Szpik kostny i krew

Szpik kostny

Głównym narządem krwiotwórczym jest szpik kostny. Jest to gąbczasta, siatkowata substancja wypełniająca przede wszystkim wnętrza dużych kości. Szpik czerwony jest miejscem tworzenia i wzrostu komórek krwi. W okresie życia płodowego i u niemowląt, szpik ten znajduje się prawie we wszystkich kościach. W miarę dojrzewania szpik czerwony ustępuje i przekształca się w szpik żółty składający się głównie z komórek tłuszczowych i tkanki łącznej. U zdrowych, dorosłych ludzi występowanie szpiku czerwonego ograniczone jest do główek kości długich, obręczy kończyn dolnych (miednicy) i górnych, mostka, zakończeń żeber i płaskich kości czaszki.

Skład i funkcje krwi

Krew można określić schematycznie jako system transportujący tlen, witaminy, składniki odżywcze, hormony, czynniki krzepnięcia i inne niezbędne do życia substancje do wszystkich komórek ciała. Odprowadza również gromadzące się tam substancje odpadowe i trucizny (produkty przemiany materii). Krew jest również niezbędna do regulacji ciepłoty ciała oraz stanowi niezbędny element w barierze obronnej organizmu, zapobiegając infekcjom. W skład krwi wchodzi wiele składników, a każdy z nich ma własną, specyficzną funkcję. Trzy główne grupy komórek krwi: krwinki czerwone, krwinki białe i płytki krwi krążą w krwioobiegu zawieszone w żółtawym, przeźroczystym płynie zwanym osoczem (plazmą).

Krwinki czerwone (erytrocyty)

nadają krwi jej kolor. W ich skład wchodzi białko zawierające jony żelazowe (hemoglobina) wychwytujące w płucach tlen, który jest następnie transportowany do wszystkich narządów, tkanek i tam uwalniany. Anemia, choroba spowodowana obniżoną liczbą erytrocytów, wywołuje u ludzi osłabienie organizmu, brak energii, zawroty i bóle głowy, spłycenie oddechu, potliwość i nadmierną pobudliwość. „Normalna” liczba krwinek czerwonych (liczona w mikrolitrze krwi) waha się w zależności od wieku i płci i wynosi: dla mężczyzn od 4.5 do 6.2 milionów, dla kobiet od 4.2 do 5.4 milionów, a dla dzieci od 4.6 do 4.8 milionów/μl. W prawidłowych warunkach powstaje około 2.5 x 1011 krwinek czerwonych na dobę, a pula erytropoetyczna w szpiku wynosi 1010 komórek/kg masy ciała.

Płytki krwi (trombocyty)

są małymi komórkami niezbędnymi do zapewnienia krzepnięcia krwi, zapobiegającymi tym samym nadmiernemu krwawieniu w czasie uszkodzenia naczyń krwionośnych. Niedobór płytek (trombocytopenia) może powodować spontaniczne krwawienie z dziąseł, z nosa i innych tkanek. Wybroczyny (siniaki) pojawiające się na ciele bez żadnej widocznej przyczyny są również charakterystycznym objawem trombocytopenii. Liczba płytek wzrasta w czasie wysiłku i w czasie niektórych zaburzeń wywołanych: infekcjami, zapaleniami, nowotworami i usunięciem śledziony, a maleje na krótko przed miesiączkowaniem. Normalna liczba płytek waha się od 150 000 do 400 000/μl krwi. Liczba poniżej 50 000 może powodować spontaniczne krwawienia, a poniżej 5 000 groźne krwawienia zagrażające życiu.

Leukocyty (krwinki białe)

bronią organizm przed bakteriami, wirusami, pasożytami i grzybami, przed wszelkimi obcymi substancjami oraz komórkami nowotworowymi. Wyróżniamy trzy główne typy leukocytów:

• monocyty i makrofagi- chroniące organizm przed infekcjami, a także wchłaniające starzejące się i/lub degenerujące krwinki;
• granulocyty, które zwalczają infekcje w mechanizmie tzw. fagocytozy polegającej na gromadzeniu się, w odpowiedzi na obecność bakterii lub innej obcej substancji, komórek granulocytów dookoła czynnika inwazyjnego, pochłanianiu go i niszczeniu. Komórki te obumierają w następstwie czego są wchłaniane przez makrofagi. Gdy infekcja znajdzie się już pod kontrolą i zostanie opanowana, liczba granulocytów powraca do normalnego poziom

limfocyty

- wyspecjalizowane komórki układu odpornościowego, rozpoznające antygeny i reagujące z nimi. Znajdują się one w krwioobiegu, w limfie i narządach limfatycznych (śledziona, migdałki i węzły chłonne).

