Костный мозг строение и функции в иммунитете

Иммунный комплекс органов. Красный костный мозг.

К системе реактивности организма человека принадлежат органы, осуществляющие восприятие всех внешних и внутренних сигналов, их анализ и адекватную конкретной обстановке регуляцию жизнедеятельности, а также интеграцию функций органов и систем организма. Систему реактивности представляют органы иммунной защиты, эндокринные железы, нервная система с ее периферическим сенсорным аппаратом. Эти три части организма объединяются в единую нейро-эндокринно-иммунную систему, поскольку их деятельность взаимно согласована и зависима. Так, нейропептиды, синтезируемые эндокринными нейронами, влияют на активность иммунокомпетентных клеток, а биологические активные вещества иммунокомпетентных клеток оказывают влияние на клетки и ткани, сходные с таковыми для гормонов эндокриноцитов и пептидов нейронов.

Иммунный комплекс органов

Иммунный комплекс органов включает вилочковую железу (тимус), лимфатические узлы, селезенку, лимфоидные образования в стенке пищеварительного тракта и в других органах и красный костный мозг, где развиваются все клетки крови, в том числе осуществляющие иммунный надзор.

Несмотря на топографическую разобщенность, эти органы вместе с кровью и лимфой образуют единую в функциональном отношении систему, обеспечивающую поддержание процессов кроветворения и иммунной защиты. Органы кроветворения представляют собой открытую систему с постоянным перемещением клеток крови.

Различают центральные и периферические органы кроветворения и иммуногенеза. К центральным органам относят красный костный мозг и вилочковую железу. К периферическим кроветворным и иммунным органам принадлежат лимфатические узлы, селезенка, миндалины и другие лимфоидные образования в составе слизистных оболочек органов.

Красный костный мозг

Красный костный мозг — центральный гемопоэтический орган. В нем находится основная часть стволовых кроветворных клеток и происходит развитие клеток миелоидного и лимфоидного рядов, осуществляется антигеннезависимая дифференцировка В-лимфоцитов (рис. 108).

В эмбриогенезе человека костный мозг появляется впервые на 2-3-м месяцах в плоских костях и позвонках, на 4-м месяце — в трубчатых костях конечностей. Различают красный костный мозг и желтый костный мозг. Красный костный мозг находится в эпифизах трубчатых костей, в губчатом веществе плоских костей, в лопатках, грудине, позвонках, костях черепа. Несмотря на такое рассредоточение, функционально он тесно взаимосвязан благодаря постоянной миграции клеток и наличию общих механизмов регуляции процессов кроветворения.

Масса костного мозга 1,6-3,7 кг, что составляет 3-6% от массы тела. Красный костный мозг имеет темно-красный цвет. Консистенция его полужидкая. Это позволяет делать из него тонкие мазки, изучение которых имеет большое диагностическое значение в клинике.

Строма красного костного мозга образована костными перекладинами, идущими от эндоста. Между ними располагается ретикулярная ткань. Последняя состоит из трехмерной сети гетероморфных ретикулярных клеток фибробластического вида (фибробласты костного мозга). Они вырабатывают межклеточное вещество, включающее ретикулярные волокна и амфорный компонент с большим содержанием гликозаминогликанов, ростовые факторы (интерлейкины). Кроме ретикулярных клеток к стромальным клеточным элементам относятся остеобласты, входящие в состав эндоста и способные влиять на пролиферацию гемопоэтических клеток, адвентициальные — малодифференцированные клетки, сопровождающие кровеносные сосуды, жировые клетки. Все эти клетки развиваются в результате дивергентной дифференцировки стромальной стволовой клетки и играют роль микроокружения для развивающихся клеток крови.

Строма красного костного мозга пронизана кровеносными сосудами микроциркуляторного русла. В основном это капилляры синусоидного типа с диаметром около 30 мкм.

В петлях ретикулярной ткани красного костного мозга расположено множество кроветворных клеток (в том числе стволовых кроветворных, клеток-предшественников миело- и лимфопоэза, клеток гранулоцитарного, эритроцитарного, лимфоцитарного, моноцитарного и тромбоцитарного рядов на различных стадиях дифференцировки).

Количество стволовых кроветворных клеток в красном костном мозге наибольшее по сравнению с другими кроветворными органами (50 на 105 клеток). Концентрация стволовых кроветворных клеток вблизи эндоста в 3 раза больше, чем в других участках костного мозга. Именно здесь наиболее интенсивно идет кроветворение, что связывается с выработкой остеобластами интерлейкинов и повышенным содержанием кальция.

