anatomia și fiziologia fără limite

dezvoltarea sângelui

celulele stem hematopoietice locuiesc în măduva osoasă și au capacitatea unică de a se diferenția în toate tipurile de celule sanguine mature.

celulele stem hematopoietice (HSCs) se află în măduva osoasă și au capacitatea unică de a da naștere tuturor diferitelor tipuri de celule sanguine mature.

rolul HSCs

HSCs se auto-reînnoiesc. Când proliferează, cel puțin unele dintre celulele lor fiice rămân ca HSCs, astfel încât grupul de celule stem nu se epuizează. Celelalte fiice ale HSCs, celulele progenitoare mieloide și limfoide, se pot angaja fiecare în oricare dintre căile alternative de diferențiere care duc la producerea unuia sau mai multor tipuri specifice de celule sanguine, dar nu se pot auto-reînnoi. Acesta este unul dintre procesele vitale din organism. Dezvoltarea diferitelor celule sanguine de la HSCs la celulele mature se numește hematopoieză.

Hematopoiesis: A comprehensive diagram showing the development of different blood cells from hematopoietic stem cell to mature cells.

celulele sanguine sunt împărțite în trei linii:

• eritrocitele sunt celule roșii din sânge care transportă oxigen derivate din progenitori mieloizi comuni.
• limfocitele sunt piatra de temelie a sistemului imunitar adaptiv. Cunoscute în mod obișnuit ca celule albe din sânge, ele sunt derivate din progenitori limfoizi obișnuiți. Linia limfoidă este compusă în principal din celule T și celule B.
• mielocitele, care includ granulocite, megacariocite și macrofage, sunt derivate din progenitori mieloizi comuni și implicați în roluri atât de diverse precum imunitatea înnăscută, imunitatea adaptivă și coagularea sângelui.

locații

în dezvoltarea embrionilor, formarea sângelui are loc în agregatele celulelor sanguine din sacul gălbenușului, numite insule de sânge. Pe măsură ce dezvoltarea progresează, formarea sângelui apare în splină, ficat și ganglioni limfatici. Când măduva osoasă se dezvoltă, în cele din urmă își asumă sarcina de a forma majoritatea celulelor sanguine pentru întregul organism. Cu toate acestea, maturarea, activarea și o anumită proliferare a celulelor limfoide apar în organele limfoide secundare, cum ar fi splina, timusul și ganglionii limfatici. La copii, hematopoieza apare în măduva oaselor lungi, cum ar fi femurul și tibia. La adulți, apare în principal în pelvis, craniu, vertebre și stern.

maturarea

pe măsură ce o celulă stem se maturizează, suferă modificări ale expresiei genelor care limitează tipurile de celule pe care le poate deveni și o apropie de un anumit tip de celulă. Aceste modificări pot fi adesea urmărite prin monitorizarea prezenței proteinelor pe suprafața celulei. Fiecare modificare succesivă mută celula mai aproape de tipul de celulă final și își limitează în continuare potențialul de a deveni un tip de celulă diferit.

determinarea

determinarea celulelor pare să fie dictată de localizarea diferențierii. De exemplu, timusul oferă un mediu ideal pentru ca timocitele să se diferențieze într-o varietate de celule T funcționale. Pentru celulele stem și alte celule sanguine nediferențiate din măduva osoasă, celulele sanguine sunt determinate la anumite tipuri de celule la întâmplare. Micromediul hematopoietic prevalează asupra unora dintre celule pentru a supraviețui, iar altele pentru a efectua apoptoză și a muri. Prin reglarea acestui echilibru între tipurile de celule, măduva osoasă poate modifica cantitatea de celule diferite care trebuie produse.

factorul de creștere Hematopoietic

producția de celule roșii și albe din sânge este reglată cu mare precizie la oamenii sănătoși, iar producția de granulocite crește rapid în timpul infecției. Factorii de stimulare a coloniilor (CSF) sunt glicoproteine secretate care se leagă de proteinele receptorilor de pe suprafețele celulelor stem hematopoietice, activând astfel căile de semnalizare intracelulare care pot determina proliferarea și diferențierea celulelor într-un anumit tip de celule sanguine.

eritropoietina este necesară pentru ca o celulă progenitoare mieloidă să devină eritrocitară. Pe de altă parte, trombopoietina face ca celulele progenitoare mieloide să se diferențieze de megacariocite, care produc trombocite.

dezvoltarea vasculaturii

dezvoltarea sistemului circulator are loc inițial prin procesul de vasculogeneză. Vasculogeneza este formarea vasculaturii timpurii, stabilită de factori genetici. Insulele de sânge se formează în sacul de gălbenuș al unui embrion prin diferențierea celulară a hemangioblastelor în celule endoteliale. Apoi, plexul capilar se formează pe măsură ce celulele endoteliale migrează spre exterior din insulele de sânge și formează o rețea aleatorie de fire continue. Aceste fire sunt apoi supuse unui proces numit lumenizare, rearanjarea spontană a celulelor endoteliale dintr-un cordon solid într-un tub gol. Sistemele arteriale și venoase umane se dezvoltă din diferite zone embrionare. În timp ce sistemul arterial se dezvoltă în principal din arcurile aortice, sistemul venos apare din trei vene bilaterale în săptămânile 4-8 de dezvoltare umană.

etapele dezvoltării vasculare: vasculatura în creștere în embrion este evidențiată în portocaliu.

angiogeneza contribuie, de asemenea, la complexitatea rețelei inițiale; mugurii endoteliali se formează printr-un proces asemănător extrudării determinat de expresia factorului de creștere endotelial vascular (VEGF). Acești muguri endoteliali cresc departe de vasul părinte pentru a forma vase fiice mai mici care ajung pe un teritoriu nou. Angiogeneza este în general responsabilă pentru colonizarea sistemelor individuale de organe cu vasele de sânge, în timp ce vasculogeneza stabilește conductele inițiale ale rețelei.