System limfatyczny

System limfatyczny jest systemem filtrującym i drenażowym połączonym z krwiobiegiem. Sama limfa jest przeźroczystym roztworem, jednak zawieszone w niej krwinki białe nadają jej kolor mleczny. Limfa krąży w sieci naczyń i w węzłach chłonnych, wychwytując w nich produkty przemiany materii, które transportuje do krwioobiegu. Skupiska węzłów chłonnych występują pod pachami, w pachwinach, w szyi, klatce piersiowej i brzuchu. Śledziona, grasica, migdałki i szpik kostny również należą do systemu limfatycznego, a ponadto tkanka limfatyczna znajdowana jest i w innych częściach ciała (m. in. w żołądku, jelitach, skórze). Dzięki doskonałemu uzupełnianiu się, dwa główne typy limfocytów, typ B i typ T komórek limfocytarnych, tworzą siłę regulującą odpowiedź immunologiczną.

Limfocyty (komórki) typu B

są odpowiedzialne za odporność humoralną. Każda komórka B zaprogramowana jest do wytworzenia swoistego przeciwciała i kontrolowana jest przez limfocyty T – pobudzana przez Th, a hamowana przez Ts. Antygeny są substancjami mającymi zdolność wywoływania odpowiedzi immunologicznej; mogą nimi być związki chemiczne, obce białka występujące na powierzchni czynników infekcyjnych, komórek nowotworowych lub komórek obcych tkanek indukujące produkcję przeciwciał (immunoglobulin). Przeciwciało można wyobrazić sobie jako lustrzane odbicie specyficznego antygenu. Silnymi antygenami są komórki wprowadzane drogą transfuzji szpiku lub przeszczepu narządu. Limfocyty B reagują na obecność antygenów intensywnym dzieleniem się i dojrzewaniem.

Limfocyty (komórki) typu T

są odpowiedzialne za odporność komórkową. Atakują one i niszczą komórki nowotworowe i komórki zainfekowane wirusami. Jest kilka różnych typów komórek T, lecz wszystkie ze sobą współpracują i wzajemnie się regulują. Regulują one również odpowiedź komórek typu B dając im sygnał do rozpoczęcia procesu dojrzewania w komórki plazmy i produkcji przeciwciał (komórki pomocnicze, Th), jak i odwrotnie - do zaprzestania tych procesów (komórki supresorowe, Ts). Przeciwciała neutralizują lub znakują czynniki infekcyjne i obce substancje tak, aby mogły być niszczone przez cytotoksyczne komórki T, komórki zabijające, granulocyty lub monocyty w kombinacjach z innymi mechanizmami obronnymi organizmu.

• Limfocyty T integrują działania różnych komórek immunologicznych oraz niszczą komórki, które uległy transformacji nowotworowej lub zostały zainfekowane. Wyróżnić wśród nich można:
• Limfocyty pomocnicze (Th = CD4)aktywują limfocyty B do wytwarzania przeciwciał, aktywują inne komórki T, uczestniczą w zjawisku odporności.
• Limfocyty supresorowe (Ts = CD8) – działają antagonistycznie do Th.
• Limfocyty cytotoksyczne (Tc = CD8) – uczestniczą w procesie zabijania komórek zainfekowanych wirusami i nowotworowych. Stosunek CD4/CD8 ≈ 1/3
• Limfocyty NK (naturalne limfocyty zabijające) - uczestniczą w procesie zabijania komórek zainfekowanych wirusami i komórek nowotworowych bez udziału przeciwciał. Normalna liczba krwinek białych waha się od 4 100 do 10 900/μl, lecz może być znacznie zmieniona przez takie czynniki jak ćwiczenia, ciążę, stres i choroby. Obniżona ich liczba może wskazywać na infekcję wirusową lub reakcję toksyczną, a podwyższona na infekcję, białaczkę lub zniszczenie tkanki. Zwiększone ryzyko infekcji pojawia się gdy liczba białych komórek krwi spada poniżej 1 000/μl.

