HEMOPOESA Periody krvetvorby, kmenové a progenitorové buňky; regulace hemopoesy Ústav histologie a embryologie MUDr. Radomíra Vagnerová, CSc. Předmět: Obecná histologie a obecná embryologie – B02241 Přednášky 2. paralelka 18. a 19. 11. 2013 Přednášková presentace je určena výhradně pro osobní studium studentů 1. LF UK
PERIODY HEMOPOESY Mesoblastová perioda od 3. týdne do 3. měsíce prenatálního vývoje krevní ostrůvky v extraembryonálním mesodermu žloutkového váčku a později v mesenchymu embrya Hemangioblasty - společné prekursory endotelových i krevních buněk (jejich vznik indukuje růstový faktor cévního endotelu VEGF -vascular endothelial growth factor)
Hemopoetické kmenové buňky - dočasná populace Angioblasty – prekursory endotelových buněk mesoderm (mesenchym)
endotel
extraembryonální mesoderm
hemangioblasty
angioblasty hemopoetické kmenové buňky
primitivní krvinky
entoderm žloutkového váčku Larsen´s Human Embryology, Schoenwolf et al., 2009
Hepatolienální perioda mezi 2. a 8. měsícem nitroděložního vývoje - diferenciace krvinek v játrech (hlavní krvetvorný orgán) a ve slezině Definitivní hemopoetické kmenové buňky (šipka) - vznikají v mesenchymu okolo aorty v úrovni plica urogenitalis - AGM oblast (aortic-gonad-mesonephros region) - osídlují játra - hlavní fetální hemopoetický orgán - později se dostávají do kostní dřeně vyvíjejících se kostí - definitivní krvetvorná tkáň
Imunocytochemický průkaz hemopoetických kmenových buněk ve ventrální stěně dorsální aorty AGM oblasti 35denního lidského embrya. Larsen´s Human Embryology, Schoenwolf et al., 2009
fetální erytrocyty
Fetální játra - hemopoesa J.B. Kerr, Functional Histol, 2010
Dřeňová (medulární) perioda - od 4. měsíce prenatálního vývoje probíhá hemopoesa v kostní dřeni, kde pokračuje po narození
krevní sinusoidy (cirkulující a novotvořené buňky)
hemopoetická tkáň (vývojová stádia krevních buněk a trombocytů)
megakaryocyty J.B. Kerr, Functional Histol, 2010
HEMOPOESA
JÁTRA
KOSTNÍ DŘEŇ
ŽLOUTKOVÝ VÁČEK
SLEZINA
Schéma: Histology, Rossa, Pawlina, 2006
měsíce těhotenství
porod
KOSTNÍ DŘEŇ • STROMA – retikulární vazivo • HEMOPOETICKÉ BUŇKY pluripotentní kmenové buňky (HKB) progenitorové buňky vývojová stádia krevních buněk a trombocytů
• MAKROFÁGY • ADIPOCYTY (žlutá kostní dřeň) • KREVNÍ FENESTROVANÉ KAPILÁRY (sinusoidy)
Červená kostní dřeň - hemopoeticky aktivní tkáň (proliferace a diferenciace krevních buněk)
Výskyt - epifysy humeru a femuru, těla obratlů, sternum, žebra, lopatky, lopaty kosti kyčelní, kosti lebky
Žlutá kostní dřeň - hemopoeticky neaktivní tkáň převládají adipocyty (tukové buňky), postupně dojde ke kompletní přestavbě v tukovou tkáň Výskyt - dřeňová dutina dlouhých kostí u dospělých Za určitých podmínek (velká ztráta krve) má žlutá kostní dřeň schopnost diferencovat se opět v červenou kostní dřeň (rezervní kostní dřeň)
Kostní dřeň Vyplňuje prostory mezi trámci spongiosní kosti Stroma - retikulární vazivo - retikulární buňky (specializované fibroblasty) - produkují cytokiny a další růstové faktory
- síť retikulárních vláken Makrofágy - fagocytosa nezralých apoptotických buněk a produkce cytokinů Ostrůvky hemopoetických (H) a zralých buněk Krevní sinusoidy (S) - velké fenestrace, nesouvislá lamina basalis, nesouvislá vrstva výběžků retikulárních buněk a retikulárních vláken kost
