gränslös anatomi och fysiologi

utveckling av blod

hematopoietiska stamceller finns i benmärgen och har den unika förmågan att differentiera till alla mogna blodcellstyper.

hematopoietiska stamceller (HSC) finns i benmärgen och har den unika förmågan att ge upphov till alla de olika mogna blodcellstyperna.

HSCs Roll

HSCs är självförnyande. När de sprider sig, förblir åtminstone några av deras dotterceller som HSC, så stamcellspoolen blir inte utarmad. De andra döttrarna till HSC, myeloida och lymfoida stamceller, kan var och en förbinda sig till någon av de alternativa differentieringsvägarna som leder till produktion av en eller flera specifika typer av blodkroppar, men kan inte självförnyas. Detta är en av de vitala processerna i kroppen. Utvecklingen av olika blodkroppar från HSC till mogna celler kallas hematopoiesis.

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

blodceller är indelade i tre linjer:

• erytrocyter är syrebärande röda blodkroppar härledda från vanliga myeloida stamfäder.
• lymfocyter är hörnstenen i det adaptiva immunsystemet. Allmänt känd som vita blodkroppar, de härrör från vanliga lymfoida stamfäder. Lymfoidlinjen består främst av T-celler och B-celler.
• myelocyter, som inkluderar granulocyter, megakaryocyter och makrofager, härrör från vanliga myeloida stamfäder och är involverade i så olika roller som medfödd immunitet, adaptiv immunitet och blodkoagulering.

platser

vid utveckling av embryon sker blodbildning i aggregat av blodceller i äggula sac, kallad blodöar. När utvecklingen fortskrider sker blodbildning i mjälte, lever och lymfkörtlar. När benmärg utvecklas antar den så småningom uppgiften att bilda de flesta blodcellerna för hela organismen. Mognad, aktivering och viss spridning av lymfoida celler förekommer emellertid i sekundära lymfoida organ, såsom mjälten, tymus och lymfkörtlar. Hos barn förekommer hematopoiesis i benmärgen hos de långa benen, såsom lårbenet och tibia. Hos vuxna förekommer det främst i bäcken, kranium, ryggkotor och bröstben.

mognad

när en stamcell mognar genomgår den förändringar i genuttryck som begränsar de celltyper som den kan bli och flyttar den närmare en specifik celltyp. Dessa förändringar kan ofta spåras genom att övervaka närvaron av proteiner på cellens yta. Varje successiv förändring flyttar cellen närmare den slutliga celltypen och begränsar dess potential att bli en annan celltyp.

bestämning

cellbestämning verkar dikteras av platsen för differentiering. Till exempel ger thymus en idealisk miljö för tymocyter att differentiera till en mängd funktionella T-celler. För stamcellerna och andra odifferentierade blodkroppar i benmärgen bestäms blodcellerna slumpmässigt till specifika celltyper. Den hematopoietiska mikromiljön råder på några av cellerna för att överleva och andra för att utföra apoptos och dö. Genom att reglera denna balans mellan celltyper kan benmärg förändra mängden olika celler som ska produceras.

hematopoietisk tillväxtfaktor

produktion av röda och vita blodkroppar regleras med stor precision hos friska människor, och produktionen av granulocyter ökar snabbt under infektion. Kolonistimulerande faktorer (CSF) utsöndras glykoproteiner som binder till receptorproteiner på ytorna av hematopoietiska stamceller och därigenom aktiverar intracellulära signalvägar som kan få cellerna att proliferera och differentiera till en specifik typ av blodcell.

erytropoietin krävs för att en myeloid stamcell ska bli en erytrocyt. Å andra sidan gör trombopoietin myeloida stamceller differentierade till megakaryocyter, som producerar blodplättar.

utveckling av kärl

utvecklingen av cirkulationssystemet sker initialt genom vaskulogenesprocessen. Vaskulogenes är bildandet av tidig vaskulatur, fastställd av genetiska faktorer. Blodöar bildas i äggulssäcken i ett embryo genom cellulär differentiering av hemangioblaster i endotelceller. Därefter bildas kapillärplexus när endotelceller migrerar utåt från blodöar och bildar ett slumpmässigt nätverk av kontinuerliga strängar. Dessa strängar genomgår sedan en process som kallas lumenisering, spontan omläggning av endotelceller från en fast sladd till ett ihåligt rör. De mänskliga arteriella och venösa systemen utvecklas från olika embryonala områden. Medan artärsystemet utvecklas huvudsakligen från aortabågarna, uppstår det venösa systemet från tre bilaterala vener under veckorna 4 till 8 av mänsklig utveckling.

stadier av vaskulär utveckling: den växande vaskulaturen i embryot är markerad i orange.

angiogenes bidrar också till komplexiteten hos det initiala nätverket; endotelknoppar bildas genom en extruderingsliknande process som föranleds av uttrycket av vaskulär endotelväxtfaktor (VEGF). Dessa endotelknoppar växer bort från moderkärlet för att bilda mindre dotterfartyg som når in i nytt territorium. Angiogenes är i allmänhet ansvarig för att kolonisera enskilda organsystem med blodkärl, medan vaskulogenes fastställer nätets initiala rörledningar.