Hematopoies - Haematopoiesis

Diagram som visar utvecklingen av olika blodkroppar från hematopoetisk stamcell till mogna celler

Hematopoes ( / h ɪ ˌ m æ t oʊ p ɔɪ Î s ɪ s , h jag m ə t oʊ -, ˌ h ɛ m ə - / , från grekiska αἷμα , 'blod' och ποιεῖν 'för att göra', också hematopoiesis på amerikansk engelska; ibland även h (a) emopoiesis ) är bildandet av blodcellkomponenter . Alla cellulära blodkomponenter härrör från hematopoetiska stamceller . I en frisk vuxen person, ungefär 10 11 -10 12 nya blodceller produceras dagligen för att bibehålla steady state-nivåer i den perifera cirkulationen.

Bearbeta

Hematopoetiska stamceller (HSC)

Huvudartikel: Hematopoetisk stamcell

Hematopoetiska stamceller (HSC) finns i benets medulla ( benmärg ) och har den unika förmågan att ge upphov till alla de olika mogna blodkroppstyperna och vävnaderna. HSC är självförnyande celler: när de differentieras kvarstår åtminstone några av deras dotterceller som HSC, så poolen av stamceller är inte utarmad. Detta fenomen kallas asymmetrisk division. De andra döttrarna till HSC ( myeloida och lymfoida stamceller) kan följa någon av de andra differentieringsvägarna som leder till produktion av en eller flera specifika typer av blodceller, men som inte kan förnya sig. Poolen av förfäder är heterogen och kan delas in i två grupper; långsiktigt självförnyande HSC och endast övergående självförnyande HSC, även kallat korttidsfrister. Detta är en av de viktigaste processerna i kroppen.

Celltyper

Alla blodkroppar är indelade i tre släktlinjer.

Granulopoiesis (eller granulocytopoiesis) är hematopoes av granulocyter, förutom mastceller som är granulocyter men med en extramedullär mognad.

Megakaryocytopoiesis är hematopoes av megakaryocyter.

Terminologi

Mellan 1948 och 1950 utfärdade kommittén för förtydligande av nomenklaturen för celler och sjukdomar i blodet och blodbildande organ rapporter om blodcellernas nomenklatur. En översikt över terminologin visas nedan, från tidigaste till sista utvecklingsstadiet:

  • [rot] sprängning
  • pro [root] cyte
  • [root] cyte
  • meta [root] cyte
  • moget cellnamn

Roten för erytrocytkolonibildande enheter (CFU-E) är "rubri", för granulocyt-monocytkolonibildande enheter (CFU-GM) är "granulo" eller "myelo" och "mono", för lymfocytkolonibildande enheter (CFU-L) är "lymfo" och för megakaryocytkolonibildande enheter (CFU-Meg) är "megakaryo". Enligt denna terminologi skulle stadierna för bildning av röda blodkroppar vara: rubriblast, prorubricyte, rubricyte, metarubricyte och erythrocyt. Följande nomenklatur verkar dock för närvarande vara den vanligaste:

Utskott "lymfo" "rubri" "granulo" eller "myelo" "mono" "megakaryo"
Härstamning Lymfoid Myeloid Myeloid Myeloid Myeloid
CFU CFU-L CFU-GEMM → CFU-E CFU-GEMM → CFU-GM → CFU-G CFU-GEMM → CFU-GM → CFU-M CFU-GEMM → CFU-Meg
Bearbeta lymfocytopoies erytropoes granulocytopoiesis monocytopoiesis trombocytopoies
[rot] sprängning Lymfoblast Proerythroblast Myeloblast Monoblast Megakaryoblast
pro [root] cyte Prolymfocyt Polykromatofil erytrocyt Promyelocyt Promonocyt Promegakaryocyt
[root] cyte - Normoblast Eosino / neutro / basofil myelocyt Megakaryocyt
meta [root] cyte Stor lymfocyt Retikulocyt Eosinofil/neutrofil/basofil metamyelocyt , eosinofil/neutrofil/basofil bandcell Tidig monocyt -
moget cellnamn Liten lymfocyt Erytrocyt granulocyter ( Eosino / neutro / basofil ) Monocyt trombocyter ( trombocyter )

Osteoklaster uppstår också från hemopoietiska celler från monocyt-/neutrofillinjen, särskilt CFU-GM.

Plats

Huvudartikel: Hematopoietiskt system
Hematopoesplatser (mänskliga) under pre- och postnatala perioder

Vid utveckling av embryon sker blodbildning i aggregat av blodceller i äggula, kallade blodöar . När utvecklingen går framträder blodbildning i mjälten , levern och lymfkörtlarna . När benmärg utvecklas antar det så småningom uppgiften att bilda de flesta blodkropparna för hela organismen. Mognad, aktivering och viss spridning av lymfoida celler sker emellertid i mjälten, tymus och lymfkörtlar. Hos barn förekommer hematopoies i märgen på de långa benen som lårbenet och skenbenet. Hos vuxna förekommer det främst i bäckenet, kraniet, kotorna och bröstbenet.