Hematopoeza (proces tworzenia się krwinek)

Proces tworzenia i rozwoju komórek krwi nazywany jest hematopoezą. W szpiku kostnym znajdują się komórki macierzyste ze zdolnością wielokierunkowego różnicowania się, tzw. komórki multipotencjalne. System hematopoetyczny obejmuje hierarchie typów komórek o zmniejszających się możliwościach do samoodnawiania, proliferacji (podziałów) i dyferencjacji (różnicowania). Najprymitywniejsze komórki macierzyste identyfikowane są na podstawie zdolności do odtwarzania populacji wszystkich, limfocytowych (limfocyty B, limfocyty T, NK), mieloidalnych (= szpikowych, granulocyty, monocyty), erytroidalnej i megakariocytowej, linii komórkowych po transplantacji do osobnika pozbawionego systemu immunologicznego. Wyrażają jednocześnie zdolność do samoodnawiania, utrzymując tym samym stałą pulę komórek macierzystych zdolnych do hematopoezy przez całe dorosłe życie gospodarza. Większość dojrzałych komórek krwi ma względnie krótki żywot, a więc ich niedobór musi być okresowo uzupełniany komórkami z puli multipotencjalnych hematopoetycznych komórek macierzystych (rys. 1). Zjawisko to jest ściśle regulowane przez kompleksową sieć czynników wzrostu w większości produkowanych przez zrąb (podścielisko) szpiku kostnego. Z drugiej strony duże zdolności multipotencjalnych hematopoetycznych komórek macierzystych do proliferacji mogą być przyczyną transformacji nowotworowych układu krwiotwórczego.

Ogólnie rzecz ujmując, krwinki rozwijają się w ten sam sposób co inne komórki ciała. Większość tkanek i narządów zawiera pewną pulę niedojrzałych, niezróżnicowanych komórek, czyli komórek macierzystych. W przypadku potrzeby, takiej jak np. konieczność zastąpienia zużytych lub uszkodzonych komórek nowymi, komórki macierzyste dzielą się i różnicują, stając się komórkami w pełni rozwiniętymi i funkcjonalnymi. Gdy taka potrzeba znika, produkcja nowych komórek ulega zahamowaniu i w końcu ustaje.

 

W zależności od tego, który typ komórek jest aktualnie potrzebny, np. do zastąpienia starych komórek nowymi, czy do odpowiedzi na nagłą potrzebę (taką jak np. infekcja), macierzyste komórki multipotencjalne zaczynają dzielić się i różnicować w kierunku tej szczególnej linii komórkowej. Linia erytroidalna tworzy krwinki czerwone, mieloidalna - monocyty i granulocyty, linia limfoidalna daje wzrost limfocytom. Ta ostatnia linia szybko rozdziela się na dwie oddzielne - linię komórek T i linię komórek B. Krwinki tak długo nie są uwalniane ze szpiku do krwioobiegu, jak długo nie osiągną pełnej dojrzałości funkcjonalnej. Proces dojrzewania komórek zajmuje wiele cykli podziałowych. W zdrowych organizmach komórki B nie występują w krwiobiegu w dużej liczbie, gdyż większość z nich pozostaje w szpiku. Przypuszcza się, że komórki T migrują do grasicy i dopiero w niej “uczą się bycia” specyficznym typem komórki T, na którą jest właśnie w organizmie zapotrzebowanie.

Komórki macierzyste krwi obwodowej.

Pewna liczba komórek macierzystych krwi (w skrócie PBSC) dostaje się jednak do krwiobiegu. Są to takie same komórki jak macierzyste komórki multipotencjalne znajdujące się w szpiku kostnym. Komórki te mają bardzo ważną zdolność ponownego zasiedlania uszkodzonego szpiku i odtworzenia hematopoezy. U noworodków liczba PBSC jest prawie taka sama jak liczba komórek macierzystych szpiku.

