Что вырабатывает костный мозг для иммунитета
В составе крови человека имеется множество групп клеток, каждая из которых отвечает за собственную функцию. Часть из них необходима для доставки кислорода ко всем тканям организма. Другие способствуют остановке кровотечения. Третьи обеспечивают защиту организма от различных вредных веществ. Для того чтобы все эти клетки нормально функционировали, им необходимо постоянно обновляться. Для этого и существует красный костный мозг. Он является основным органом кроветворения. Именно там происходит образование и размножение клеток. Благодаря этому костный мозг обеспечивает 2 важнейших функции организма – кроветворение и иммунитет.
Красный костный мозг: строение органа
Костный мозг – это полужидкое вещество, имеющее тёмно-красный оттенок. Если собрать все его части воедино, то общая масса составит около 2-3 кг. Красный костный мозг человека распределён по всему организму. Большая его часть сосредоточена в тазу и ребрах. Также он имеется в длинных трубчатых костях (в конечностях). Кроме того, часть этого органа расположена в позвонках. Красный костный мозг состоит из 3 видов клеток. К ним относятся:
- Недифференцированные элементы. По своему составу они напоминают клетки эмбриона. Эти частицы не имеют определённого направления развития, в связи с чем их называют стволовыми клетками. Они не способны к самовоспроизведению, так как при делении образуют предшественников кроветворной или иммунной системы. По этой причине недифференцированные клетки находятся в ограниченном количестве. Они имеют огромное значение для современной медицины.
- Мультипотентные клетки. Эти элементы костного мозга являются низкодифференцированными. При их делении образуются лейкоцитарный или эритроцитарный росток кроветворения. Помимо этого, их дочерними клетками являются мегакариобласты – предшественники тромбоцитов.
- Зрелые ростки кроветворной системы. К ним относятся: эритро-, лимфо-, моно-, гранулоцитарные и макрофагальные клетки.
Развитие костного мозга
Красный костный мозг начинает своё развитие со 2-го месяца после зачатия. В этот период его можно обнаружить лишь в ключице зародыша. Через 1-1,5 месяца он начинает появляться во всех плоских костях плода. В этом периоде он выполняет остеогенную функцию. Другими словами, способствует образованию костной ткани у зародыша. На 12-14-й неделе развития кроветворные клетки начинают появляться вокруг сосудов плода. Приблизительно с 5-го месяца после зачатия многочисленные костные перекладины распадаются. В результате этого образуется костномозговой канал. Примерно на 28-й неделе развития этот орган становится кроветворным. В это же время его клетки заполняют трубчатые кости конечностей. У плода в основном развивается эритроидный росток кроветворения. У новорожденного в диафизах трубчатых костей появляются жировые клетки. В то же время эпифизы заполняются новыми очагами кроветворения.
Красный костный мозг: функции органа
Как уже говорилось, костный мозг является органом кроветворной и иммунной систем. Кроме того, именно он обеспечивает созревание стволовых клеток. Кроветворная функция костного мозга заключается в продукции предшественников эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Каждая из этих клеток имеет жизненно важное значение для нашего организма. Обеспечение иммунитета – тоже немаловажная функция. Благодаря ей организм человека может побороть все чужеродные частицы, которые ему угрожают. Клетки красного костного мозга, отвечающие за иммунитет, называются лимфоцитами и макрофагами. В последние годы изучение этого органа всё больше занимает умы учёных. Это связано с тем, что, помимо своих основных функций, он вырабатывает недифференцированные, или стволовые, клетки. Данное открытие стало большим прорывом в медицине, благодаря новым возможностям лечения тяжёлых заболеваний.
