Постэмбриональный гемопоэз

 

Способ- ность к делению	а) Клетки всех четырёх первых классов способны к делению. б) Эта способность пропадает только у созревающих клеток класса V – и то не сразу.
Пролифе- ративный потенциал (возможное количество делений)	а) А у клеток первых трёх классов есть ещё одно общее свойство – способность образовывать колонии (т.е. крупные совокупности кле- ток – потомков одной клетки) – - например, в культуре ткани или - в селезёнке мышей, у которых путём облучения предварительно были уничтожены собственные кроветворные клетки. б) Это свидетельствует о высоком пролиферативном потенциале. в) Данная способность зафиксирована в названии многих клеток клас- сов II и III: «КоЕ» – «колониеобразующая единица». Но, вообще го- воря, этот термин применим к любому виду клеток классов I–III.
Обозна- чения потенций	Буквы, стоящие в обозначениях клеток после аббревиатуры «КоЕ», показывают, в какие форменные элементы крови могут развиваться клетки данного вида. Например, КоЕе-ГМ – в любой из трёх видов гранулоцитов и в моноциты, КоЕ-ГнЭ – в нейтрофильный гранулоцит и в эритроцит, КоЕ-М – только в моноцит.
Коммити- рование и детерми- нация	а) Эти обозначения и схема в целом показывают, что при переходе от I-го класса к последующим происходит коммитирование – сужение потенций (направлений возможного развития) клеток. б) Так что, клетки III-го и, как следствие, IV-го класса являются пол- ностью детерминированными: могут развиваться лишь по одному направлению. в)Этот факт определил название III-го класса: «унипотентные клетки».
Морфо- логия	а) По морфологии все клетки классов I–III похожи на малые лимфо- циты и неотличимы друг от друга. Их различают только по поверхностным белкам. б) Клетки класса IV (бласты) имеют уже иной вид: они более крупные, более светлые и содержат в цитоплазме первые про- дукты специфических синтезов.

Привязка схемы к органам

При этом, как уже было сказано, - миелопоэз и антигеннезависимый В-лимфопоэз полностью прохо- дят в красном костном мозгу, - там же начинается антигеннезависимый Т-лимфопоэз, но заканчи- вается уже в тимусе, - а антигензависимое созревание и В-, и Т-лимфоцитов происходит в периферических лимфоидных органах. В каждом направлении гемопозза различают клетки шести классов: Кроме класса I (ГСК), это II. олигопотентные полустволовые клетки, III. унипотентные клетки; IV. бластные клетки , V. созревающие клетки и VI. зрелые форменные элементы.

Классы гемо- поэтических клеток

б) Характеристика клеток первых четырёх классов

97

 

 

Класс V	В случае моноцитопоэза - клетка класса IV называется монобластом, - а в классе V различают только одну клеточную форму – промоноцит, у которого – округлое большое ядро, а в цитоплазме нет гранул.
Класс VI	Созревая в моноцит, клетка приобретает бобовидность ядра (теряя спо- собность делиться) и небольшую зернистость в цитоплазме.
Превра- щение в макро- фаги	Как известно, на этом дифференцировка моноцитов не заканчивается. В тканях они преобразуются в типичные или специализированные макро- фаги. Обычно при этом в цитоплазме значительно увеличивается содер- жание лизосом.

в) Моноцитопоэз

г) Тромбоцитопоэз

 

 

Номен-

клатура

 

 

В случае эритропоэза номенклатура клеток отличается от стандартной:

- клетки класса IV называются проэритробластами (а не

эритробластами),

- термин же «эритробласты» используется для клеток класса V.

 

4. Завершение миелопоэза а) Эритропоэз

В этом классе – эритробласты трёх сменяющих друг друга видов:

Класс

V

- базофильные: в цитоплазме – много рибосом (отсюда – базофилия),

- полихроматофильные: синтезируемые белки меняют среду цитоплазмы,

- оксифильные: накопившиеся белки делают цитоплазму оксифильной, а

ядро начинает уплотняться, отчего клетки теряют способность к делению.

(Эритропоэз; окончание)

 

 

Класс

VI

а) Теряя ядро, оксифильный эритробласт превращается в ретикулоцит, в

котором остатки органелл образуют т.н. ретикулярную зернистость, выяв-

ляемую при окраске крезиловым синим.

б) А после удаления этих остатков ретикулоцит становится эритроцитом.

 

б) Гранулоцитопоэз

Клетки IV-го класса гранулоцитопоэза – т.н. миелобласты.

