att resultera i ett deprimerat immunsystem . Många av symptomen på strålningsförgiftning beror på skador som uppstår av benmärgscellerna.
För att diagnostisera sjukdomar som involverar benmärgen utförs ibland en benmärgsaspiration . Detta innebär vanligtvis att använda en ihålig nål för att förvärva ett prov av röd benmärg från iliumkammen under allmän eller lokalbedövning .
Tillämpning av stamceller inom terapin
Benmärgsstammade stamceller har ett brett spektrum av tillämpningar inom regenerativ medicin.
Imaging
Medicinsk bildbehandling kan ge en begränsad mängd information om benmärg. Vanliga filmröntgenstrålar passerar genom mjuka vävnader som märg och ger inte visualisering, även om eventuella förändringar i strukturen hos det associerade benet kan detekteras. CT -avbildning har något bättre kapacitet för att bedöma benmärgshålan, men med låg känslighet och specificitet. Till exempel är normal fet "gul" märg i vuxna långben med låg densitet (-30 till -100 Hounsfield -enheter), mellan subkutant fett och mjuk vävnad. Vävnad med ökad cellulär sammansättning, såsom normal "röd" märg eller cancerceller i medullärhålan kommer att mäta variabelt högre i densitet.
MR är mer känslig och specifik för bedömning av benkomposition. MR gör det möjligt att bedöma den genomsnittliga molekylära sammansättningen av mjukvävnader och ger därmed information om det relativa fettinnehållet i märgen. Hos vuxna människor är "gul" fettmärg den dominerande vävnaden i ben, särskilt i det (perifera) appendikulära skelettet . Eftersom fettmolekyler har en hög T1-relaxivitet visar T1-viktade bildsekvenser "gul" fettmärg som ljus (hyperintensiv). Vidare förlorar normal fettmärg signal på fettmättnadssekvenser, i ett liknande mönster som subkutant fett.
När "gul" fettmärg ersätts av vävnad med mer cellulär sammansättning, är denna förändring uppenbar som minskad ljusstyrka på T1-viktade sekvenser. Både normala "röda" märg- och patologiska märgsskador (såsom cancer) är mörkare än "gula" märg på T1-viktssekvenser, även om de ofta kan särskiljas genom jämförelse med MR-signalintensiteten hos intilliggande mjukvävnader. Normal "röd" märg är typiskt likvärdig eller ljusare än skelettmuskel eller intervertebral skiva på T1-viktade sekvenser.
Fettmärgsförändring, det omvända av rödmärgshyperplasi , kan uppstå vid normalt åldrande, även om det också kan ses med vissa behandlingar som strålbehandling . Diffus märg T1 -hypointensitet utan kontrastförbättring eller kortikal diskontinuitet tyder på omvandling av rödmärg eller myelofibros . Falskt normal märg på T1 kan ses med diffust multipelt myelom eller leukemisk infiltration när förhållandet vatten till fett inte är tillräckligt förändrat, vilket kan ses med tumörer av lägre kvalitet eller tidigare i sjukdomsprocessen.
Histologi
Benmärgsundersökning är den patologiska analysen av prover av benmärg som erhålls via biopsi och benmärgsaspiration. Benmärgsundersökning används vid diagnos av ett antal tillstånd, inklusive leukemi, multipelt myelom, anemi och pancytopeni . Benmärgen producerar cellens element i blodet, inklusive trombocyter , röda blodkroppar och vita blodkroppar . Även om mycket information kan hämtas genom att testa själva blodet (hämtat från en ven genom flebotomi ), är det ibland nödvändigt att undersöka källan till blodkropparna i benmärgen för att få mer information om hematopoiesis; detta är rollen som benmärgsaspiration och biopsi.
Förhållandet mellan myeloidserier och erytroidceller är relevant för benmärgsfunktionen och även för sjukdomar i benmärgen och perifert blod , såsom leukemi och anemi. Det normala förhållandet myeloid-till-erytroid är runt 3: 1; detta förhållande kan öka i myelogena leukemier , minska polycytemier och omvända i fall av talassemi .
