Суперфункции костного мозга человека

Основная гемопоэтическая ткань – это красный костный мозг располагается внутри трубчатых костей, но общая масса вещества около 5% веса тела. Количества достаточно для участия в работе во всех тканях организма.

Эритроциты переносят кислород, а лимфоциты и лейкоциты отвечают за удаление поврежденных тканей, нейтрализацию чужеродных агентов.

Внутрикостное расположение не позволяет клиническими способами верифицировать изменения при прохождении человеком комиссии, что затрудняет раннюю диагностику лейкозов, анемического синдрома. Для оценки состояния проводится инвазивная процедура – трепанобиопсия. Для получения материала требуется пунктирование трубчатой кости в участке локализации с проникновением внутрь.

Практическая значимость для здоровья человека костного мозга огромная – является источником кроветворения (гемопоэза) и созревания компонентов иммунной системы (иммунопоэз). Образование форменных элементов крови (лимфоцитов, лейкоцитов, эритроцитов) в течение месяца происходит несколько раз. Обновление кровеносной среды необходимо для предотвращения мутаций, ликвидации поврежденных эритроцитов, лейкоцитов.

Зачаток красного ростка происходит из общего предшественника, формирующего в последующем эритроцитарное, лейкоцитарное, тромбоцитарное направление. При лейкозах первичной стволовой клетки наблюдается нарушение образования всех трех разновидностей форменных элементов.

Какие функции выполняет

Расположение костного мозга – внутренняя центральная полость трубчатых и некоторые свободные пространства плоских костей, позвонки, пространства костей таза. При описании, как выглядит костный мозг, следует отметить некоторые отличия между строением вещества в разных костях. Не существует также четкой градации между красным и желтым костным мозгом. Границы условны и определяют степень накопления адипоцитов.

Недооценка органа приводит к печальным последствиям, так как при патологии высоки шансы летального исхода.

Для чего нужен этот орган:

1. Поставщик новых эритроцитов, лейкоцитов;
2. Создатель комплекса клеток для защиты от инфекций, чужеродных белков.

Отсутствие других аналогов и органов компенсации делает структуры важной для ежедневной жизнедеятельности человека. Эритроциты образуются в крови каждый день. Часть стареющих компонентов перерабатывается селезенкой с выделением железа, некоторых других веществ, используемых организмом для повторного создания эритроцитов.

Обновление гранулоцитарных лейкоцитов происходит в среднем через каждые 2 недели, поэтому поддерживается оптимальное функционирование иммунитета. При острых интоксикациях, инфекциях процесс ускоряется, так как для нейтрализации чужеродного агента может потребоваться весь путь клеток белого ряда. Способность к восстановлению определяется содержанием гемопоэтических компонентов. На кроветворение влияет также состояние стромальных элементов, участвующих в регуляции образования форменных элементов стволовыми клетками. Макрофагальный ряд участвует в нейтрализации чужеродных факторов.

Морфологическая структура костного мозга

По классическому представлению морфологическая структура костного мозга – это строма и кроветворные элементы. Между компонентами существует определенная взаимосвязь с системной регуляцией.

При аномалиях стромы или кроветворной ткани возникают дефекты кроветворения. Зачатки гемопоэза формируются из ростковых зон – эритроцитарной, тромбоцитарной, лейкоцитарной. Стволовые клетки продуцируют новые форменные элементы. Вне костного мозга физиологически встречаются только созревшие формы. При наличии бластов в общем анализе крови врачи подозревают рак крови. Физиологически родоначальники клеточного состава не появляются в крови, а проходят дифференцировку внутри костномозгового канала. Процесс контролируется множеством гемопоэтических соединений, взаимодействие которых учеными четко не объясняется.

Красный костный мозг имеет твердую структуру, темный оттенок, что может визуализироваться под микроскопом. Средняя масса структуры – 2-4 килограмма, что составляет 3-6% веса тела человека.

При морфологическом анализе внутри кости прослеживается общий зачаток для последующего формирования отдельных элементов мегакариоцитарного, эритроидного, гранулоцитарного ряда. Костномозговая строма и окружение кроветворных клеток формируется ретикулярной тканью, адвентициальными, эндотелиальными, остеогенными клетками, макрофагами.

Под микроскопом хорошо отслеживать ретикулярные клетки костномозгового вещества, имеющие длинные отростки. Назначение – образование коллагеновых волокон, микрофибриллярного белка, проэластина, проколлагена. Элементы создают каркас для последующего образования окружения кроветворных ростков, состоящего из коллагена, эластина, белковых включений, стромальных клеток, выделяющих необходимые химические соединения для регулировки процесса кроветворения.

Самая большая концентрация клеток роста локализуется по периферии внутренней части кости, состоящей из соединительной ткани. Примерно в 3 раза концентрация клеточных структур здесь больше, чем в центральной части.

Жировые клетки составляют каркас для гемопоэтической ткани. Мелкие внутрикостные капилляры обогащены эндотелием, регулирующим сокращения под влиянием гемопоэтинов. Клетки эндотелия участвуют в образовании крови, синтезе коллагеновых волокон. Эндотелиальные элементы выстилают сосудистые синусы.