Продолжая делиться, они преобразуются в следующие клетки V-го класса:

- промиелоциты – в отличие от миелобластов, содержат неспецифиче-

скую (первичную) азурофильную зернистость, одинаковую для всех гран у-

лоцитов;

Класс

V

 

 

Класс

VI

- миелоциты – содержат уже и специфические гранулы, т.е. начинают от-

личаться друг от друга;

- метамиелоциты – начинает меняться структура ядра: оно становится

бобовидным, и соответственно, пропадает способность делиться,

- палочкоядерные гранулоциты (нейтрофилы и эозинофилы; у базофи-

лов ядро остаётся слабодольчатым).

И, наконец, нейтрофилы и эозинофилы становятся сегментоядерными, что

завершает процесс их созревания.

 

 

 

Необхо- димо огромное множество BCR и ТCR	а) Завершающие стадии антигеннезависимого лимфопоэза проходят го- раздо сложней, чем завершение любого направления миелопоэза. б) Дело в том, что зрелые лимфоциты обладают иммуноспецифичностью – содержат на поверхности белковые рецепторы (см. тему 8, пункт 7). - У В-лимфоцитов это BCR (состоят из двух разных полипептидных це- пей), способные узнать тот или иной антиген. - У Т-лимфоцитов – TCR (по одной полипептидной цепи), настроенные на определённую антигенную детерминанту (АД, т.е. пептид из 8–15 аминокислотных остатков) – при условии, что АД связана со специальным белком и выставлена на поверхности клеток.
Но генов на все BCR, ТCR не напа- сёшься	Так вот, сложность обусловлена тем, что в геноме и ГСК (гемопоэтиче- ских стволовых клеток), и всех прочих клеток организма, нет и не может быть сразу всего того огромного множества генов, которые кодировали бы - BCR ко всем возможным антигенам и - TCR ко всем возможным АД.
И всё-таки они обра- зуются!	а) Тем не менее, при созревании лимфоцитов подобные множества фор- мируются – но только не в одной клетке, а в огромном количестве клеточ- ных клонов, где - Т-клетки одного клона содержат ген (гены) только для одного ТCR - и В-клетки одного клона – гены только для одного BCR. б) Образование этих клонов и генов для TCR и BCR происходит в ходе т.н. реаранжировки генов и последующей селекции клеток.

Класс V

а) Клетка класса IV – мегакариобласт. По виду – такой же, как и прочие бластные клетки. б) Зато клетки класса V приобретают резкие морфологические особенно- сти. В этом классе – два вида клеток: - промегакариоцит – и клетка в целом, и ядро значительно увеличены; причём, ядро – полиплоидное, и в нём появляются глубокие вырезки; - мегакариоцит (МКЦ) – ядро кажется разбитым на несколько глобул, в цитоплазме появляется демаркационная мембранная система, разде- ляющая цитоплазму на фрагменты.

Класс VI

Эти фрагменты цитоплазмы, отщеплённые от МКЦ, и есть тромбоциты.

5. Завершение антигеннезависимого лимфопоэза

а) Принципиальная особенность лимфопоэза

б) Реаранжировка генов в лимфопоэзе

99

 

 

 

 

Уцелев- шие клетки необходи- мо проверить!	а) Конечно, во многих клетках перестройка генома приводит к неиспра- вимым повреждениям хромосом, что инициирует в клетках программу самоуничтожения (апоптоза). б) Сохранившиеся клетки размножаются, образуя клоны с разной иммун- ной специфичностью. в) Но до выхода клеток в сосудистое русло должна происходить их селек- ция. Наиболее изучена селекция Т-лимфоцитов в корковом веществе до- лек тимуса.
Положи- тельная селекция	а) Первый тур – положительная селекция: отбираются клетки, способные взаимодействовать своими рецепторами (TCR) и корецепторами с анти- генпредставляющими клетками. б) Клетки, способные к эффективному взаимодействию, сохраняются. В других клетках инициируется апоптоз.
Отрица- тельная селекция	а) Второй тур – отрицательная селекция: теперь клетки проверяются на способность взаимодействовать с АД собственных белков организма. б) Эти АД им представляют специализированные макрофаги (интердиги- тирующие и дендритные клетки). в) Теперь апоптоз инициируется в клетках, способных к указанному взаи- модействию. г) И сохраняются клетки, дающие отрицательный результат. Им-то и предоставляется возможность выйти в кровеносное русло и стать цирку- лирующим лимфоцитом.

