Органы кроветворения и иммунной защиты образуют единую с кровью и лимфой систему, которая:
1. Обеспечивает непрерывный процесс обновления форменных элементов крови в результате постоянной пролиферации и дифференцировки клеток в соответствии с потребностями организма.
2. Создает и осуществляет комплекс защитных реакций от повреждающего действия факторов внешней и внутренней среды, иммунный надзор за деятельностью клеток своего организма.
3. Поддерживает целостность и индивидуальность организма благодаря способности клеток иммунной системы отличать структурные компоненты своего организма от чужеродного и уничтожать последние.
К органам кроветворения и иммуногенеза относятся:
1. Красный костный мозг (ККМ),
3. Лимфатические и гемолимфатические узлы,
4. Селезенка,
5. Лимфоидые образования пищеварительного тракта, к которым относятся миндалины, пейеровы бляшки, аппендикс, лимфоидные образования половой, дыхательной, выделительной систем.
Все органы кроветворения и иммуногенеза подразделяются на центральные и периферические .
Кцентральным относится ККМ и тимус. В них локализованы стволовые кроветворные клетки и происходит первый этап дифференцировки лимфоцитов, называемый антигеннезависимым .
Кпериферическим органам относятся: селезенка, лимфатические и гемолимфатические узлы, лимфоидные образования по ходу пищеварительной трубки, половой, дыхательной, выделительной систем. В этих органах осуществляется антигензависимая дифференцировка лимфоцитов.
Общий принцип строения органов кроветворения
1. Основу всех органов кроветворения формирует стромальный компонент, представленный ретикулярной тканью, исключением является лишь тимус, его стромальный компонент представлен эпителиоретикулярной тканью, имеющей эпителиальное происхождение. Клетки стромывыполняют опорную, трофическую и регуляторную функции, обладают в каждом органе характерными признаками. Они создают особое микроокружение, синтезируя гемопоэтины для правильного развития кроветворных клеток, ГАГ кислые и нейтральные, а так же белок ламинин, создающий трехмерную сеть для миграции клеток крови.
2. Все органы гемопоэза и иммуногенеза среди клеток стромы содержат большое количество макрофагов, которые участвуют в созревании и дифференцировке формирующихся форменных элементов, а также в фагоцитозе разрушенных клеток, учавствуя в их утилизации.
3. В строме органов кроветворения содержится сосудистый компонент , который представлен особыми кровеносными сосудами, синусными капиллярами, с высоким эндотелием , который, в свою очередь, обеспечивает распознавание зрелых клеток, способен сортировать их и обеспечивать миграцию форменных элементов в кровеносное русло.
4. В сети стромосоздающей ткани находятся форменные элементы крови на разных этапах созревания – гемопоэтический компонент .
Понятие о лимфоидной и миелоидной ткани, развитие органов миелоидного кроветворения
Кроветворные клетки в совокупности со стромой образуют два типа тканей миелоидную и лимфоидную:
Миелоидная ткань – это ретикулярная ткань, с находящимися там развивающимися клетками миелоидного ряда (эритропоэза, тромбоцитопоэза, гранулоцитопоэза, моноцитопоэза) и лимфоидного (В-лимфоцитопоэз). Миелоидная ткань формирует основу органов миелоидного кроветворения, к которым у человека относится красный костный мозг.
Лимфоидная ткань - это ретикулярная или эпителиоретикулярная ткань (тимус), в которой находятся клетки лимфоидного ряда (лимфоцитопоэза) на разных стадиях развития. Лимфоидная ткань формирует органы лимфоидного кроветворения, к которым относятся: тимус, селезенка, лимфатические и гемолимфатические узлы и лимфоидные элементы в стенке различных органов и систем.
Развитие миелоидного кроветворения:
В развитии выделяют три периода:
Мезобластический
Гепатолиенальный
Медуллярный
Мезобластический (2 недель – 4 месяцев): первые клетки крови обнаруживаются у 13-19 суточного эмбриона в мезодерме желточного мешка. Интраваскулярно часть стволовых клеток крови дифференцируются в эритробласты (крупные клетки имеющие ядро). Экстраваскулярно образуются гранулоциты: нейтрофилы и эозинофилы. Активность мезобластического кроветворения снижается на 6 неделе и заканчивается на 4 месяце эмбриогенеза.
