Структура костного мозга и гемопоэз

Костный мозг — это мягкая ткань, заполняющая полости костей и являющаяся основным местом образования клеток крови после рождения. В сети стромальных клеток, синусоидальных сосудов и внеклеточного матрикса гемопоэтические стволовые клетки дают начало всем эритроидным, миелоидным и лимфоидным линиям крови посредством процесса гемопоэза.

Definition

Костный мозг — это гемопоэтическая и стромальная ткань внутри костных полостей, в которой гемопоэтические стволовые клетки, поддерживаемые специализированной нишей, пролиферируют и дифференцируются в клеточные элементы крови.

Scope

Эта тема охватывает гистологическую организацию костного мозга, концепцию гемопоэтической стволовой клетки и ее ниши, а также общий путь производства клеток крови. Это структурный и клеточно-биологический обзор; он не охватывает диагностику или лечение заболеваний костного мозга или практику трансплантации.

Core questions

• Как гистологически организован костный мозг?
• Что такое гемопоэтическая стволовая клетка и как она определяется?
• Как микроокружение костного мозга (ниша) регулирует стволовые клетки?
• Как линии крови возникают из общего предшественника?

Key concepts

• Самообновление и мультипотентность гемопоэтических стволовых клеток
• Стромальная/сосудистая ниша
• Покой и активация стволовых клеток
• Синусоидальная сосудистая сеть и выход клеток в кровь
• Иерархия миелоидной и лимфоидной дифференцировки
• Красный (активный) против желтого (жирового) костного мозга

Mechanisms

Костный мозг содержит гемопоэтические стволовые клетки в нише, состоящей из стромальных клеток, кровеносных сосудов и матрикса, которая контролирует, остаются ли они в состоянии покоя или пролиферируют. Эти стволовые клетки самообновляются и дают начало постепенно коммитированным предшественникам эритроидных, миелоидных и лимфоидных линий, развивающуюся иерархию которых рассмотрели Оркин и Зон. Отдельные человеческие клетки с долгосрочным мультилинейным приживлением были проспективно изолированы, что подтверждает стволовую клетку как дискретную сущность, а работы по отслеживанию линий показывают, что большинство стволовых клеток находятся в глубоком покое, но могут обратимо переключаться на активное деление во время стресса. Зрелые клетки выходят через тонкостенные синусоиды костного мозга в кровоток.

Clinical relevance

Архитектура костного мозга и концепция стволовых клеток лежат в основе интерпретации аспирата и биопсии костного мозга, а также обоснования гемопоэтической трансплантации. В качестве справочной темы это описание нормальной структуры костного мозга и биологии образования клеток крови; оно не является основой для индивидуальной диагностики или лечения.

History

Идея о том, что одна мультипотентная клетка поддерживает все линии крови, возникла из экспериментов по трансплантации и колониеобразованию в середине XX века и развилась в современную концепцию гемопоэтической стволовой клетки. Проспективная изоляция отдельных человеческих стволовых клеток с устойчивым мультилинейным выходом и демонстрация обратимой спячки стволовых клеток уточнили эту картину, в то время как признание регулирующей ниши костного мозга переосмыслило гемопоэз как свойство клеток в их микроокружении.

Debates

Насколько иерархичен гемопоэз?

Классическое пошаговое древо от одной стволовой клетки через фиксированные промежуточные предшественники было поставлено под сомнение исследованиями отдельных клеток, предполагающими более непрерывную и гетерогенную дифференцировку, и точная структура иерархии остается предметом обсуждения.

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

Что такое гемопоэтическая стволовая клетка?

Это редкая клетка костного мозга, которая может как самообновляться, так и давать начало всем линиям крови; отдельные такие человеческие клетки были изолированы и показали способность восстанавливать долгосрочное, мультилинейное кроветворение.

Что такое ниша костного мозга?

Ниша — это локальное микроокружение из стромальных клеток, кровеносных сосудов и сигналов, которое окружает гемопоэтические стволовые клетки и регулирует, остаются ли они в состоянии покоя или делятся.