Исход- ный генети- ческий материал

а) В хромосомах ГСК (и любой другой клетки) содержатся - не длинные (полные) гены целых цепей BCR и TCR всевозможной иммуноспецифичности, - а относительно короткие гены нескольких полипептидных участков, из которых состоит цепь BCR и цепь TCR, б) Причём, для каждого такого участка имеется до нескольких сотен вариан- тов (аллелей) его короткого гена, и все они вместе присутствуют в геноме. в) Если условно считать, что - для формирования двух полных генов BCR надо четыре коротких, - и у каждого короткого гена имеется по 100 аллелей, то всего в геноме за структуру BCR отвечает менее 500 коротких генов. а) В ходе реаранжировки генов специальные ферменты (рекомбиназы) - «выхватывают» из каждого аллельного множества по одному произ- вольно выбранному короткому гену и - «сшивают» их в определённом порядке в два полных гена BCR. б) Тогда общее число вариантов образующихся затем BCR равно 100 × 100 × 100 × 100 ≈ 10 . в) Т.к. в каждой клетке реализуется лишь один вариант, то столько же кло- нов В-лимфоцитов может появиться в результате реаранжировки генов.

Соб- ственно реаран- жировка

в) Селекция клеток

6. Красный костный мозг (ККМ) а) Состав

100

 

 

 

Компо- ненты	Кроветворные органы (в т.ч. и ККМ) содержат 4 компонента: 1) стромальный, 2) гемальный (гемопоэтические клетки), 3) клетки макрофагического ряда и 4) специфические сосуды
1) Стро- ма	а) Строма ККМ – ретикулярная ткань, включающая ретикулярные клет- ки и ретикулярные волокна (из коллагена III типа). В ячейках стромы и лежат кроветворные клетки. б) Кроме того, к стромальному компоненту ККМ относят клетки ещё трёх видов: остеогенные (в составе эндоста), адвентициальные (на поверхно- сти сосудов) и жировые. а) Очевидно, в ККМ находятся почти все те гемопоэтические клетки, ко- торые были показаны на рис. 20.1. б) При этом они расположены островками – эритропоэтическими, грану- лоцитопоэтическими и т.д., – в которых преобладают клетки класса V. В ККМ – три вида макрофагов: типичные, остеокласты (в составе эндо- ста) и т.н. клетки-кормилки. Последние поглощают железо из крови и передают его эритробластам.
2) Ге- мальный компо- нент
3) Мак- рофаги
4) Сосу- ды	а) Сосуды подходят к ККМ из костного вещества. б) Среди капилляров ККМ одни (трофические) остаются узкими. Другие переходят в широкие синусные капилляры – место выхода клеток из ККМ.

Локали- зация	а) Препарат, представленный на снимке, приготовлен из эмбриона. б) Поэтому ККМ находится между форми- рующимися костными балками (5).	Рис.20.2. Срез красного костного мозга Окраска гематоксилином и эозином
Гемаль- ный компо- нент	а) ККМ выглядит как скопление множества клеток с тёмно-фиолетовыми ядрами. б) Это в основном гемопоэтические клетки (1) разных стадий развития. в) Различить среди них отдельные виды кле- ток практически невозможно.
г) Исключение составляют мегакариоциты (2) – очень крупные много- ядерные клетки с оксифильной (розовой) цитоплазмой.
	а) Видны также синусоидные сосуды (3), выстланные плоскими эндоте- лиоцитами (4). б) Клетки стромы (главным образом, ретикулярные клетки) имеют непра- вильную форму, светло-розовую цитоплазму и бледноокрашенное ядро.
Прочие компо- ненты

б) Препарат

7. Тимус а) Общие сведения

101

 

 

 

Дольки и их части	а) Тимус покрыт капсулой (1) и отходящими от неё перегородками (2) разбит на дольки (3). б) В каждой дольке различают - на периферии – корковое вещество (4), плотно заселённое лимфоцитами и потому на препарате более тёмное, - и в центре – мозговое вещество (5), бо- лее светлое.	Рис. 20.3 Тимус ребёнка Окраска гем. и эозином
Строма	Одна из особенностей тимуса – в том, что его строма имеет эпителиальную природу:
представлена не ретикулярными клетками и одноимёнными волокнами, а эпителиоретикулярными клетками (без волокон).