Гепатолиенальный (2 месяцев – 7 месяцев): в печени кроветворение начинается на 5-6 неделе, достигая максимума к 5 месяцу эмбриогенеза. Все форменные элементы - это эритроциты и тромбоциты в этот период образуются экстраваскулярно. К моменту рождения в печени могут сохраняться единичные очаги кроветворения. В селезенке очаги миелоидного кроветворения обнаруживаются с 20 недель эмбриогенеза, несколько позднее появляются очаги лимфоидного кроветворения, а с 8-го месяца эмбриогенеза в ней остается только лимфоидное кроветворение.
Медуллярный или костномозговой: начинается параллельно развитию костного скелета и продолжается всю жизнь. В полость первичной кость начинают врастать и дифференцироваться клетки двух типов: с 2-х месяцев механобласты (формируют ретикулярную ткань, которая заполняет все полости кости) и с 3-х месяцев - стволовые клетки крови, формируя островки гемопоэза. К 4-му месяцу эмбриогенеза ККМ становится главным органом кроветворения и заполняет полости плоских и трубчатых костей. У ребенка 7 лет ККМ в диафизах трубчатых костей бледнеет, появляется и начинает разрастаться желтый костный мозг. У взрослого человека ККМ сохраняется лишь в эпифизах трубчатых костей и в плоских костях. В старческом возрасте костный мозг (как красный, так и желтый) приобретает слизистую консистенцию и носит название желатинозный костный мозг.
Кроветворение начинается в конце 2-й, начале 3-й неделе эмбриогенеза. Клетки крови образуются из стволовой кроветворной клетки (СКК). СКК образуется из мезенхимных клеток, а первые островки мезенхимы, которые включают в себя и стволовые клетки, впервые определяются в стенке желточного мешка. Из этой мезенхимы наружные клетки дифференцируются в эндотелиальные клетки, т. е. образуются стенки первых кровеносных сосудов. Внутренние мезенхимные клетки дифференцируются в стволовые и первые клетки крови - первичные эритробласты. Эти клетки крупные, содержат ядра и мало НЬ, поэтому они называются мегалобластами. И тип кроветворения называется мегалобластическии. Т.к. первые клетки крови образуются внутри сосудов, то кроветворение - интраваскулярное.
За пределами сосудов в стенке желточного мешка образуются гранулоциты (в основном нейтрофилы и эозинофилы).
Стволовые клетки первой генерации из стенки желточного мешка мигрируют в зародыш (эмбрион) по сосудам. В печени из последних образуется вторая генерация стволовых клеток, которые дают новые очаги кроветворения. Здесь мегалобластический тип меняется на нормобластический. Поэтому клетки крови приобретают обычные размеры, эритроциты выбрасывают ядро. Кроветворение в печени - экстраваскулярное (вне сосудов).
Кроветворение в печени достигает пика к 5 месяцам внутриутробного развития. Затем оно постепенно затухает, и к рождению очагов кроветворения нет. Это связано с тем, что в процессе дифференцировки органа (печени) изменяется микроокружение для кроветворных клеток, что и является причиной затухания кроветворения. Кроме вторичных эритроцитов нормобластического типа, образуются зернистые лейкоциты, мегекариоциты.
На втором месяце стволовые клетки мигрируют в образовавшиеся зачатки лимфоидных органов: тимус, селезенку. Это третья генерация СКК. В селезенке образуются все клетки крови - это универсальный орган кроветворения. Примерно также образуются кроветворные клетки в лимфоидных узлах. Но к моменту рождения в селезенке и лимфоидных узлах меняется микроокружение: формируется соединительнотканная капсула, соединительнотканные трабекулы, куда врастают кровеносные сосуды, что приводит к затуханию кроветворения. Остаются только очаги лимфоидной ткани. Кроветворение в данных органах после рождения происходит только в ответ на раздражение антигеном - антигензависимые органы.
В тимусе кроветворение протекает по-особому. Здесь микроокружением является эпителий. В данном органе образуются и дифференцируются только Т-лимфоциты. В конце 2-го месяца эмбриогенеза закладывается ККМ (в ключице, плоских костях). Кроветворение начинает развиваться в этом органе. После рождения ККМ - универсальный орган кроветворения - со своим особым микроокружением, которое представлено ретикулярными клетками, макрофагами, адвентициальными клетками, эндотелиалиоцитами, липоцитами, клетками синусоидных капилляров.
Т.о., этапы кроветворения полностью регулируются микроокружением. Среди органов кроветворения выделяют:
1. Центральные. К ним относятся те органы, где кроветворение происходит по типу физиологической регенерации - антигеннезависимое. Это тимус, ККМ.
2. Периферические. В этих органах кроветворение идет в ответ на раздражение антигеном - антиген-зависимое. Здесь образуются только лимфоидные клетки. Это селезенка, лимфатические узлы, лимфатические узелки слизистых оболочек дыхательных путей, пищеварительного тракта.
