Костный мозг

Костный мозг является одной из важнейших систем организма, отвечающих за кроветворение (гемопоэз). Именно он выступает в качестве главного органа, задействованного в процессе генерации новых кровяных клеток вместо отмирающих. Кроме того, костный мозг – это еще и один из важнейших компонентов иммунопоэза, являющийся (в совокупности с периферическими лимфоидными органами) аналогом, так называемой фабрициевой сумки, которая есть у птиц. Вес костного мозга взрослого человека составляет в среднем около 5% от массы всего тела.

Расположение и строение костного мозга

Располагается костный мозг внутри костей скелета, а именно в их пористой части (внутри полостей крупных трубчатых костей находится губчатая ткань). Кроме того, костный мозг расположен и в костях грудины, позвоночнике, ребрах, бедренных костях и костях черепа. Внутри позвоночника находятся стволовые клетки, благодаря которым происходят процессы генерации клеток крови, что крайне важно для жизнедеятельности организма. Около 50% от массы костного мозга составляет система кровеносных сосудов (синусоидов), диаметр которых варьируется в достаточно большом диапазоне. Стенки сосудов пористые, а поэтому вовнутрь них попадают необходимые элементы крови. Именно в сосудах происходит окончательное “созревание” кровяных клеток, после чего они проникают с током крови в вены самого костного мозга, а затем и в единую систему кровообращения организма.

Стволовые клетки

Костный мозг является, по сути, единственной тканью взрослого человеческого организма, в которой имеется в наличии огромное количество стволовых клеток. Данный тип клеток – это незрелые, низкодифференцированные и недифференцированные клетки, строение которых максимально близко к строению эмбриональных клеток. Стволовые клетки, будучи незрелыми, со временем преобразуются в эритроциты, лейкоциты и тромбоциты, т.е. во все имеющиеся разновидности клеток крови. В отличие от эмбриональных стволовых клеток, которые трансформируются в любые клетки человеческого организма, вышеозначенные называют гемопоэтическими (кроветворными), поскольку из них образуются только клетки крови, а также предшественники макрофагов – клетки, выполняющие имунно-защитные функции. В результате их деятельности, лимфа и кровь избавляются от микробов, инородных включений и отживших свое клеток.

Разновидности костного мозга

Различают два типа костного мозга, а именно красный и желтый. Первый состоит преимущественно из кроветворной ткани, а второй из жировой. Желтый костный мозг не участвует в процессах кроветворения. Однако, в экстренных случаях (значительные потери крови, обострение редких болезней и т.п.) он может принять на себя эту функцию. Между красным и желтым костным мозгом отсутствует какая-либо четко выраженная граница. В зависимости от тех или иных факторов в различные моменты жизни человека соотношение между желтым и красным мозгом может изменяться. Обычно желтый костный мозг расположен в определенной области трубчатых костей, в их среднем отделе. Чем старше человек, тем меньше в его кроветворной ткани красного мозга и больше желтого. С возрастом функция кроветворения снижается, становясь все менее выраженной.

Зарождение в человеческом организме красного костного мозга происходит на стадии эмбрионального развития (на 2-м месяце в ключице зародыша). Чуть позже формирование красного мозга происходит в плоских костях, а кроме того, в трубчатых костях рук и ног человека. Примерно до начала 11-й недели развития эмбриона, в костном мозге происходит накопление стволовых клеток. С 20 по 28 неделю развития костный мозг преобразуется в полностью функциональный орган кроветворения.

Красный костный мозг: свойства и основные характеристики

Основное место дислокации красного костного мозга – это внутренние полости костей таза, эпифиз трубчатых костей и позвонки. Во втором и третьем случаях красный костный мозг встречается реже и в меньших количествах, чем в первом. Состоит красный мозг из непосредственно кроветворной ткани и стромы. В кроветворной ткани можно выделить 3 клеточных популяции – эритроцитарную, лейкоцитарную и тромбоцитарную, от которых и берут свое начало соответствующие кровяные клетки. Эти 3 клеточных ростка следуют за так называемыми плюрипотентными стволовыми клетками, выбравшими на определенной стадии своего развития и дифференциации одно из трех направлений.

Вес костного мозга человека варьируется в диапазоне от 1,6 до 3,7 кг. Это примерно 3-6% от совокупной массы тела. Цвет костного мозга темно-красный, а консистенция напоминает слегка сгущенную жидкость, что крайне важно для изучения материала. Тонкие мазки костного мозга могут быть тщательно изучены под микроскопом, что позволяет с точностью диагностировать различные заболевания. В состав костного мозга входят клетки СКК (стволовые кроветворные), клетки предшествующие Т- и В-лимфоцитам, а также диффероны кроветворных клеток гранулоцитарного, эритроидного и мегакариоцитарного ряда. В роли стромы костного мозга и соответствующего окружения для кроветворных клеток выступает ретикулярная соединительная ткань. Микроокружение включает также макрофаги, а кроме того жировые, остеогенные, эндотелиальные и адвентициальные клетки.

