Молекулярная биология клетки. Том 4 - Албертс Б.
Скачать (прямая ссылка):
Различные клетки крови образуются в организме в разных количествах, и образование каждого их типа регулируется отдельно в соответствии с изменяющимися потребностяма Поэтому в гемопоэзе обязательно должны действовать какие-то сложные управляющие механизмы, пока еще недостаточно изученные. Этот процесс труднее исследовать, чем обновление клеток такой ткани, как эпидермальный слой кожи. Эпидермис обладает определенной пространственной организацией, которая позволяет без труда следить за процессом обновления и идентифицировать стволовые клетки. Не так обстоит дело с кровью. Изучение замены клеток кровн требует более тонких экспериментальных методов, в том числе применения радиоактивных меток, введения клеток одного животного другому, а также изучения отдельных клеток и их потомства в культуре.
16.5.1. Новые клетки крови образуются в костном мозге [25]
Наиболее многочисленная категория клеток крови-эритроциты. Зрелый эритроцит плотно заполнен гемоглобином и практически не содержит обычных клеточных органелл. В эритроците взрослого млекопитающего нет даже ядра, эндоплазматического ретикулума, митохондрий и рибосом: они удаляются из клетки в процессе ее развития (рис. 16-33). Поэтому эритроцит не способен расти и делиться, и единственная возможность увеличить число эритроцитов
Рис. 16-32. Тонкие срезы лейкоцитов пяти основных типов, которые встречаются в циркулирующей крови. Показано разнообразие наблюдаемых структур. Все эти клетки развиваются из одинаковых плюрипотентных стволовых клеток. (Из T.L. Lentz. Cell Fine Structure, Philadelphia: Saunders, 1971, с небольшими изменениями.)
связана с пролиферацией стволовых клеток. К тому же время жизни эритроцитов невелико. Это можно продемонстрировать путем введения дозы радиоактивного железа, которое включается в белок эритроцитов, образующихся р данное время, и остается там до гибели клеток. Доля циркулирующих эритроцитов, содержащих радиоактивную метку, остается более или менее постоянной в течение нескольких месяцев после введения изотопа, а затем начинает снижаться, пока не упадет до нуля. Таким способом было установлено, что в среднем эритроцит человека циркулирует в крови около 120 дней. «Изношенные» эритроциты захватываются и разрушаются макрофагами в печени и селезенке.
Лейкоцитов (белых кровяных клеток) намного меньше, чем эритроцитов (их соотношение в кровотоке составляет примерно 1 :1000), и разные виды их сильно различаются по скорости обновления. Большинство гранулоцитов циркулирует в крови всего несколько часов; затем они мигрируют в соедини-
тельную ткань, где находятся более длительное время. Например, нейтро-филы после выхода из кровяного русла живут несколько дней, а моноциты могут существовать в тканях в качестве макрофагов месяцами, а возможно, и годами. Этапы жизни лимфоцитов разного типа более сложны; они будут рассмотрены в главе 17. Некоторые лимфоциты выживают в течение нескольких лет, переходя из крови в ткани и обратно, в то время как большая часть их гибнет через несколько дней или недель после своего образования.
Клетки всех этих типов для замены погибших должны создаваться с надлежащими скоростями. Для поддержания постоянного количества эритроцитов нужно, чтобы их новообразование происходило с огромной скоростью (у человека более двух миллионов клеток в секунду). У млекопитающих новые эритроциты образуются главным образом в костном мозге, где можно обна-ружить их предшественников, содержащих гемоглобин, но пока еще сохранивших ядра. Эта предшественники, содержащие различное количество гемоглобина, представляют собой последовательные стадии развития зрелого безъядерного эритроцита. Довольно легко могут быть распознаны в костном мозге и незрелые предшественники трех типов гранулоцитов, а также мегака-риоцатов. Мегакариоциты остаются в костном мозге и после созревания, составляя одну из самых заметных гистологических особенностей этой ткани (рис. 16-34): они необычайно велики (до 60 мкм в диаметре) и имеют высокополиплоидное ядро, а их цитоплазма разделена складчатыми слоями мембран (рис. 16-35). Тромбоциты образуются в виде пузырьков, которые в большом числе отделяются от периферических участков мегакариоцита.
Различные типы предшественников кровяных клеток в костном мозге перемешаны друг с другом, а также с жировыми клетками и фибробластами, образующими нежную , опорную сеть коллагеновых волокон. Кроме того, вся ткань в изобилии пронизана тонкостенными кровеносными сосудами, в которые переходят новообразованные кровяные клетки (рис. 16-36).
16.5.2. Костный мозг содержит плюрипотевтные стволовые клетки, которые могут создавать колонии кроветворных элементов [25, 26]
Неупорядоченное размещение различных клеток в костном мозге затрудняет идентификацию каких-либо предшественников зрелых кровяных клеток, кроме самых непосредственных. На очень ранних стадиях развития, когда видимая дифференцировка еще не началась, все клетки-предщественницы чрезвычайно сходны между собой по внешнему виду, а как выглядят первичные стволовые клетки, вообще остается предметом догадок. Результаты чисто описательных исследований сами по себе не позволяют даже утверждать, что эти стволовые клетки действительно находятся в костном мозге, и не дают ответа на вопрос, существует ли свой тип стволовой клетки для каждого типа клеток крови. Однако с помощью эксперимента на эти вопросы можно ответить. Большая часть наиболее важных данных получена в опытах на мышах.