Extramedullary

I vissa fall kan levern, tymus och mjälte återuppta sin hematopoetiska funktion om det behövs. Detta kallas extramedullary hematopoes . Det kan orsaka att dessa organ ökar i storlek avsevärt. Under fostrets utveckling, eftersom ben och därmed benmärgen utvecklas senare, fungerar levern som det främsta hematopoetiska organet. Därför förstoras levern under utvecklingen. Extramedullary hematopoiesis och myelopoiesis kan ge leukocyter vid hjärt -kärlsjukdomar och inflammation under vuxen ålder. Spleniska makrofager och vidhäftningsmolekyler kan vara involverade i reglering av extramedullär myeloid cellgenerering vid kardiovaskulär sjukdom .

Mognande

Mer detaljerat och omfattande diagram som visar utvecklingen av olika blodkroppar hos människor.
  • De morfologiska egenskaperna hos hematopoetiska celler visas i en Wrights fläck, May-Giemsa-fläck eller May-Grünwald-Giemsa-fläck. Alternativa namn på vissa celler anges mellan parenteser.
  • Vissa celler kan ha mer än ett karakteristiskt utseende. I dessa fall har mer än en representation av samma cell inkluderats.
  • Tillsammans utgör monocyten och lymfocyterna agranulocyterna, till skillnad från granulocyterna (basofil, neurtofil och eosinofil) som produceras under granulopoiesis.
  • B., N. och E. står för Basofil, Neutrofil respektive Eosinofil - som i Basofil promyelocyt. För lymfocyter är T och B faktiska beteckningar.
  1. Den polykromatiska erytrocyt (retikulocyt) till höger visar sitt karakteristiska utseende när den färgas med metylenblått eller Azure B.
  2. Erytrocyt till höger är en mer exakt bild av dess utseende i verkligheten när det ses genom ett mikroskop.
  3. Andra celler som kommer från monocyten: osteoklast, mikroglia (centrala nervsystemet), Langerhans -cell (epidermis), Kupffer -cell (lever).
  4. För tydlighetens skull delas T- och B-lymfocyten upp för att bättre indikera att plasmacellen kommer från B-cellen. Observera att det inte är någon skillnad i utseendet på B- och T-celler om inte specifik färgning appliceras.

När en stamcell mognar genomgår den förändringar i genuttryck som begränsar de celltyper som den kan bli och flyttar den närmare en specifik celltyp ( celldifferentiering ). Dessa förändringar kan ofta spåras genom att övervaka närvaron av proteiner på cellens yta. Varje successiv förändring flyttar cellen närmare den slutliga celltypen och begränsar ytterligare dess potential att bli en annan celltyp.

Bestämning av cellöden

Två modeller för hematopoes har föreslagits: determinism och stokastisk teori. För stamcellerna och andra odifferentierade blodkroppar i benmärgen förklaras bestämningen generellt av determinismsteorin om hematopoiesis och säger att kolonistimulerande faktorer och andra faktorer i den hematopoetiska mikromiljön bestämmer cellerna att följa en viss celldifferentieringsväg. Detta är det klassiska sättet att beskriva hematopoes. I stokastisk teori differentierar odifferentierade blodkroppar till specifika celltyper genom slumpmässighet. Denna teori har stötts av experiment som visar att inom en population av mushematopoetiska stamceller, underliggande stokastiska variationer i fördelningen av Sca-1 , en stamcellsfaktor , delar upp befolkningen i grupper som uppvisar varierande celldifferentieringshastigheter . Till exempel, under påverkan av erytropoietin (en erytrocyt-differentieringsfaktor), differentierades en subpopulation av celler (enligt definitionen av nivåerna av Sca-1) till erytrocyter med en sju gånger högre hastighet än resten av befolkningen. Dessutom visade det sig att om den fick växa återupprättade denna subpopulation den ursprungliga subpopulationen av celler, vilket stödde teorin om att detta är en stokastisk, reversibel process. En annan nivå där stokasticitet kan vara viktigt är i processen med apoptos och självförnyelse. I detta fall råder den hematopoetiska mikromiljön på att vissa av cellerna överlever och vissa å andra sidan för att utföra apoptos och dö. Genom att reglera denna balans mellan olika celltyper kan benmärgen förändra mängden olika celler som slutligen ska produceras.