Komórki blastyczne (blasty).

Krwinki białe, zanim zamienią się w dojrzałe komórki (limfocyty, monocyty, neutro-, eozyno- i bazofile), przechodzą w swoim rozwoju (dojrzewaniu) szereg etapów pośrednich. Bardzo niedojrzałe krwinki białe są zwane blastami.

Komórki blastyczne znajdowane są zwykle w szpiku. Mała ich liczba, zwykle po chemioterapii lub infekcji, znajdowana jest czasem w krwiobiegu. U osób otrzymujących hormon wzrostu (Neupogen), stymulujący podziały białych krwinek, również w krwiobiegu pojawia się zwiększona liczba komórek blastycznych. Są to zjawiska naturalne i nie świadczą o chorobie. Duża jednak liczba blastów znajdowana w krwiobiegu nie jest zjawiskiem normalnym i wskazywać może na białaczkę.

Zrąb szpiku kostnego (podścielisko).

Jest to szkielet tkanki podtrzymującej szpik. Tkanka ta składa się z kilku komórek różnych typów, a jej funkcja polega nie tylko na fizycznym podtrzymywaniu szpiku, lecz również na współdziałaniu fizjologicznym i chemicznym. Dobry stan tej tkanki jest sprawą niezbędną dla zdrowego funkcjonowania komórek hematopoetycznych.

Liczby krwinek w normalnej krwi. Liczba krwinek białych zwykle waha się między 5000 a 10000 w mikrolitrze (ml), a liczba płytek między 150 000 a 300 000/ml. Wartość hematokrytowa krwi otrzymywana jest, po odwirowaniu próbki krwi, przez zmierzenie stosunku (wyrażonego w procentach) objętości krwinek czerwonych do całkowitej objętości badanej próbki. Normalna wartość hematokrytowa wynosi 37-47% dla kobiet, 40-54% dla mężczyzn, 35-49% dla dzieci i 45-70% dla noworodków urodzonych w terminie. Inne wartości zostały podane na końcu książki.

Stosunek krwinek czerwonych do białych we krwi wynosi mniej więcej 800:1, różny jest także czas życia krwinek wynoszący, odpowiednio, 120 dni : kilku godzin, chociaż czas rozwoju krwinek białych, od komórki macierzystej do osiągnięcia formy dojrzałej, wynosi 10 – 14 dni.

Tabela 1 podaje orientacyjne wartości krwinek białych we krwi.

Termin granulocyt określa krążące we krwi krwinki białe, których wnętrze wypełnione jest ziarnistościami: komórki obojętnochłonne, kwasochłonne i zasadochłonne. W związku z tym, że znaczącą większość stanowią neutrofile (granulocyty obojętnochłonne), terminy granulocyt i neutrofil zwykle używane są wymiennie. Neutrofile i granulocyty pałeczkowate spełniają w organizmie bardzo ważną rolę - biorą udział w zabijaniu czynników infekcyjnych oraz niszczeniu i usuwaniu z organizmu innych niepożądanych cząsteczek. Granulocyty kwasochłonne biorą udział w reakcjach alergicznych (na leki i żywność) i w chronicznych stanach zapalnych (gruźlica, reumatoidalne zapalenie stawów, CML). Granulocyty zasadochłonne biorą udział w stanach zapalnych i alergicznych oraz w niszczeniu infekcji pasożytniczych.

Monocyty mają właściwości żerne (fagocytarne), w związku z tym niszczą drobnoustroje, wirusy, stare komórki własne i inne rozpoznawane jako „obce” dla organizmu. Mają również zdolność wychwytywania i przetwarzania antygenów w celu umożliwienia limfocytom B i T do ich rozpoznawania. Wzrost liczby monocytów jest często odpowiedzią organizmu na infekcje (gruźlica, syfilis), zapalenia (zapalenie wsierdzia, sarkoidoza) i nowotwory złośliwe (chłoniaki, ziarnica, CMML/JMML, AML).

TABELA 1. Normalne wartości liczbowe leukocytów we krwi obwodowej

Przyczyny neutrofilii

Neutrofilia, czyli zwiększenie liczebności nautrofili we krwi powyżej wartości 10 000 komórek/ml, może być wywołana wieloma przyczynami.