Обеспечение кроветворной функции организма
Красный росток костного мозга образуется при делении полипотентной клетки-предшественницы. В свою очередь, он может продолжить своё развитие как лейко- или эритроцитарная группа элементов крови. Также при делении клетки красного ростка образуются мегакариобласты. Они являются предшественниками тромбоцитов. Все эти клетки составляют кровь человека. Эритроциты необходимы для переноса кислорода ко всем тканям организма. Это очень важная функция крови, так как без неё наступает гипоксия, и человек может погибнуть. Лейкоциты являются белыми кровяными тельцами, которые необходимы для защиты организма от бактериальных и вирусных инфекций. Благодаря им в случае опасности в силу вступает защитный механизм – воспаление. Он направлен на уничтожение микробов и вытеснение их из организма. Тромбоциты нужны для остановки кровотечения.
Связь красного костного мозга с иммунитетом человека
Основной механизм защиты нашего организма от вредных агентов – это иммунная система. Красный костный мозг является одним из её центральных органов. Это связано с тем, что в нём созревают клетки гуморального иммунитета – В-лимфоциты. Их действие направлено на устранение инфекций в организме. Кроме того, они тесно связаны с другими клетками иммунной системы – Т-лимфоцитами. Эти элементы образуются в вилочковой железе. Их функция – обеспечение клеточного иммунитета. Помимо В-лимфоцитов, в красном костном мозге образуются макрофаги. Они нужны для захвата крупных чужеродных частиц и их уничтожения. При патологии костного мозга страдает вся иммунная система организма. Поэтому его защитная функция, как и кроветворная, является жизненно необходимой.
Диагностика патологий костного мозга
Заподозрить заболевания костного мозга можно по различным симптомам. Чаще всего при серьёзных патологиях этого органа дефекты заметны уже в период новорожденности. В некоторых случаях заболевания костного мозга являются приобретенными. Чаще всего они обнаруживаются по изменениям лабораторных анализов. Клиническими проявлениями патологий костного мозга могут быть слабость, потеря в весе, кровотечения, геморрагические высыпания на теле. При подозрении на заболевания костного мозга проводят ряд анализов. Они помогают уточнить диагноз. К этим анализам относятся коагулограмма, мазок крови, а также биопсия костного мозга. Обнаружить патологию могут врачи-гематологи или онкологи.
Заболевания красного костного мозга
К заболеваниям костного мозга относят различные виды анемий и лейкозов. Некоторые из них являются врождёнными и передаются по наследству, другие – возникают в процессе жизни. Например, В-12-дефицитная анемия чаще всего встречается у больных после резекции желудка. При этой патологии меняется состав не только крови (снижение гемоглобина, увеличение размеров эритроцитов), но и костного мозга. При окрашивании большая его часть становится синего цвета. Апластическая анемия – это заболевание, при котором угнетены все ростки кроветворения. При пункции костного мозга обнаруживается разрастание жировой ткани. Помимо анемий к патологиям кроветворения относятся гемобластозы. При них наблюдается опухолевое перерождение и усиленное размножение клеток костного мозга. Чаще всего встречаются лимфо- и миелолейкозы. При этих патологиях часть клеток усиленно размножается, вытесняя остальные ростки кроветворения. Эти заболевания могут быть острыми и хроническими.
Лечение патологий кроветворения
Выбор метода лечения зависит от самого заболевания, а также от его стадии. При В-12-дефицитной анемии применяют пожизненную заместительную терапию цианокобаламином. При угнетении всех ростков кроветворения требуется трансплантация костного мозга. Некоторые врождённые виды анемий до настоящего времени остаются неизлечимыми. Основным средством от гемобластозов является химиотерапия. В зависимости от вида лейкоза применяют определённую программу лечения. Препараты, входящие в состав химиотерапии, называются цитостатиками. Их действие направлено на подавление патологического роста опухолевых клеток крови. К сожалению, эти лекарства имеют множество побочных действий. В некоторых случаях врачи прибегают к трансплантации костного мозга. Обычно этот метод используются при тяжёлых заболеваниях кроветворения у детей.
Пересадка красного костного мозга
Как известно, красный костный мозг является единственным источником стволовых клеток. Этот вопрос уже несколько десятилетий активно изучается во всех странах мира. Пересадка костного мозга может спасти миллионы людей, страдающих тяжёлыми формами гемобластозов. Помимо этого, стволовые клетки используются в трансплантологии и пластической хирургии.