Tillväxtfaktorer

Diagram med några av de viktiga cytokiner som avgör vilken typ av blodceller som kommer att skapas. SCF = Stamcellfaktor ; Tpo = Trombopoietin ; IL = interleukin ; GM-CSF = Granulocyt Makrofag-kolonistimulerande faktor ; Epo = Erytropoietin ; M-CSF = Makrofag-kolonistimulerande faktor ; G-CSF = Granulocyt-kolonistimulerande faktor ; SDF-1 = Stromal cell-härledd faktor-1 ; FLT-3-ligand = FMS-liknande tyrosinkinas 3-ligand; TNF-a = Tumörnekrosfaktor-alfa ; TGFp = Transformerande tillväxtfaktor beta

Röda och vita blodkroppar produceras med stor precision hos friska människor, och produktionen av leukocyter ökar snabbt under infektion. Spridningen och självförnyelsen av dessa celler beror på tillväxtfaktorer. En av de viktigaste aktörerna för självförnyelse och utveckling av hematopoetiska celler är stamcellsfaktor (SCF), som binder till c-kit-receptorn på HSC. Frånvaron av SCF är dödlig. Det finns andra viktiga glykoproteintillväxtfaktorer som reglerar spridning och mognad, såsom interleukiner IL-2 , IL-3 , IL-6 , IL-7 . Andra faktorer, kallade kolonistimulerande faktorer (CSF), stimulerar specifikt produktionen av engagerade celler. Tre CSF är granulocyt-makrofag CSF (GM-CSF), granulocyt CSF (G-CSF) och makrofag CSF (M-CSF). Dessa stimulerar granulocytbildning och är aktiva på antingen stamceller eller slutproduktceller.

Erytropoietin krävs för att en myeloid stamcell ska bli en erytrocyt. Å andra sidan gör trombopoietin att myeloiska stamceller differentieras till megakaryocyter ( trombocytbildande celler). Diagrammet till höger ger exempel på cytokiner och de differentierade blodkropparna som de ger upphov till.

Transkriptionsfaktorer

Tillväxtfaktorer initierar signaltransduktionsvägar , vilket leder till aktivering av transkriptionsfaktorer . Tillväxtfaktorer framkallar olika resultat beroende på kombinationen av faktorer och cellens differentieringsstadium. Till exempel leder långtidsuttryck av PU.1 till myeloiskt engagemang, och kortsiktig induktion av PU.1-aktivitet leder till bildandet av omogna eosinofiler. Nyligen rapporterades att transkriptionsfaktorer såsom NF-KB kan regleras av mikroRNA (t.ex. miR-125b) vid hematopoes.

Den första nyckelspelaren för differentiering från HSC till en multipotent progenitor (MPP) är transkriptionsfaktor CCAAT-förstärkare bindande protein α ( C/EBP α). Mutationer i C/EBPα är associerade med akut myeloid leukemi . Från denna punkt kan celler antingen differentieras längs Erythroid-megakaryocytlinjen eller lymfoid- och myeloidlinjen, som har gemensam stamfader, kallad lymfoid-primad multipotent stamfader. Det finns två huvudtranskriptionsfaktorer. PU.1 för erytroid-megakaryocytlinje och GATA-1 , vilket leder till en lymfoid-primad multipotent stamfader.

Andra transkriptionsfaktorer inkluderar Ikaros ( B -cellutveckling ) och Gfi1 (främjar Th2 -utveckling och hämmar Th1) eller IRF8 ( basofiler och mastceller ). Vissa faktorer framkallar signifikant olika svar i olika stadier i hematopoiesen. Till exempel CEBPα vid neutrofilutveckling eller PU.1 i monocyter och dendritisk cellutveckling. Det är viktigt att notera att processer inte är enriktade: differentierade celler kan återfå attribut för stamceller.

Ett exempel är PAX5 -faktor , som är viktig för B -cellutveckling och associerad med lymfom. Överraskande tillät pax5-villkorliga knock-out-möss att perifera mogna B-celler kunde avdifferentieras till tidiga benmärgsfäder. Dessa fynd visar att transkriptionsfaktorer fungerar som vårdare av differentieringsnivå och inte bara som initiativtagare.

Mutationer i transkriptionsfaktorer är tätt kopplade till blodcancer, såsom akut myeloid leukemi (AML) eller akut lymfoblastisk leukemi (ALL). Till exempel är Ikaros känt för att vara regulator för många biologiska händelser. Möss utan Ikaros saknar B -celler , Natural killer och T -celler . Ikaros har sex zinkfingerdomäner , fyra är bevarade DNA-bindande domäner och två är för dimerisering . Mycket viktigt fynd är att olika zinkfingrar är involverade i bindning till olika platser i DNA och detta är orsaken till pleiotropisk effekt av Ikaros och olika engagemang i cancer, men främst är mutationer associerade med BCR-Abl- patienter och det är dålig prognostisk markör .

Andra djur

Hos vissa ryggradsdjur kan hematopoes uppstå varhelst det finns ett löst stroma av bindväv och långsam blodtillförsel, såsom tarmen , mjälten eller njuren .

Se även

Referenser

Vidare läsning

externa länkar