Hematologia. Kompendium. Отсутствует
a nawet kwadrylionów), a nie setek czy tysięcy komórek potomnych.
Potomstwo komórki macierzystej jest klonem komórkowym, czyli wszystkie jej komórki potomne mają ten sam genom. Po wytworzeniu pierwszej KKM ich liczba szybko się zwiększa i ostatecznie w układzie krwiotwórczym człowieka co 100-tysięczna komórka jest KKM (a np. w mililitrze szpiku jest kilkadziesiąt milionów komórek). To skutkuje bardzo dużymi zdolnościami regeneracyjnymi tego układu, który musi wytworzyć około 0,2 biliona krwinek czerwonych i około 0,1 biliona neutrofili dziennie. Dodatkowo poszczególne KKM konkurują ze sobą o to, która swoim potomstwem wypełni organizm.
Najpierw KKM wytwarzają komórki macierzyste dla mielopoezy i limfopoezy, a następnie te komórki wytwarzają komórki wyjściowe, tzw. ukierunkowane, dla poszczególnych linii komórkowych.
W mielopoezie są to:
• linia erytropoetyczna, której końcowy produkt stanowią krwinki czerwone,
• linia megakariopoetyczna, której końcowym produktem są fragmenty cytoplazmy megakariocytów, zwane płytkami krwi lub trombocytami,
• wspólny prekursor dla linii neutrofilopoetycznej i monocytopoetycznej,
• linia neutrofilopoetyczna, której końcowym produktem są neutrofile, czyli granulocyty obojętnochłonne,
• linia monocytopoetyczna, wśród której komórek końcowych znajdują się makrofagi, niekiedy nazywane też histiocytami, osteoklasty (komórki kościogubne) oraz komórki dendrytyczne typu 1,
• linia eozynofilopoetyczna, której końcowym produktem są eozynofile, czyli granulocyty kwasochłonne,
• linia bazofilopoetyczna, której końcowy produkt stanowią bazofile, czyli granulocyty zasadochłonne, i
• linia komórek tucznych.
Limfopoetyczne komórki macierzyste wytwarzają:
• linię limfocytów B,
• linię limfocytów T,
• linię limfocytów naturalnie (tj. bez wcześniejszego uczulenia) zabijających (inaczej NK – natural killers).
W obrębie linii limfocytów T wyróżnia się jeszcze podlinię limfocytów z receptorem αβ i podlinię limfocytów z receptorem γδ. W ramach tej pierwszej podlinii wytwarzane są limfocyty pomocnicze CD4+ (nazwa CD –„cluster of differentiation” odnosi się do mianownictwa cząsteczek znajdujących się na powierzchni komórek, a numer do kolejności ich identyfikacji, nie ma sama w sobie znaczenia merytorycznego i powinna być traktowana jako nazwa własna) oraz limfocyty zabijające CD8+. Dodatkowo w obrębie linii T wytwarzane są komórki dendrytyczne typu 2.
Zarówno limfopoeza B, jak i T ma dodatkowo zróżnicowanie klonalne związane z rearanżacją genów odpowiednio: immunoglobulin i receptorów limfocytów T. Każdy z tych klonów reaguje na inny antygen, wytwarzając oddzielne przeciwciało (klon limfocytów B) lub komórkę zabijającą (klon limfocytów T). Komórki macierzyste każdego z takich klonów mają w razie kontaktu ze „swoim” antygenem możliwość różnicowania się do komórek bezpośrednio efektorowych (a więc np. wytwarzających przeciwciało przeciwko temu antygenowi) oraz komórek pamięci odpornościowej, które przy ponownym kontakcie z tym antygenem znacznie szybciej wytwarzają odpowiednie komórki odpornościowe niż taka komórka (zwana dziewiczą) przy swoim pierwszym kontakcie.
Rycina 1. Prawidłowy obraz szpiku. Barwienie H & E. Powiększenie obiektywu 20 × (B. Z-W).
Rycina 2. Uproszczony schemat hematopoezy. KKM – krwiotwórcza komórka macierzysta, DC – komórka dendrytyczna.
Krwiotwórcze komórki macierzyste pojawiają się pierwotnie na poziomie zarodka w tzw. regionie AGM (aorta, gonady, mesonephros) i stamtąd zasiedlają wątrobę oraz śledzionę, które są narządami krwiotwórczymi płodu. Następnie, w miarę rozwoju kości, przenoszą się do ich wnętrza wytwarzając szpik, który jest narządem krwiotwórczym człowieka dorosłego (ryc. 1). Po wytworzeniu szpiku w różnych kościach KKM nadal krążą pomiędzy nimi. Z jednej strony utrzymuje to jedność szpiku jako narządu (mimo znajdowania się w wielu różnych miejscach). Z drugiej strony jest to wykorzystywane w celach leczniczych, gdyż stała obecność KKM we krwi obwodowej umożliwia ich pobranie do celów przeszczepienia właśnie z tej krwi.