Не так давно учеными было выявлено, что головной мозг и иммунитет связаны. Хотя до начала XIX века считали, что этот орган полностью изолирован от процессов, происходящих в иммунной системе. Учеными было доказано, что несмотря на обособленность, мозг нуждается в иммунной системе. Точно также он в определенной степени управляет иммунитетом.
Роль костного мозга в иммунной системе
Для начала разберемся от чего в первую очередь зависит правильное функционирование иммунной системы. Не нужно быть ученым, чтобы понимать, что иммунитет – это основной механизм защиты организма от вредоносных агентов. Один из центральных органов иммунной системы – красный костный мозг. В-лимфоциты – то, что вырабатывает костный мозг для иммунитета. Эти клетки необходимы непосредственно для устранения инфекций в организме. Они тесно связаны с Т-лимфоцитами, образующимися в вилочковой железе. Функцией этих клеток является обеспечение клеточного иммунитета. В красном костном мозге также созревают макрофаги, необходимые для захвата крупных инородных частиц и последующего их уничтожения. Если возникает патология костного мозга, иммунитет организма страдает. Можно сказать, если нет костного мозга, нет и иммунитета. Но можно ли также утверждать про головной мозг?
Какие составляющие иммунной системы присутствуют в головном мозге?
Из-за наличия гематоэнцефалического барьера, мозг называют привилегированным органом, отделенным от иммунной системы. Этот барьер отделяет его ткани от крови, наполненной иммунными клетками и молекулами. Но данный факт не указывает на полное отсутствие связи между головным мозгом и иммунитетом. Просто реакции на инфекции в этом органе происходят по-другому. А чувствительность к различным повреждениям объясняет слабость ответа на заражение.
Факт того, что в мозге присутствуют составляющие врожденного и приобретенного иммунитета, доказан. Орган состоит из клеток. Нейроны выступают генераторами и распространителями электрических сигналов. Клетки глии выполняют функцию обеспечения нейронов информацией, необходимой для функциональной активности. Микроглии зарождаются в стволовых клетках и попадают в мозг на ранних этапах его развития. Они представляют собой изолированные макрофаги мозга, удаляющие погибающие нейроны и нервные окончания. Когда мозг созревает, важность этих процессов велика. Не менее необходимая функция клеток микроглии – защита мозговых тканей от инфекционных агентов.
В мозге есть не только иммунные клетки микроглии. В 2015 году группа ученых Вирджинского университета исследовала мозг мыши. Они обнаружили наличие «лимфатического дренажа», который состоит из каналов, собирающих лимфу и спинномозговую жидкость от мозговых оболочек. Гипотеза о том, что в мозге человека есть аналогичный механизм, подтвердилась в 2017 году, когда научная группа во главе с доктором Дэниэлом Рэйхом провела ряд экспериментов. Исследования с помощью магнитно-резонансной томографии показали, что в мозговых оболочках людей и обезьян есть лимфатические сосуды.
Молекулы иммунитета, как и клетки, непосредственно влияют на нормальную работу мозга. Сигнальная молекула цитокин IFN- защищает от вирусов и регулирует социальное поведение. Учеными выявлено, что нехватка цитокина провоцирует социальные расстройства и нарушение нейронных связей. Противовоспалительной активностью обладает и сигнальная молекула IL-1. Она действует локально или системно, возбуждает повышение температуры, нарушение сна, снижение аппетита и реакции эндокринной системы на атаку организма инфекциями. Сигнальная молекула C1q отмечает погибающие нейроны и нервные окончания, что помогает клеткам микроглии найти их и удалить.
В связи с известной на сегодняшний день информацией о присутствии компонентов врожденного и приобретенного иммунитета в головном мозге возникает вопрос, почему иммунный ответ в этом органе развит так слабо? Дело в том, что иммунитет здесь работает локально и не столь интенсивно. Имеющиеся клетки могут захватить вредоносные бактерии, но не могут передать информацию лимфоцитам. А привлечение иных клеток становится невозможным, так как этому препятствует гематоэнцефалический барьер.