Donation och transplantation
Vid en benmärgstransplantation avlägsnas hematopoetiska stamceller från en person och infunderas i en annan person ( allogen ) eller i samma person vid ett senare tillfälle ( autologt ). Om givaren och mottagaren är kompatibla kommer dessa infunderade celler att resa till benmärgen och initiera produktion av blodceller. Transplantation från en person till en annan utförs för behandling av allvarliga benmärgssjukdomar, såsom medfödda defekter, autoimmuna sjukdomar eller maligniteter. Patientens egen märg dödas först med läkemedel eller strålning , och sedan introduceras de nya stamcellerna. Före strålbehandling eller kemoterapi vid cancerfall skördas ibland några av patientens hematopoetiska stamceller och infunderas senare när behandlingen är klar för att återställa immunsystemet.
Benmärgsstamceller kan induceras att bli neurala celler för att behandla neurologiska sjukdomar och kan också potentiellt användas för behandling av andra sjukdomar, såsom inflammatorisk tarmsjukdom . År 2013, efter en klinisk prövning, föreslog forskare att benmärgstransplantation skulle kunna användas för att behandla HIV i samband med antiretrovirala läkemedel; det visade sig dock senare att hiv fanns kvar i testpersonernas kroppar.
Skörd
Stamcellerna skördas vanligtvis direkt från rödmärgen i höftbenet , ofta under narkos . Proceduren är minimalt invasiv och kräver inga sömmar efteråt. Beroende på givarens hälsa och reaktion på ingreppet kan själva skörden vara ett polikliniskt förfarande eller kräva 1-2 dagars återhämtning på sjukhuset.
Ett annat alternativ är att administrera vissa läkemedel som stimulerar frisättningen av stamceller från benmärgen till cirkulerande blod. En intravenös kateter sätts in i givarens arm och stamcellerna filtreras sedan ur blodet. Denna procedur liknar den som används vid blod- eller trombocytdonation. Hos vuxna kan benmärg också tas från bröstbenet , medan skenbenet ofta används när man tar prover från spädbarn. Hos nyfödda kan stamceller hämtas från navelsträngen .
Fossilt rekord
Det tidigaste fossiliserade beviset på benmärg upptäcktes 2014 i Eusthenopteron , en lobfisk som levde under Devon- perioden för cirka 370 miljoner år sedan. Forskare från Uppsala universitet och European Synchrotron Radiation Facility använde röntgensynkrotronmikrotomografi för att studera det fossiliserade inre av skelettets humerus och fann organiserade rörformade strukturer som liknar modern ryggradsdjur. Eusthenopteron är nära besläktat med de tidiga tetrapoderna , som i slutändan utvecklades till dagens landlevande däggdjur och ödlor .
Se även
- National Marrow Donor Program , en ideell organisation som driver ett register över frivilliga hematopoietiska cellgivare och navelsträngsblodsenheter i USA
- Gift of Life Marrow Registry , ett amerikanskt benmärgstransplantationsregister
Referenser
Vidare läsning
- Nature Bone Marrow Transplantation ( Nature Publishing Group ) - vetenskaplig specialisttidskrift med artiklar om benmärgsbiologi och klinisk användning.
- Cooper, B (2011). "Benmärgens ursprung som vårt blods fröbädd: från antiken till Osler -tiden" . Förfaranden vid Baylor University Medical Center . 24 (2): 115–8. doi : 10.1080/08998280.2011.11928697 . PMC 3069519 . PMID 21566758 .
- Wang J, Liu X, Lu H, Jiang C, Cui X, Yu L, Fu X, Li Q, Wang J (2015). "CXCR4 (+) CD45 (-) BMMNC-subpopulation är överlägsen opraktionerade BMMNC för skydd efter ischemisk stroke hos möss" . Brain Behav. Immun . 45 : 98–108. doi : 10.1016/j.bbi.2014.12.015 . PMC 4342301 . PMID 25526817 .