By Leave a Comment on Anatomi och fysiologi II

Lärandemål

I slutet av detta avsnitt kommer du att kunna:

  • Spåra genereringen av de bildade elementen i blodet från benmärgsstamceller
  • Diskutera de hemopoietiska tillväxtfaktorernas roll när det gäller att främja produktionen av de bildade elementen

De bildade elementens livslängd är mycket kort. Även om en typ av leukocyter som kallas minnesceller kan överleva i flera år, lever de flesta erytrocyter, leukocyter och trombocyter normalt bara några timmar till några veckor. Kroppen måste alltså snabbt och kontinuerligt bilda nya blodkroppar och trombocyter. När du donerar en enhet blod under en blodgivning (cirka 475 mL, eller cirka 1 pint) ersätter kroppen vanligtvis den donerade plasman inom 24 timmar, men det tar cirka 4 till 6 veckor att ersätta blodkropparna. Detta begränsar frekvensen med vilken givare kan bidra med sitt blod. Den process genom vilken denna ersättning sker kallas hemopoiesis eller hematopoiesis (från den grekiska roten haima- = ”blod”; -poiesis = ”produktion”).

Hemopoiesisens platser

För födseln sker hemopoiesen i ett antal vävnader, med början i gulesäcken hos det embryo som håller på att utvecklas, och fortsätter i fosterlevern, mjälten, lymfatiska vävnader och så småningom den röda benmärgen. Efter födseln sker den största delen av blodbildningen i den röda märgen, som är en bindväv i mellanslag i den svampiga (spongiösa) benvävnaden. Hos barn kan hemopoiesis ske i de långa benens märgkammare; hos vuxna är processen i stort sett begränsad till kranie- och bäckenbenen, kotorna, bröstbenet och de proximala epifyserna av femur och humerus.

Under hela vuxenlivet bibehåller levern och mjälten sin förmåga att generera de bildade elementen. Denna process kallas extramedullär hemopoiesis (vilket innebär hemopoiesis utanför det medullära hålrummet i vuxna ben). När en sjukdom som t.ex. bencancer förstör benmärgen, vilket gör att hemopoiesen misslyckas, kan extramedullär hemopoies inledas.

Differentiering av formade element från stamceller

Alla formade element uppstår från stamceller i den röda benmärgen. Minns att stamceller genomgår mitos plus cytokinesis (celldelning) för att ge upphov till nya dotterceller: En av dessa förblir en stamcell och den andra differentieras till en av ett antal olika celltyper. Stamcellerna kan ses som ett hierarkiskt system, med en viss förlust av förmågan att diversifiera sig i varje steg. Den totipotenta stamcellen är zygoten eller det befruktade ägget. Den totipotenta (toti- = ”alla”) stamcellen ger upphov till alla celler i människokroppen. Nästa nivå är den pluripotenta stamcellen, som ger upphov till flera olika typer av celler i kroppen och några av de stödjande fostermembranen. Under denna nivå är den mesenkymala cellen en stamcell som endast utvecklas till typer av bindväv, inklusive fibrös bindväv, ben, brosk och blod, men inte epitel, muskler och nervvävnad. Ett steg lägre i hierarkin av stamceller är den hemopoetiska stamcellen, eller hemocytoblasten. Alla bildade delar av blodet har sitt ursprung i denna specifika celltyp.

Hemopoiesis börjar när den hemopoietiska stamcellen utsätts för lämpliga kemiska stimuli, kollektivt kallade hemopoietiska tillväxtfaktorer, som får den att dela sig och differentiera. En dottercell förblir en hemopoietisk stamcell, vilket gör att hemopoesen kan fortsätta. Den andra dottercellen blir någon av två typer av mer specialiserade stamceller (figur 1):

  • Lymfoida stamceller ger upphov till en klass av leukocyter som kallas lymfocyter, som omfattar de olika T-cellerna, B-cellerna och de naturliga mördarcellerna (NK-cellerna), som alla fungerar i immuniteten. Hemopoiesen av lymfocyter fortskrider dock något annorlunda än processen för de andra bildade elementen. I korthet vandrar lymfoida stamceller snabbt från benmärgen till lymfatiska vävnader, inklusive lymfkörtlar, mjälte och thymus, där deras produktion och differentiering fortsätter. B-cellerna kallas så eftersom de mognar i benmärgen, medan T-cellerna mognar i tymus.
  • Myeloida stamceller ger upphov till alla andra bildade element, inklusive erytrocyter, megakaryocyter som producerar trombocyter och en myeloblastlinje som ger upphov till monocyter och tre former av granulära leukocyter: neutrofiler, eosinofiler och basofiler.

Figur 1. Benmärgens hematopoietiska system Hemopoesi är proliferation och differentiering av de bildade elementen i blodet.