Как мозг управляет иммунитетом?
На сегодняшний день нельзя сказать, какая часть мозга отвечает за иммунитет. Однако американскими биологами доказана связь на уровне «бактерия-мозг-тело». Пытаясь ее найти, ученые из трех крупнейших университетов, изучали эмбрионы лягушки. Эксперименты показали, что не получая мозговых сигналов, иммунные клетки движутся хаотично и в полной мере не способны противостоять инфекциям.
Ученые сравнивали поведение обычных эмбрионов лягушки с эмбрионами, у которых удален мозг. У последних иммунные клетки не концентрировались в месте повреждения или инфекции, а вели себя беспорядочно, что приводило к быстрому развитию заражения. У эмбрионов с мозгом клетки иммунитета сразу направлялись к месту заражения и начинали бороться с бактериальной угрозой.
Весьма впечатляющие результаты показал эксперимент с заражением кишечной палочкой. У нормальных эмбрионов выживаемость составила 50%. Тогда как из эмбрионов с удаленным мозгом выжило только 16%. При том что состав и количество иммунных клеток был одинаков, такой эффект можно было связать только с отсутствием мозгового сигнала о направлении движения к месту присутствия инфекционного агента.
У эмбрионов без головного мозга отсутствовал такой нейротрансмиттер, как дофамин. Это сигнальное химическое вещество, используемое в мозге для обучения и мотивации. В результате у эмбрионов без мозга отсутствовал эффект кворума иммунных клеток в месте заражения. Так, можно сделать вывод о том, что дофамин крайне необходим на ранних стадиях инфекции, с его помощью иммунные клетки понимают, в каком месте нужно концентрироваться.
Таким образом, хоть связь мозга и иммунитета еще не изучена в полной мере, мы знаем, что она точно есть. И можно предположить, что чем лучше работает мозг, тем лучше функционирует иммунная система. Развивайте способности мозга, ежедневно заставляйте его работать, решать простые и сложные задачи, и будьте здоровы! А отличным вспомогательным средством в развитии мозга станут тренажеры и обучающие курсы Викиум. Тренируйте память, внимательность, реакцию и становитесь умнее вместе с нами!
Костный мозг – это один из главных органов кроветворения человека, ведь только он отвечает за обновление крови и стволовых клеток. Эта особенная ткань отвечает не только за гемопоэз (кроветворение), но и за иммунную систему. В статье вы найдете подробное описание костного мозга, его функции и возрастные особенности, а также возможные заболевания данного органа.
Что такое костный мозг
Костная ткань – это орган, который содержится во внутренних полостях крупных костей. Фиброзная ткань вмещает в себя большое количество незрелых стволовых клеток, которые по строению очень похожи на эмбриональные клетки и другие их виды. К примеру, те, которые отвечают за регенерацию кожи. Данная структура отвечает за движения, о которых человек не задумывается.
Стволовые клетки
Стволовые клетки считаются незрелыми, в процессе кроветворения развиваются лейкоциты, тромбоциты и эритроциты. Эритроциты отвечают за передачу кислорода, а лейкоциты борются с телами, которые могут переносить инфекцию, а так же играют важную роль, удаляя отмершие клетки. Тромбоциты позволяют крови сворачиваться. Они служат для формирования макрофагов, которые обеспечивают защиту и иммунитет человека.
С помощью костной ткани кровь очищается от чужеродных частиц, остатков отмерших клеток, микробов с помощью собственных лимфоцитов. Половина массы органа – кровеносные сосуды, где «дозревают» клетки, которые с потоком кровяных телец попадают в вены органа, а затем – кровеносную систему всего тела. Вышеописанные клетки еще называют гемопоэтическими, из них образуется кровь и макрофаги.