Клеточный состав

Наряду с вышеописанными основными компонентами, в костном мозге присутствуют также и другие его слагаемые: ретикулярные и остеогенные клетки, адипоциты, эндотелиоциты, макрофаги и межклеточное вещество. Ретикулярные клетки по форме напоминают объекты с отростками. Подобная форма обеспечивает возможность выполнения механической функции и секретирования таких слагаемых основного вещества, как проэластин, преколлаген, микрофибриллярный белок и др. Кроме того, ретикулярные клетки принимают активное участие в формировании достаточно специфичного кроветворного окружения, выделяя при этом ростовые факторы. Остеогенные клетки – это еще одна разновидность клеток костного мозга. Они также способны к выработке ростовых факторов и индуцированию гемопоэтических клеток. Самое активное кроветворение происходит в непосредственной близости от эндоста – соединительной ткани, которой выстлана внутренняя поверхность трубчатых костей. Именно здесь количество стволовых клеток наиболее высоко (концентрация больше в три раза в сравнении с центром полости).

Не менее постоянными слагаемыми костного мозга являются и жировые клетки (адипоциты). Примерно половина площади поверхности синусоидных капилляров покрыта адвентициальными клетками, способными к сокращениям под воздействием гемопоэтинов и некоторых других факторов. Их сокращение благоприятствует проникновению клеток в кровоток. Еще один элемент костного мозга – эндотелиальные клетки. Они активно участвуют в формировании стромы, процессах кроветворения, а также в синтезе коллагена 4-го типа и, конечно же, гемопоэтинов. Эндотелиальные клетки, из которых сформированы стенки синусоидов, вступают в непосредственный контакт со стромальными и гемопоэтическими клетками (это происходит благодаря прерывистости базальной мембраны). Помимо прочего, эндотелиоциты могут сокращаться, выталкивая кровяные клетки в капилляры, а затем закрывая поры, обеспечившие подачу новых клеток в кровоток. Эндотелиальные клетки продуцируют фибронектин, способствующий адгезии клеток друг к другу, и КСФ.

Имеются в костном мозге и макрофаги, которые представлены достаточно неоднородными клетками, имеющими различные свойства. Отдельные популяции макрофагов выделяют интерлейкины, эритропоэтин, интерферон, простагландины и др. Отростки макрофагов, проникая сквозь стенки капилляров, способны улавливать из кровотока трансферрин, после чего следует его подача к эритроцитам. Межклеточное вещество, как один из немаловажных компонентов костного мозга, имеет в своем составе коллаген трех типов, протеогликаны, гликопротеины и ряд других элементов.

Пересадка костного мозга

В процессе пересадки костного мозга, осуществляется ввод материала здорового донора в кровеносное русло пациента. В случае успешно выполненной трансплантации, после миграции здорового костного мозга и его адаптации к новому организму, налаживается процесс продуцирования клеток крови. Существует два вида пересадки костного мозга – аллогенная и сингенная. В первом случае донором является посторонний человек, а во втором – идентичный близнец. Важно, чтобы при аллогенной пересадке, когда донором является человек, не имеющий родственных связей с реципиентом, костный мозг донора соответствовал генетически костному мозгу пациента. Совместимость определяется лишь путем проведения специальных исследований и взятия анализов. Отсутствие необходимого соответствия способно привести к отторжению пересаживаемого материала организмом реципиента (graft rejection) либо к так называемой реакции “трансплантат против хозяина” (GVHD).

В отдельных случаях пациент может стать донором для самого себя. Подобная “аутологическая” пересадка костного мозга становится возможной, когда недуг, поразивший костный мозг, пребывает в стадии ремиссии либо болезнь пациента не затронула костный мозг (лимфогрануломатоз, опухоль мозга, рак яичников и т.п.). В любом из вышеперечисленных случаев костный мозг может быть извлечен из пациента, соответствующим образом очищен и использован впоследствии в качестве донорского материала.

Ворзрастные особенности

В эмбриональном периоде кроветворение осуществляется в кровяных островках желточного мешка (от 19-го дня до начала месяца внутриутробной жизни) . С 6-й недели развития кроветворение наблюдается в печени, а с 3-го месяца - в селезенке и продолжается до конца внутриутробного периода.

Костный мозг начинает формироваться в костях эмбриона в конце 2-го месяца. С 12-й недели в костном мозге развиваются кровеносные сосуды, в том числе синусоиды. Вокруг кровеносных сосудов появляется ретикулярная ткань, формируются первые островки кроветворения. С этого времени костный мозг начинает функционировать как кроветворный орган. Начиная с 20-й недели развития, масса костного мозга быстро увеличивается, он распространяется в сторону эпифизов. В диафизах трубчатых костей костные перекладины резорбируются, в них формируется костномозговая полость. у новорожденного красный костный мозг занимает все костномозговые полости. Жировые клетки в красном костном мозге впервые появляются после рождения (1-6 мес) а к 20-25 годам желтый костный мозг полностью заполняет костномозговые полости диафизов длинных трубчатых костей. у стариков костный мозг приобретает слизеподобную консистенцию (желатиновый костный мозг) . В эпифизах трубчатых костей, в плоских костях часть красного костного мозга также превращается в желтый костный мозг.