Центральные органы кроветворения. Красный костный мозг (ККМ)
В эмбриогенезе закладывается в начале 2-го месяца. Первые недели выполняет остеогенную функцию, а затем - кроветворную.
Стромой микроокружения является ретикулярная ткань. В отростках ретикулярных клеток локализованы очаги кроветворной ткани. К микроокружению также относятся жировые клетки, увеличение числа которых может привести к изменению микроокружения, т.е. к затуханию кроветворения. К строме относятся так же синусоидные капиляры (сеть кровеносных сосудов). Здесь могут встречаться артерии (с выраженной мышечной оболочкой), крупные венозные синусы, где депонируется кровь. Очаги кроветворной ткани выделяются в зависимости от тех клеток, которые в них образуются. Ближе к кровеносным сосудам располагаются очаги формирования эритроцитов. Эритроциты в процессе созревания скапливаются вокруг макрофагов, которые содержат железо. По мере созревания, эритроциты меняют окраску своей цитоплазмы: из базофильных становятся полихроматофильными, а затем оксифильными, ядро утрачивается. Через щели в синусодных капиллярах в сосудистое русло проникают только зрелые эритроциты.
Рядом с синусоидными капиллярами располагаются крупные клетки - мегакариобласты и мегакариоциты. Цитоплазма этих клеток резко базофильна. В мегакариобластах ядро имеет округлую дольчатую форму, а в мегакариоцитах - лопастную. По мере созревания этих клеток, их отростки проникают через стенку синусоидных капилляров, куда выходят уже "части" мегакариоцитов - тромбоциты.
По периферии, ближе к эндосту располагаются зернистые лейкоциты. В таких островках также идет процесс постепенной дифференцировки, а в сосудистое русло проникают только зрелые клетки.
Предшественники лимфоцитов (клетки 2-го класса) после их образования мигрируют: одни - в тимус, где "превращаются" в Т-лимфоциты; другие в В-зависимые зоны лимфоидных органов, где происходит их дальнейшая дифференцировка и пролиферация, связанная с антигенным раздражением.
Регенерация ККМ достаточно высокая.
Тимус (вилочковая железа)
Это центральный орган кроветворения и иммунитета.
В эмбриогенезе образуется из эпителия глоточной кишки (3-я, 4-я пара жаберных карманов). Эпителий разрастается и постепенно разделяется на дольки, между которыми из мезенхимы образуются соединительно-тканные перегородки. Т.о., стромой каждой дольки является эпителий, который, потеряв строение пласта, постепенно разрыхляется и принимает ретикулоподобный вид, поэтому клетки называются ретикулоэпителиоцитами. В дольке могут располагаться макрофаги, сюда врастают сосуды со своим эндотелием и адвентициальными клетками, что составляет микроокружение для созревания популяций-лимфоцитов,
На уровне полустволовых клетки заселяют дольки тимуса. Здесь происходит их дифференцировка и образование на Т-лимфоцитах специальных рецепторов. Кроме этого, на цитолемме "скапливаются" антигены. При дальнейшей дифференцировке Т-лимфоциты вынуждены мигрировать в Т-зависимые зоны лимфатических узлов и селезенки, где происходит пролиферация и образование специализированных клеток (киллеров, хелперов и др.). При этом данные процессы протекают в периферических органах при антигенном раздражении, т.е. это антигензависимый процесс. В то время как в тимусе это не зависит от действия антигена.
Лимфоциты, имеющие на поверхности антигены в норме за пределы тимуса не выходят. В противном случае они могут быть причиной аутоиммунной агрессии против собственного тимуса.
Строение тимуса
Тимус окружен снаружи соединительнотканной капсулой. Анатомически подразделяется на левую и правую доли и перешеек. Прослойки соединительной ткани разделяют его на дольки. Каждая долька подразделяется на две зоны:
1. Корковое вещество: эпителиальные клетки располагаются более рыхло и соединяются между собой с помощью длинных отростков.
2. Мозговое вещество: эпителиальные клетки лежат более компактно.
Лимфоциты в первую очередь заселяют мозговое вещество. Но затем в эмбриогенезе они сосредоточены на 95% в корковом веществе (имеет более темный цвет).