endost
adipocyty
arterie
ČERVENÁ KOSTNÍ DŘEŇ
ŽLUTÁ KOSTNÍ DŘEŇ
J.B. Kerr, Functional Histol, 2010
HEMOPOEZA probíhá výhradně v extravazálním prostoru kostní dřeně
• ERYTROPOESA - vývoj erytrocytů • LEUKOPOESA - vývoj leukocytů GRANULOPOESA – MYELOIDNÍ ŘADA vývoj granulocytů (polymorfonukleárů) AGRANULOPOESA – LYMFOIDNÍ ŘADA vývoj agranulocytů – LYMFOPOESA MONOPOESA
• TROMBOCYTOPOESA - vývoj trombocytů
PŮVOD KREVNÍCH BUNĚK Odvozeny z jedné populace pluripotentních hemopoetických kmenových buněk HKB (dají se izolovat z pupečníkové krve, fetálních jater, fetální a dospělé kostní dřeně) - nediferencované buňky, schopné celoživotního obnovování Dalšími mitózami se HKB dělí a vlivem cytokinů - hemopoetických růstových (diferenciačních) faktorů - CSF (colony stimulating factors) se diferencují ve dvě hlavní kolonie - CFU (-colony forming units)
multipotentních progenitorových buněk - multipotentní myeloidní progenitorové buňky (CMP) pro erytrocyty, granulocyty, monocyty a megakaryocyty
- multipotentní lymfoidní progenitorové buňky (CLP) pro lymfocyty(T, B) a pro NK buňky (natural killer cells) Při studiu hemopoesy in vitro v tkáňových kulturách byly progenitorové buňky popsané jako kolonie formující jednotky (CFU). Opakované dělení těchto buněk je stimulováno cytokiny (colony stimulating factors, poetiny, interleukiny)
Oligopotentní (bipotentní) progenitorové buňky - linie buněk určující diferenciaci dvou typů buněk - pro megakaryocyty a erytrocyty (MEP) - pro granulocyty a monocyty (GMP), event. dendritické buňky (antigen prezentující buňky)
Unipotentní progenitorové buňky Buňky, určující vývojové řady jednotlivých typů krevních elementů - progenitory erytrocytů-ErP, megakaryocytů-MGP, monocytů-MoP, eosinofilů-EoP, basofilů a heparinocytů-BMCP, neutrofilů-NoP,
Prekursorové buňky - vykazují zřetelné specifické morfologické znaky, rozlišitelné na nátěru z kostní dřeně proerytroblast, myeloblast, monoblast, lymfoblast, megakaryoblast
PLURIPOTENTNÍ HEMOPOETICKÁ KMENOVÁ BUŇKA (HKB) MULTIPOTENTNÍ PROGENITOROVÁ MYELOIDNÍ BUŇKA (CMP)
MULTIPOTENTNÍ PROGENITOROVÁ LYMFOIDNÍ BUŇKA (CLP) oligopotentní progenitorová buňka (monocyty a granulocyty)
oligopotentní progenitorová buňka (erytrocyty a megakaryocyty) unipotentní progenitorové b.
ErP
MGP
MoP
EoP
periferní krev
ery
NP progenitor dendritických buněk
prekursorové buňky proerytroblast
BaP
Progenitor NK
Eo megakaryoblast
monoblast
Ba myeloblast
B-lymfoblast T-lymfoblast
N
megakaryocyt Mo
Eo
Ba
B-ly
N
T-ly
NK
T-ly
NK
trombocyty progenitor heparinocytů (slezina)
pojiva - vazivo vývojová řada
makrofág
erytrocytů, megakaryocytů
Eo
heparinocyt
neutrofil
dendrit. b.
monocytů, granulocytů, heparinocytů, dendritických buněk
Plasm.b.
lymfocytů Schéma: Histology, Ross, Pawlina, 2011
Řízení a regulace krvetvorby Regulační mechanismy - proliferace - diferenciace - dozrávání buněk - apoptosy
Cytokiny - většinou produkované retikulárními buňkami, - v ledvinách – ERYTROPOETIN - v játrech – TROMBOPOETIN - hemopoetické růstové (diferenciační) faktory - CSF (colony stimulating factors) produkované CFU (colony forming unit)
- interleukiny - cirkulují v krvi, působí v malých koncentracích a váží se na specifické receptory jednotlivých cílových buněk