Развивающиеся клетки крови располагаются в красном костном мозге группами (островками, «гнездами»), представляющими собой диффероны, или гистогенетические ряды клеточной дифференцировки. Эритробласты находятся вблизи макрофагов, содержащих железо фагоцитированных эритроцитов, и получают от них железо, необходимое для построения гемоглобина. Созревающие гранулоциты образуют островки, подобно эритроидным клеткам, с тем, однако, отличием, что они не имеют связи с макрофагами.

Клетки тромбоцитарного ряда (мегакариобласты и мегакариоциты) локализуются преимущественно вблизи кровеносных синусоидов. Отростки цитоплазмы мегакариоцитов при этом проникают через поры в стенке синусоидов внутрь сосудов, и от них отделяются фрагменты цитоплазмы в виде кровяных пластинок (тромбоцитов). Последние тут же поступают в кровоток.

В красном костном мозге обычно вокруг кровеносных сосудов встречаются небольшие группы лимфоцитов и моноцитов. Среди множества кровяных клеток в красном костном мозге больше всего зрелых клеточных форм или близких к состоянию зрелости (эритробластов, метамиелоцитов и др.). В случае необходимости, например, при кровопотере, они могут быстро завершить дифференцировку и перейти в кровоток. В нормальных условиях через стенку синусоидных капилляров могут проникать лишь зрелые формы клеточных дифферонов.

Желтый костный мозг расположен в диафизах трубчатых костей. Он представлен преимущественно жировой тканью. В жировых клетках содержится пигмент липохром, имеющий желтый цвет. Желтый костный мозг рассматривается как кроветворный резерв, и в случае больших кровопотерь он начинает функционировать как кроветворный орган. Желтый и красный костный мозг — это два функциональных состояния одного кроветворного органа.

Красный костный мозг очень чувствителен к действию радиации, интоксикаций бензолом, толуолом и другими ядами. Особенно уязвимы при этом «бластные» клеточные формы. Происходит опустошение костного мозга и в результате остается лишь ретикулярная строма. Отмечаются выраженные изменения костного мозга, связанные с превращением миелоидной ткани в жировую, а в старческом возрасте — в слизистую, желатинозную ткани.

Регенерация. Костный мозг обладает высокой регенерационной способностью. После удаления части костного мозга или после облучения ионизирующей радиацией происходит его восстановление за счет заселения костного мозга циркулирующими в крови стволовыми клетками. Необходимым условием при этом является сохранение жизнеспособности стро-мальных клеток. В клинике широко применяют различные методы трансплантации костного мозга.

— Также рекомендуем «Тимус. Развитие тимуса. Строение тимуса.»

Оглавление темы «Выделительная система. Кроветворная система.»:

1. Плевра. Выделительный комплекс органов.

2. Почки. Строение почек. Нефрон. Функции и строение нефрона.

3. Петля Генле. Дистальный отдел нефрона. Собирательные трубочки почки. Сосуды почки.

4. Миоидные эндокриноциты. Юкставаскулярные клетки — Гурмагтига.

5. Мочевыводящие пути. Строение мочевыводящих путей.

6. Иммунный комплекс органов. Красный костный мозг.

7. Тимус. Развитие тимуса. Строение тимуса.

8. Лимфатические узлы. Развитие лимфатических узлов. Строение лимфатических узлов.

9. Селезенка. Развитие селезенки. Строение селезенки.

10. Иммунитет. Виды иммунитета. Виды иммунной реактивности организма.

Одной из самых важных тканей нашего организма является кровь. Именно она отвечает за снабжение кислородом, то есть питание всех клеток, органов и систем. Поэтому крайне важно вовремя пополнять запасы клеток, которые кровь образуют (эритроциты, тромбоциты, лейкоциты). Срок жизни каждой из перечисленных клеток достаточно мал и составляет от 5 дней (лейкоциты) до 100 суток (эритроциты). Это влечет за собой потребность в постоянном самообновлении крови. В организме есть органы, которые как раз эту функцию и выполняют.

Кроветворные органы человека

К главным структурам организма, которые выполняют функцию формирования новых клеток крови, относятся красный костный мозг и селезенка. Лимфатическая система также является одной из частей, для которой работает костный мозг. Где находится этот орган и что собой представляет, рассмотрим ниже.