В корковом веществе по периферии располагаются властные клетки (лимфобласты) - это т.н. субкапсулярная зона. Здесь сосредоточено 5% Т-лимфоцитов, которые устойчивы (резистентны) к физическим факторам, облучениям и глюкокортикоидам коры надпочечников. При облучении или при стрессе лимфоциты данной зоны меньше всего страдают, в то время как остальные лимфоциты могут разрушаться (при стрессе). При этом Т-лимфоциты покидают дольки тимуса. Последний сморщивается. Это явление называется акцидентальной инволюцией тимуса. У детей тимус может восстанавливаться за счет резистивных Т-лимфоцитов субкапсулярной зоны.
У взрослых, когда тимус подвергается возрастной инволюции, он не восстанавливается.
Мозговое вещество содержит Т-лимфоциты в меньшем количестве. Здесь легче просматриваются эпителиоциты. Здесь же могут образовываться эпителиатьные тельца Гассаля - это т.н. "эпителиальные жемчужины". В центре этих телец происходит распад эпителиальных клеток - происходит "созревание жемчужин".
Впервые они появляются в эмбриогенезе. Больше всего их в 3-4 года. Они являются признаками старения органа.
К 25 годам тимус достигает пика в своем развитии, а затем происходит его инволюция. Но данный орган сохраняет свое значение до глубокой старости.
Кровоснабжение тимуса
Корковое и мозговое вещества кровоснабжаются отдельно. При этом Т- лимфоциты из коркового вещества не проходят в мозговое, они могут мигрировать в Т-зоны периферических органов кроветворения.
Кровоснабжение мозгового вещества более замкнуто, поэтому из него не могут выйти Т-лимфоциты. Этому препятствует специальный барьер, который представлен эндотелиальными клетками и базальной мембраной капилляров, эпителиальными клетками стромы и макрофагами, имеющимися здесь.
Регенерация. Возможна только в детском возрасте.
Микроокружением тимуса вырабатываются факторы способствующие кроветворению - тимозины: Т-активин и В-активин.
Кроветворная система - система органов организма, отвечающих за постоянство состава крови. Поскольку в организме непрерывно разрушаются форменные элементы, основной функцией кроветворных органов является постоянное пополнение клеточных элементов крови - кроветворение или Гемопоэз.
Кроветворная система состоит из четырех основных частей - костного мозга, лимфатических узлов, селезенки и периферической крови.
Костный мозг находится в костях, главным образом, в плоских - грудине, ребрах, подвздошной кости. Здесь происходит сложнейший процесс образования всех элементов крови. Все клетки крови происходят от одной - стволовой клетки, которая в костном мозгу размножается и развитие идет по четырем направлениям - образование эритроцитов (эритропоэз), лейкоцитов (миелопоэз), лимфоцитов (лимфопоэз) и тромбоцитов (тромбоцитопоэз).
Лимфатические узлы участвуют в процессах кроветворения, вырабатывая лимфоциты, плазматические клетки.
Селезёнка состоит из так наз. красной и белой пульпы. Красная пульпа заполнена форменными элементами крови, в основном эритроцитами; белая пульпа образована лимфоидной тканью, в которой вырабатываются лимфоциты. Помимо кроветворной функции, селезёнка осуществляет захват из тока крови повреждённых эритроцитов, микроорганизмов и других чуждых организму элементов, попавших в кровь; в ней вырабатываются антитела.
В периферическую кровь поступают зрелые клетки, способные выполнять строго определенные функции.
Эритроциты (их еще называют клетками красной крови) составляют подавляющее большинство клеток периферической крови. Практически всю клетку занимает гемоглобин - вещество, благодаря которому эритроцит выполняют свою основную задачу - принести в каждую клетку организма кислород, а оттуда забрать углекислый газ. Проходя через легкие, эритроциты отдают углекислый газ и получают кислород. Для нормального развития эритроцитов в костном мозге необходимо железо и витамин В12.
Лимфоциты представляют собой разнообразную группу клеток. По происхождению и функциям лимфоциты делятся на 2 группы: Т-лимфоциты и В-лимфоциты. Среди Т-лимфоцитов различают клетки-памяти, которые узнают чужеродные белки и дают сигнал к началу защитного (иммунного) ответа; Т-хелперы (помощники), стимулирующие развертывание иммунологических процессов, в частности В-клеток; Т-супрессоры, тормозящие созревание эффекторных клеток; Т-киллеры - клетки эффекторы клеточного иммунитета. В-лимфоциты дифференцируются в плазматические клетки, которые вырабатывают антитела, осуществляющие гуморальный иммунитет.
Тромбоциты - кровяные бляшки, основная функция которых участие в процессах свертывания крови. Есть данные, что тромбоциты играют определенную роль также в обмене веществ клеток кровеносных сосудов, эта их функция в настоящее время интенсивно изучается.