Макрофаги костного мозга характеризуются большим перечнем форм, способных выделять целый ряд веществ для выполнения разных биохимических реакций – интерфероны, эритропоэтины, простагландины. Каждое соединение имеет собственную биохимическую активность. Макрофаги костномозгового вещества имеют длинные отростки, проникающие сквозь сосудистый эндотелий. Таким способом макрофаги выполняют полезные задачи, необходимые для оптимального процесса кроветворения. Есть практические исследования, указывающие на участки макрофагальных рядов в процессе образования гликопротеинов, протеогликанов. Доказано, что структуры могут преобразоваться в другую разновидность под влиянием определенных цитокинов.

Развитие костномозгового вещества происходит на втором месяце развития, когда в ключице эмбриона появляются первые зачатки. На 4 месяце костномозговая структура прослеживается в трубчатых костях конечностях, плоских костях.

Остеобластические очаги обеспечивают выполнение остеогенной функции, создают среду для дифференциации кроветворного ростка. Адипоциты (жировые клетки) образуются на 36 неделе развития зародыша, когда возникают участки кроветворения в эпифизарных частях костей.

В структуре костного мозга содержится максимальное количество стволовых клеток, превышающих остальные разновидности. Костномозговая ткань содержит 2 основные ткани – кроветворная, ретикулярная. Типичная локализация костного мозга в ребрах, грудине, позвоночнике.

Стволовые клетки выполняют регенераторную роль, которая обеспечивает организм необходимыми форменными элементами крови. Примерно 50% основного веса костномозгового вещества составляет скопление кроветворных сосудов, обеспечивающих оптимальное обеспечение тканей кислородом, химическим веществом. Пористая структура сосудистой стенки формирует условия для проникновения внутрь питательных веществ.

Желтый костный мозг отличается от красного содержанием большого числа жировых клеток. Обычно эта структура не выполняет кроветворную функцию. Включается в процесс гемопоэза после интенсивного кровотечения, когда происходит большая потеря крови, а красный костный мозг не справляется с задачами.

Увеличение количества желтого костного мозга прослеживается в центральной части кости у людей пожилого возраста. Чем больше лет, тем больше внутрикостных адипоцитов. Жировые скопления вытесняют функциональные элементы, что уменьшается резервные возможности человека по поддержанию гемопоэза.

За что отвечает костный мозг

Кроме поддержания процесса кроветворения в физиологическом состоянии костный мозг отвечает за ряд других важных функций – контроль пула красных и белых форменных элементов крови, отслеживание активности лимфатической системы, предотвращение быстрой потери эритроцитов при массивном кровоизлиянии.

Другие функции красного костного мозга:

• Непрерывная регулировка и создание молодых кровяных клеток;
• Ежедневное обновление погибших и устаревших структурных компонентов;
• Создание защитных комплексов при проникновении в кровь инородных частиц, бактерий;
• Дифференцировка собственных и чужеродных клеток;
• Красный костный мозг контролирует отсутствие собственных опухолевых клеток.

Все описанные функции характерны для физического состояния системы кроветворения. При патологии работа ткани искажается, что приводит к развитию патологических состояний, в том числе рака крови.

Как выглядит костный мозг – клеточный состав

Секреторную и механическую функцию выполняют ретикулярные клетки, участвующие в выработке проэластина, и коллагена. Данные факторы формируют окружение, необходимое для оптимальной работы стволовых клеток.

Остеогенные клетки – остеобласты вырабатывают факторы роста, контролирующие гемопоэз. Родоначальником системы остеогенеза являются специализированные макрофаги, подвергающиеся дифференцировке.

Максимальное скопление остеобластов наблюдается в эндосте, возле которого происходит интенсивное образование форменных элементов из стволовых клеток. Биопсия показывает трехкратное увеличение красных кроветворных зачатков, располагающихся вблизи эндоста.

Адвентициальный клеточный состав располагается поверх сосудов и способен сокращаться под влиянием регулирующих веществ – гемопоэтины.

Количество жировых клеток определяет дифференцировку костного роста между желтым и красным видом.

Эндотелиальная выстилка сосудов участвует в кроветворении за счет стимуляции гемопоэтинами, стромальными клетками. Эндотелиоциты участвуют в сокращении сосудистой стенки, способствуют выталкиванию потока крови по сосудистому руслу. Эндотелиоциты синтезируют фибронектин, колониестимулирующие факторы.

При изучении в микроскопе, визуализируются крупные макрофаги, обладающие разными степенями дифференцировки. Не весь макрофагальный ряд костного мозга содержит органеллы, способные разрушать бактерии, чужеродные белки. Некоторые клетки содержат небольшие лизосомы и фагосомы, так как их назначение – это образование интерлейкинов, колониестимулирующих факторов, интерферона, простагландинов. Межклеточное вещество насыщено протеогликанами, гликопротеинами, коллагеновыми волокнами. Данные структурные компоненты необходимы для оптимальной работы гемопоэтической ткани.

Костный мозг – это важная структура, которая окончательно не изучена, но его опухоли значительно повышают летальность. Состояние необратимо, поэтому суть лечения – это достижение стойкой ремиссии.

В некоторых случаях удается добиться полного излечения после пересадки костного мозга. Можно рассчитывать на успешность манипуляции только после выявления лейкоза на начальном этапе.