	КОРКОВОЕ ВЕЩЕСТВО	МОЗГОВОЕ В-ВО
Лимфо- идные клетки	а) В подкапсулярной области – Т-лимфобласты (клетки класса IV). б) Глубже – созревающие Т-клетки, проходящие реаранжировку генов и два тура селекции.	а) В мозговом веществе – рециркулирующие Т- лимфоциты, попадающие в кровь и обратно через т.н. венулы с высоким эндотелием. б) Клетки стромы могут образовывать слоистые тельца Гассаля – округ- лые наслоения орого- вевших эпителиоцитов.
Клетки стромы	Функциональные виды стромы: 1) опорные клетки, в т.ч. те, что отростками формируют гематотимусный барьер, 2) клетки-«няньки»; в их инвагинациях разви- ваются Т-лимфоциты; 3) секреторные клетки.
Макро- фаги	Обычные макрофаги, дендритные и интердиги- тирующие клетки.

102

 

 

 

б) Характеристика коркового и мозгового вещества

Тема 21. КРОВЕТВОРЕНИЕ: ПЕРИФЕРИЧЕСКИЕ ОРГАНЫ

КРОВЕТВОРЕНИЯ И ИММУНОГЕНЕЗА

 

Суть и механизм иммунных реакций в кратком виде обсуждались в теме 8 (пункт 7).

Здесь мы расширим приведённую там информацию и, главное, «привяжем» происхо-

дящие события к конкретным участкам органов иммуногенеза.

 

1. Общие сведения а) Функция органов иммуногенеза

Эти органы образуют систему барьеров для антигенов:

а) первый барьер – лимфоидная система слизистых оболочек,

Трой-

ной ба-

рьер

б) второй барьер – множество лимфоузлов по ходу лимфатических сосу-

дов: задерживают антигены, проникшие через кожу и слизистые оболочки в

лимфу;

в) третий барьер – селезёнка: задерживает антигены, оказавшиеся в крови.

Условие реакции на анти- ген	а) Ключевой принцип иммунных реакций – принцип двойного узнавания: агент может быть признан чужеродным и соответствующим образом ата- кован, только если какая-либо его антигенная детерминанта (АД) или пол- ный антиген опознаны сразу двумя «свидетелями»: В-клеткой и Т-хелпером либо Т-киллером и Т-хелпером. б) В связи с этим, уточним, какие объекты узнаются этими клетками.
Что узнают Т-клетки – килле- ры и хелперы	а) В-лимфоциты узнают АД в нативных целых макромолекулах – свобод- ных или на поверхности клетки. б) А для Т-лимфоцитов требуется выполнение 3-х условий: АД должна быть 1) выделена из состава белка, 2) связана со специальным белком- демонстратором и 3) выведена на поверхность клетки. в) Но для Т-хелперов и Т-киллеров и здесь есть большие различия.
Белки-демон- страторы Локализация этих белков Представляе- мые ими АД	Объекты, узнаваемыеТ-киллером Антигены ГКГ (главного комплекса гистосовместимости) I-го класса На поверхности почти всех клеток организма (в т.ч. и АПК) АД эндогенных (синтезированных в данной клетке) белков	Объекты, узнаваемыеТ-хелпером Антигены ГКГ II-го класса На поверхности только АПК (антигенпредставляющих клеток) АД внешних антигенов, погло- щённых и переработанных

 

Резуль-

тат им-

мунной

реак-

ции

 

 

а) Причём, задержание антигена инициирует в органах иммуногенеза им-

мунную реакцию.

б) Результатом её является формирование эффективной системы поиска и

уничтожения данного антигена не только в отдельном локусе, но и по

всему организму:

- в случае клеточной иммунной реакции – в виде множества активных

Т-киллеров, настроенных на уничтожение вполне определённого «врага»,

- а в случае гуморальной иммунной реакции – в виде не менее эффектив-

ных антител, способных найти и нейтрализовать соответствующий анти-

ген почти в любой точке организма.

 

 

 

б) Объекты узнавания

в) Как образуются объекты, узнаваемые Т-клетками

Эндогенная АД – антиген ГКГ-I

Многие эндогенные белки распадаются в

протеосомах до пептидов по 8–11 остат-

ков аминокислот (АК).

Пептиды связываются с белками ГКГ - I и

выводятся на поверхность клетки.

Экзогенная АД – антиген ГКГ-II

Белки, поглощённые путём фагоцитоза ан-

тигенных объектов, распадаются в лизо-

сомах до пептидов по 15–20 остатков АК.

Пептиды связываются с белками ГКГ-II и

тоже выводятся на поверхность клетки.