Где находится костный мозг у человека
Далее рассмотрим расположение и строение костного мозга у человека. Орган находится в костномозговых полостях и трубчатом веществе костей, то есть, внутри костей скелета человека. Трубчатое вещество находится между компактным веществом, которое более известно, как кость. Локализация органа – кости грудины, бедер, ребер, черепной коробке и позвоночнике.
Как выглядит
Далее следует описать строение органа, каков его внешний вид. Он выглядит как небольшая трубка внутри кости. Его защита – барьер иммунологической толерантности. Барьер необходим, чтобы отталкивать незрелые и созревающие клетки костного мозга. Из органа выделяются сосуды и центральная костномозговая полость. Все элементы строения защищены губчатым компактным веществом, остеоном.
Структура и виды костного мозга
Орган состоит из стромы и кроветворных элементов. Между ними есть определенная взаимосвязь. Зачатки гемопоэза формируются из зон эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Стволовые клетки производят форменные элементы. Вне костномозговой ткани встречаются созревшие формы. Процесс контролируется гемопоэтическими соединениями. Орган является центральным и полипотентным периферическим лимфоидным органом тела человека. Выделяют такие разновидности: красную и желтую ткани. Рассмотрим функции красного костного мозга и функции желтого костного мозга.
Красный мозг
Так называемая красная костная ткань или ККМ находиться внутри трубчатых костей (диафизе), а так же в плоских костях и позвонках. Она представлена стромой и ретикулярной тканью. Орган считают фабрикой, которая образовывает из стволовых клеток другие элементы крови. Он принимает участие в иммунопоэзе – обмене питательных ценностей (белки, жиры, углеводы, минералы), костеобразовании.
ККМ проводит клетки крови по линиям гемопоэза. Его основная функция – это кроветворение (образование, созревание, вымывание элементов крови). Стоит отметить, что название клеток – колониеобразующие элементы(КОЭ) или колониеобразующие единицы (КОЕ). Еще в состав красного мозга входят три компонента – гемопоэтический, сосудистый и стромальный.
Желтый костный мозг
Желтая костная ткань или ЖКМ находится рядом с красной. Она выполняет резервную функцию, то есть, при сильном кровотечении данное вещество заполняет гемопоэтическими клетками место разрыва. Это помогает быстро восстановить свойства крови. В ее составе содержится большое скопление жировой ткани. Масса ЖКМ составляет около половины массы всей ткани.
Все остальное – ККМ. Основа органа – это рыхлая ретикулярная соединительная ткань. В ней присутствует скопление клеток. Желтая костная ткань заполняет пустые полости костей. Она считается резервом для ККМ. При кровопотерях создаются гемопоэтические элементы, которые помогают воссоздать ККМ. В ЖКМ есть участки миелоидной ткани, которые свойственные красному.
Клеточный состав
Далее обсудим клеточный состав костной ткани. Он представлен двумя группами – стромы и паренхимы. Вторая группа – это клетки ткани внутренней среды. В ретикулярную строму входят элементы, которые образуют внутренние ткани кровеносных сосудов, жировой ткани, остеобласты и фибробласты. Эндотелиальные клетки выполняют механическую и секреторную функцию. Они формируют окружение, которое необходимо для нормальной работы стволовых элементов. Факторы роста вырабатывает КМ с помощью остеогенных клеток. Они контролируют гемопоэз.
Максимальное скопление данных веществ можно наблюдать в эндосте. Рядом с ним происходят быстрое образование элементов. При проведении биопсии можно увидеть увеличение красных кроветворных ростков. Дифференцировку костного роста определяет количество жировых клеток. За стимуляцию гемопоэтина и стромальных элементов отвечает эндотелиальная выстилка. Они способствуют выведению потока крови по сосудам. Они участвуют при сокращении сосудистых стенок.