Niektóre przyczyny neutrofilii

Ostra neutrofilia

• Bodźce fizyczne: zimno, ciepło, ból, wysiłek, wstrząs fizyczny, znieczulenie, zabieg chirurgiczny
• Bodźce emocjonalne: panika, złość, silny stres, depresja
• Infekcje: wiele infekcji miejscowych i uogólnionych: bakteryjnych, grzybiczych i wirusowych
• Stany zapalne i martwica tkanek: oparzenia, wstrząs elektryczny, uraz, zawał, dna, zapalenie naczyń, kompleks antygen-przeciwciało
• Leki, hormony, toksyny: jad węża, szczepionki
• Wady dziedziczne i wrodzone: Zespół Downa

Przewlekła neutrofilia

• Infekcje: wiele infekcji przewlekłych
• Zapalenia: kontynuacja wielu ostrych reakcji zapalnych
• Nowotwory: wiele nowotworów (piersi, nerek)
• Leki, hormony, toksyny: kontynuacja wielu ostrych reakcji na leki
• Niektóre zaburzenia metaboliczne i hormonalne
• Niektóre zaburzenia hematologiczne: przewlekła białaczka szpikowa (CML)

Przyczyny neutropenii

Wiele chorób hematologicznych i złośliwych chorób nowotworowych charakteryzuje się obniżeniem liczby neutrofili jako odpowiedź organizmu na zaburzenia immunologiczne, czynniki zakaźne i różne leki.

Niektóre przyczyny neutropenii

• Pierwotne zaburzenia hematologiczne:
• Wrodzone (ciężka wrodzona neutropenia (zespół Kostmanna),
• wrodzony brak odporności dysgenezja siateczki,
• cykliczna neutropenia. Nabyte zaburzenia metaboliczne (AML, CLL, ziarnica złośliwa, MDS, chłoniak, AA)

Wtórne zaburzenia

• Infekcje wirusowe (CMV, HIV, parvowirus),
• sepsaLeki [acetaminofen, cefalosporyny, chloramfenikol, gentamycyna, izoniazyd, PAS, penicyliny, rifampina, streptomycyna, sulfonamidy, tetracyliny, wankomycyna, biseptol, niektóre leki antydepresyjne, przeciwmalaryczne, przeciwtarczycowe, nasercowe, diuretyki, antyhistaminowe, środki uspokajające, allopurinol (millurit) i wiele innych].
• Splenomegalia.
• Zaburzenia autoimmunologiczne.
• Zaburzenia odpornościowe.

KLASYFIKACJA ANTYGENÓW (CD)

System klasyfikacji CD pozwala na precyzyjne rozpoznawanie i klasyfikację białaczek, gdyż na każdym etapie dojrzewania, wykrywanym charakterystycznym przeciwciałem CD, limfocyty mogą ulec transformacji nowotworowej.

Dojrzewanie komórek krwi wywodzących się z komórki macierzystej charakteryzuje się pojawianiem antygenów specyficznych dla każdego etapu rozwoju linii komórkowej. A więc, oprócz antygenów wspólnych dla wszystkich komórek, na powierzchni komórek występują z reguły antygeny właściwe i danej linii komórkowej i danemu etapowi w rozwoju ontogenetycznym. Identyfikacja tych unikalnych antygenów miała ogromne znaczenie dla rozwoju immunologii i transplantologii.

Antygeny występujące na powierzchni leukocytów scharakteryzowano przy pomocy przeciwciał monoklonalnych. Każdemu przeciwciału, czyli de facto, antygenowi, z którym to przeciwciało reaguje, nadano odpowiedni numer katalogowy w systemie oznaczonym jako CD. Należy zaznaczyć, iż numer CD nadaje się wszystkim przeciwciałom (jest to tzw. grupa przeciwciał) reagującym z tym samym lub bardzo podobnym antygenem. Ponieważ przeciwciało jest produktem biologicznym, prawie zawsze występują różnice pomiędzy przeciwciałami, nawet jeśli te różnice są bardzo subtelne – stąd grupa przeciwciał.