Расположение костного мозга в организме

Локализация частей организма, формирующих клетки крови, достаточно точечная. Дело в том, что основные органы кроветворения — красный костный мозг и селезенка — по своей функциональности неодинаковы. Так, именно костный мозг является определяющим и основным в этом вопросе, поэтому очень важно его расположение, количество и нормальная работа для любого человеческого организма. Основными местами локализации костного мозга являются именно кости, однако не все из них, так как красный костный мозг содержит только часть костей, а остальные — желтый.

Развитие структуры костного мозга

Вся особенность формирования костного мозга у человека состоит в следующем:

1. Костный мозг закладывается и развивается с самого начала эмбрионального формирования зародыша.
2. На стадии эмбриона и затем у сформированного плода, а также после рождения в течение нескольких лет все кости организма являются продуцентами (производителями) клеток крови и лимфоцитов, то есть все их образует красный костный мозг, где находится основная масса молодых недифференцированных клеток.
3. С течением времени он замещается на желтый в составе всех трубчатых крупных и мелких костей организма.

Таким образом, уже понятно, что костный мозг может быть двух форм: красный и желтый.

Характеристика желтого костного мозга

Он представляет собой жироподобное вещество желтоватого цвета, образованное клетками, продуцированными липоидной тканью организма. Никакого участия в образовании крови или формировании клеточных структур иммунитета не принимает. В ходе жизни замещает красный мозг во многих костях, к старости становясь основным наполнителем диафизов трубчатых костей. Общее массовое содержание в организме составляет примерно 2,5-3 кг. Это половина от всей массы костного мозга. Основная функция — это питание и придание костям эластичности. Кроме того, при больших телесных повреждениях и травмах желтый костный мозг может временно замещаться на красный для восстановления функции нормального кровообращения.

Строение красного костного мозга

Основной составляющей его частью является большая масса недифференцированных и неспециализированных клеток, называемых стволовыми. Это делает данную структуру уникальной и очень важной для жизни человека. Строение костного мозга включает в себя две основные ткани: ретикулярную (строму) и кроветворную. 

Ткань, из которой формируются все элементы внутреннего состава красного мозга, называется ретикулярной стромой. Она заполняет все внутреннее пространство костей и содержит следующие элементы: большое количество кровеносных сосудов, придающих ей полужидкую консистенцию и красный цвет; клетки фибробласты (продуценты фибрина и фибриногена) эндотелиальные клетки. Наряду с ретикулярной тканью в красном костном мозге присутствуют кроветворные элементы — стволовые клетки. Именно они в процессе дифференцировки и специализации образуют эритроциты, лимфоциты, тромбоциты и другие кровяные и лимфатические составляющие. 

Таким образом, в организме есть несколько мест, имеющих костный мозг, где находится главная кроветворная ткань — красная разновидность мозгового вещества.

• Эпифазы коротких и длинных трубчатых костей.
• Диафизы трубчатых остеонов.
• Плоские кости.
• Позвонки.

Такое расположение и локализация — норма для взрослого человека.

Клетки красного костного мозга

Кроветворная ткань содержит массу стволовых клеток, по составу и строению близких к эмбриональным, зародышевым. Это очень важные элементы, ведь все остальные клетки организма (а их миллиарды) являются узкоспециализированными и никогда не смогут заменить другие клетки в тканях или переспециализироваться. А вот стволовые это могут. Поэтому именно они являются той базой, которая дает начало всем форменным элементам крови и части структур лимфатической системы.

Клетки костного мозга образуют пять ростков гемопоэза, каждый из которых дает начало тому или иному элементу.

Эритроцитарный росток формирует эритроциты — красные клетки крови, выполняющие основную функцию транспорта кислорода по органам и тканям.

Гранулоцитарный росток образует клетки эозинофилы, нейтрофилы и базофилы, которые являются важными структурами иммунитета организма, а также составляют лейкоциты крови.

Лимфоцитарный росток дает начало лимфоцитам — основе лимфатической системы.

Моноцитарный росток образует моноциты — иммунные форменные элементы.

Мегакариоцитарный росток дает начало жизни тромбоцитов — одних из главных кровяных клеток, отвечающих за свертываемость.

