骨髄の構造と造血

骨髄は、骨の空洞を満たす軟組織であり、出生後の血液細胞形成の主要な部位である。間質細胞、類洞血管、および細胞外マトリックスの網状構造内で、造血幹細胞は造血の過程を通じて、すべての赤血球系、骨髄系、リンパ系の血液系統を生み出す。

Definition

骨髄は、骨の空洞内にある造血組織および間質組織であり、特殊なニッチに支えられた造血幹細胞が、増殖し、血液の細胞要素へと分化する場所である。

Scope

このトピックは、骨髄の組織学的構成、造血幹細胞とそのニッチの概念、および血液細胞産生の広範な経路を扱う。これは構造的および細胞生物学的な概要であり、骨髄疾患の診断や治療、または移植の実践については扱わない。

Core questions

• 骨髄は組織学的にどのように組織されているか？
• 造血幹細胞とは何か、どのように定義されるか？
• 骨髄微小環境（ニッチ）は幹細胞をどのように調節するか？
• 血液系統は共通の前駆細胞からどのように生じるか？

Key concepts

• 造血幹細胞の自己複製と多能性
• 間質/血管ニッチ
• 幹細胞の静止と活性化
• 類洞血管系と血液への細胞放出
• 骨髄系およびリンパ系の分化階層
• 赤色骨髄（活動性）対黄色骨髄（脂肪性）

Mechanisms

骨髄は、間質細胞、血管、およびマトリックスからなるニッチ内に造血幹細胞を収容しており、このニッチが幹細胞が静止状態を保つか増殖するかを制御している。これらの幹細胞は自己複製し、赤血球系、骨髄系、リンパ系の系統の、段階的にコミットされた前駆細胞を生み出す。この進化する階層はOrkinとZonによってレビューされている。長期的な多系統生着能を持つ単一のヒト細胞が前向きに分離されており、幹細胞が明確な実体であることを確認している。また、系統追跡研究は、ほとんどの幹細胞が深く静止しているが、ストレス時には可逆的に活発な分裂に切り替わる可能性があることを示している。成熟細胞は、薄い壁を持つ骨髄類洞を通って循環系へと放出される。

Clinical relevance

骨髄の構造と幹細胞の概念は、骨髄穿刺と生検の解釈、および造血幹細胞移植の根拠を支えている。この参照トピックは、正常な骨髄構造と血液細胞形成の生物学を記述するものであり、個々の診断や治療の基礎となるものではない。

History

単一の多能性細胞がすべての血液系統を維持するという考えは、20世紀半ばの移植およびコロニー形成実験から生まれ、現代の造血幹細胞の概念へと成熟した。持続的な多系統産生能を持つ単一のヒト幹細胞の前向き分離と、幹細胞の可逆的な休眠の証明がこの像を洗練させ、一方で、調節的な骨髄ニッチの認識は、造血を微小環境における細胞の特性として再構築した。

Debates

造血はどの程度階層的か？

単一の幹細胞から固定された中間前駆細胞を経る古典的な段階的ツリーは、より連続的で不均一な分化を示唆する単一細胞研究によって疑問視されており、階層の正確な構造については議論が続いている。

Key figures

• Stuart Orkin
• Sean Morrison
• David Scadden
• John Dick
• Andreas Trumpp

Seminal works

• orkin-zon-2008
• notta-2011
• morrison-scadden-2014

Frequently asked questions

造血幹細胞とは何か？

それは、自己複製能力とすべての血液系統を生み出す能力の両方を持つ稀な骨髄細胞である。このような単一のヒト細胞が分離され、長期的な多系統の血液形成を再構築することが示されている。

骨髄ニッチとは何か？

ニッチとは、造血幹細胞を取り囲み、幹細胞が静止状態を保つか分裂するかを調節する、間質細胞、血管、およびシグナルからなる局所的な微小環境である。