Mimo że KKM krążą po całym organizmie, to wytwarzają komórki krwi tylko w szpiku, a w warunkach chorobowych także w wątrobie i śledzionie, czyli w miejscach, w których już wcześniej były to w stanie robić. To ograniczenie jest narzucone KKM przez tzw. mikrośrodowisko krwiotwórcze, czyli zespół czynników środowiskowych niezbędny im do samoodnawiania, różnicowania i dojrzewania. Kluczowym składnikiem tego środowiska są wyspecjalizowane komórki mezenchymalne podścieliska krwiotwórczego, wywodzące się z mezenchymalnych komórek macierzystych, które z jednej strony wytwarzają mechaniczny zrąb dla komórek krwiotwórczych, a z drugiej są źródłem specjalnych cząsteczek regulacyjnych, które wpływają na zachowanie tych ostatnich komórek.
1.2. Regulacja krwiotworzenia
Są dwa rodzaje cząsteczek regulacyjnych: cytokiny i cząsteczki adhezyjne. Cytokiny dzielą się na: chemokiny oraz czynniki przeżycia i wzrostu. Chemokiny umożliwiają KKM odnalezienie miejsc, tzw. nisz, w których komórki mezynchymy wytwarzają korzystne dla nich środowisko. Następnie, dzięki cząsteczkom adhezyjnym, KKM mogą przylgnąć w tych miejscach i wtedy otrzymują dalsze zalecenia dotyczące przeżycia i wzrostu za pomocą specjalnych cytokin. Najważniejszą chemokiną, której gradient umożliwia KKM odnalezienie właściwych nisz, jest SDF-1 (stromal derived factor 1, czyli czynnik 1 pochodzący z podścieliska). Najważniejszą cząsteczką adhezyjną, która umożliwia ich zagnieżdżenie, jest V-CAM. Dalej procesy są regulowane przez cały szereg cytokin, najpierw wpływających na same KKM, a następnie na ich różnicowanie i dojrzewanie.
Najważniejszy przekaz dla komórek od czynników przeżycia i wzrostu brzmi: „żyć!”. Normalne komórki, jeśli chodzi o przeżycie, są niemal całkowicie uzależnione od stałego dostarczania niewielkiej ilości cytokiny swoistej dla danego rodzaju komórki. Liczba komórek w organizmie jest właśnie w ten sposób kontrolowana. Jeżeli w danym miejscu ma być np. 100 komórek danego rodzaju, to jest tam wydzielana ilość odpowiedniej cytokiny, umożliwiająca przeżycie takiej liczby komórek. Jeśli liczba komórek przekroczy ten próg, to nadmiarowe komórki muszą ulec apoptozie. Jeżeli jednak liczba komórek zmniejszy się znacznie poniżej lokalnej granicy, to wtedy dana cytokina będzie miała znacząco większe stężenie w stosunku do liczby komórek i wtedy zadziała jako czynnik wzrostu, powodując proliferację i ostatecznie zwiększenie liczby komórek do pożądanego poziomu. Dodatkowo cytokiny swoiste dla określonych linii różnicowania pobudzają czynność dojrzałych komórek tej linii. Cytokinami komórek macierzystych są m.in. ligandy receptorów FLT3 i cKIT. Do cytokin określonych linii różnicowania należą m.in. erytropoetyna (dla linii erytroidalnej), trombopoetyna (dla linii megakariocytów), G-CSF (dla linii neutrofili), M-CSF (dla linii monocytów), interleukina 2 (dla linii limfocytów T i NK).
Zarówno cytokiny, jak i cząsteczki adhezyjne wpływają na komórki, wiążąc się z receptorami znajdującymi się na ich powierzchni. Takie związanie prowadzi do pobudzenia receptora, w tym jego części wewnątrz cytoplazmy. Ta część albo sama ma aktywność kinazy, albo pobudza kinazy znajdujące się w cytoplazmie, co inicjuje łańcuch kolejno pobudzanych enzymów, tzw. cząsteczek przekazu sygnału. Sygnał jest przekazywany do jądra komórkowego, gdzie pobudza odpowiedni czynnik transkrypcyjny. Taki czynnik rozwija w odpowiednim