Таким образом, функции красного костного мозга будут зависеть именно от строения клеток, его образующих. Все они являются жизненно важными структурами. Исчезновение хотя бы одного типа элементов приводит к тяжелым заболеваниям человека, требующим донорства стволовых клеток мозга.

Функции костного мозга

Особое строение и назначение внутренней составляющей плоских костей обуславливает их большое значение для организма. В связи с этим можно определить несколько направлений, в которых действует костный мозг. Функции его следующие:

1. Является непрерывным поставщиком молодых, свежих клеток крови, обновление которых необходимо каждый день (эритроциты живут около суток, поэтому ежедневно отмирают миллионы этих структур, и необходима замена на новые).
2. Формируют целый комплекс структур, противостоящих всем инородным частицам и телам в составе организма, то есть образуют иммунную систему.
3. Контролируют собственные клеточные элементы и уничтожают ненужные (например, опухолевые).
4. По максимуму ограничивают самоуничтожение клеток внутри организма, которое может быть вызвано патологическими процессами.

Несомненно, неоценимую пользу приносит костный мозг. Где находится еще структура, способная выполнять такие важные функции? Нигде. Аналогов в организме человека больше нет. Это и придает особую значимость и уникальность красному костному мозгу человека. 

Селезенка

В начале мы упоминали о том, что не только костный мозг имеет значение в образовании крови. Да, непосредственное формирование большой массы ее клеток и дифференциация стволовых клеток характерны лишь для него. Однако есть и другие органы кроветворения, помогающие в этой функции костному мозгу.

Главный из них — селезенка. Рассмотрим ее основные функции:

• Является эритроцитным депо организма, в случае необходимости (большие кровепотери, травмы и так далее) выбрасывает определенный объем этих клеток в общую кровяную массу.
• Селезенка — это стражник, фильтратор, через который проходит большая масса крови. Именно она обезвреживает, устраняет инородные частицы, растворяет отмершие клетки. Она — незаменимый чистильщик нашего организма.
• Образует моноциты — структуры ткани сердца.

Сама селезенка имеет небольшие размеры и вес около 150 граммов. Располагается над желудком, чуть левее от него.

Трансплантация костного мозга

К сожалению, жизнь преподносит человеку такие проблемы, избавиться от которых долгое время считалось вообще невозможным. Так, например, до 1968 года рак крови считался неизлечимым. То же самое относится к таким недугам, как апластические анемии, лимфомы, заболевания костного мозга. В этих случаях медицина нашла единственный выход — трансплантация костного мозга. Процедура достаточно молодая, сложная вследствие неполной изученности последствий и пока еще не всегда протекающая без осложнений. Но с каждым годом такие операции становятся все более распространенными и упрощенными в исполнении.

Трансплантация костного мозга может быть трех видов:

1. Непосредственно костного вещества.
2. Стволовых клеток.
3. Пуповинной жидкости (крови).

Выбор типа зависит от вида заболевания. Сегодня широко применяются все три разновидности. Самая главная проблема, с которой сталкиваются специалисты, — это подборка донора для проведения операции. Существует целый ряд показателей, по которым он должен подходить, чтобы пересадка прошла успешно и для него, и для реципиента.

Подбор доноров костного мозга

Найти подходящего донора для трансплантации гомеопоэтических структур можно опираясь на несколько условий:

• совпадение по группе крови (не всегда определяющее значение, но очень важное);
• отсутствие у человека заболеваний тяжелого или хронического характера, а также инфекционных болезней;
• отсутствие у донора психических расстройств и наследственных недугов.

Чаще всего отличными кандидатами на донорство становятся родные люди: сестры, братья, дети или родители. Но и в этом случае гарантированная совместимость по тканям наблюдается только в 25 процентах случаев. Очень сложно определить идеальный источник, который даст здоровый костный мозг (фото того, как он выглядит, можно посмотреть в статье). Поэтому приходится искать доноров среди посторонних людей. Такими людьми могут быть представители любых наций, стран и рас. 

Виды трансплантации костного мозга

Существует два основных вида:

• аутологичная трансплантация — когда стволовые клетки берутся у самого пациента заранее и блокируются в специальных условиях до операции;
• аллогенная пересадка — материал забирается у доноров, к которым относятся все подходящие по условиям люди, включая родственников. 

По современным данным мировое лидерство в базе доноров отводится Германии и США. В России доноров совсем мало, поэтому нашим пациентам пересаживают стволовые клетки представителей других наций.