Функции костного мозга
Главная функция костной ткани – кроветворение. Она поддерживает оптимальный уровень элементов крови. То есть, орган заменяет отмершие элементы на новые. Кровоснабжение осуществляется питающими артериями. Они формируются в два комплекса капилляров – синусоидные и питающие. ЖКМ отличается отсутствием синусоидных капилляров. Кровь принимает из капилляров венулы, которые собраны в центральные вены. В сам орган проникают нервные волокна вместе с кровеносными сосудами.
За что отвечает костный мозг
Основные функции костной ткани: обеспечение всех движений человеческого тела. Все происходит следующим образом: в нашем головном мозге формируется мысль, к примеру, поднять руку. Он передает эту мысль костному, тот быстро принимает ее и передает сигнал мышцам руки, которая далее и выполняет это действие. То есть, за все рефлекторные действия отвечает данный орган.
Возрастные особенности красного костного мозга
Масса данного органа составляет 2-3 кг. У эмбриона за кроветворение отвечает желточный мешок. С шестой недели эту функцию выполняет печень, а с третьего месяца – селезенка. Костная ткань формируется во втором месяце. С 12-ой недели развиваются кровеносные сосуды и синусоиды. Вокруг них формируется ретикулярная ткань. С этого момента КМ функционирует как кроветворный орган.
После рождения орган занимает все костномозговое пространство. Жировые клетки появляются в ККМ после рождения. В возрасте 3 лет, все кости ребенка заполнены ККМ. Спустя год, он перерождается в жировой (желтый). В возрасте 25 лет желтый мозг полностью заменяет красный в трубчатых и плоских костях. У пожилых людей орган приобретает желатиновую консистенцию.
Заболевания костного мозга
Далее рассмотрим список болезней данного органа, которые при своевременной диагностике поддаются лечению:
- Лейкоз – это рак белых кровяных клеток. Они влияют на все пять типов лимфоцитов. Тяжелый недуг распространяется на линию элементов, что приводит к разрушению производства других клеток. При поражении лейкозные элементы пациента нормально не функционируют или не борются с инфекциями.
- Миелодиспластический синдром или цитопения – это группа заболеваний. Характером данной группы является производство патологических аномальных ячеек органа. Это приводит к кровотечениям, анемии и заражению различными инфекциями. Если не лечить данные заболевания, они стремительно прогрессируют, приводя к острой миелоидной лейкемии. Миелопролиферативные заболевания распространяются по всей ткани. Орган перепроизводит зрелые ростки клеток, которые он выпускает в кровеносную систему, другими словами, это гиперплазия.
- Миелопролиферативные заболевания и другие. Для определения этих заболеваний у больного, их дальнейшего лечения применяют пункцию костной ткани. Это диагностический метод, с помощью которого врачи получают образец вашего органа из любой кости, где содержится орган. Для этого вводят специальную иглу. Затем материал отправляют на анализ, чтобы определить нарушение или отсутствие определенного количества элементов.
С помощью процедуры специалисты выясняют, можно ли взять человека в качестве донора, нужна ли ему пересадка клеток, и готов ли он к проведению трансплантации. Если анализы удовлетворительные, его отправляют на операцию, ход которой человек определяет самостоятельно. Перед трансплантацией проводят полное исследование состояния организма: сердца, легких почек и других органов.
Чувствительность к цитостатикам и излучению
Элементы, которые вырабатываются здоровым кроветворным органом, обладают повышенной чувствительностью к цитостатическим или ионизирующим излучениям. Однако при химиотерапии или облучении страдают только злокачественные опухоли. Они либо исчезают, либо не размножаются. Передозировка этими средствами приводит к апластической анемии. После проведения химиотерапии клеточные популяции возможно полностью восстановить за счет первичного резерва костной ткани.
Видео:
Что такое трансплантация костного мозга?
Внимание! Информация, представленная в статье, носит ознакомительный характер. Материалы статьи не призывают к самостоятельному лечению. Только квалифицированный врач может поставить диагноз и дать рекомендации по лечению, исходя из индивидуальных особенностей конкретного пациента.
Нашли в тексте ошибку? Выделите её, нажмите Ctrl + Enter и мы всё исправим!