Lymfoida och myeloida stamceller delar sig inte omedelbart och differentierar sig till mogna bildade element. Som du kan se i figur 1 finns det flera mellanstadier av prekursorceller (bokstavligen föregångsceller), varav många kan kännas igen på sina namn, som har suffixet -blast. Megakaryoblaster är till exempel föregångare till megakaryocyter, och proerytroblaster blir retikulocyter, som kastar ut sin kärna och de flesta andra organeller innan de mognar till erytrocyter.

Hemopoietiska tillväxtfaktorer

Utvecklingen från stamceller till föregångsceller till mogna celler initieras återigen av hemopoetiska tillväxtfaktorer. Dessa inkluderar följande:

  • Erytropoietin (EPO) är ett glykoproteinhormon som utsöndras av de interstitiella fibroblastcellerna i njurarna som svar på låga syrehalter. Det stimulerar produktionen av erytrocyter. Vissa idrottare använder syntetiskt EPO som ett prestationshöjande läkemedel (så kallad bloddoping) för att öka antalet röda blodkroppar och därmed öka syretillförseln till vävnader i hela kroppen. EPO är en förbjuden substans inom de flesta organiserade idrotter, men det används också medicinskt vid behandling av viss anemi, särskilt sådan som utlöses av vissa typer av cancer, och andra sjukdomar där ökade erytrocytantal och syrenivåer är önskvärda.
  • Trombopoietin, ett annat glykoproteinhormon, produceras av levern och njurarna. Det utlöser utvecklingen av megakaryocyter till trombocyter.
  • Cytokiner är glykoproteiner som utsöndras av en mängd olika celler, bland annat röda benmärgen, leukocyter, makrofager, fibroblaster och endotelceller. De verkar lokalt som autokrina eller parakrina faktorer, stimulerar proliferationen av progenitorceller och bidrar till att stimulera både ospecifik och specifik motståndskraft mot sjukdomar. Det finns två huvudsakliga undertyper av cytokiner som kallas kolonistimulerande faktorer och interleukiner.
    • Kolonistimulerande faktorer (CSF) är glykoproteiner som verkar lokalt, som autokrina eller parakrina faktorer. Vissa utlöser differentieringen av myeloblaster till granulära leukocyter, nämligen neutrofiler, eosinofiler och basofiler. Dessa kallas granulocyt CSF. En annan CSF framkallar produktionen av monocyter, som kallas monocyt-CSF. Både granulocyter och monocyter stimuleras av GM-CSF; granulocyter, monocyter, trombocyter och erytrocyter stimuleras av multi-CSF. Syntetiska former av dessa hormoner administreras ofta till patienter med olika former av cancer som får kemoterapi för att återuppliva deras WBC-antal.
    • Interleukiner är en annan klass av cytokinsignalmolekyler som är viktiga för hemopoesen. Man trodde ursprungligen att de endast utsöndrades av leukocyter och att de endast kommunicerade med andra leukocyter, och fick ett namn i enlighet med detta, men man vet nu att de produceras av en mängd olika celler, inklusive benmärg och endotel. Forskare misstänker nu att interleukiner kan spela andra roller i kroppens funktionssätt, bland annat när det gäller differentiering och mognad av celler, produktion av immunitet och inflammation. Hittills har mer än ett dussin interleukiner identifierats, och fler kommer sannolikt att följa. De numreras vanligen IL-1, IL-2, IL-3 osv.

Everyday Connection: I sin ursprungliga mening användes begreppet bloddoping för att beskriva praxis att genom transfusion injicera kompletterande blodkroppar i en individ, vanligtvis för att förbättra prestationen i en sport. Ytterligare blodkroppar skulle leverera mer syre till vävnaderna och ge extra aerob kapacitet, kliniskt kallat VO2 max. Cellerna kommer antingen från mottagaren (autolog) eller från en givare med kompatibelt blod (homolog). Denna praxis underlättades av den välutvecklade tekniken för att skörda, koncentrera och frysa in blodkroppar som senare kunde tinas upp och injiceras, samtidigt som de fortfarande behöll sin funktionalitet. Dessa metoder betraktas som olagliga inom praktiskt taget alla idrotter och innebär en risk för infektion, eftersom de avsevärt ökar blodets viskositet och risken för överföring av blodburna patogener om blodet hämtas från en annan individ.

Med utvecklingen av syntetiskt EPO på 1980-talet blev det möjligt att tillföra ytterligare blodkroppar genom att på konstgjord väg stimulera produktionen av blodkroppar i benmärgen. EPO, som ursprungligen utvecklades för att behandla patienter som lider av anemi, njursvikt eller cancerbehandling, kan genereras i stora mängder genom rekombinant DNA-teknik. Syntetiskt EPO injiceras under huden och kan öka hematokriten i många veckor. Det kan också framkalla polycytemi och höja hematokriten till 70 eller mer. Denna ökade viskositet ökar blodets motståndskraft och tvingar hjärtat att pumpa kraftigare; i extrema fall har det lett till döden. Andra läkemedel såsom kobolt II-klorid har visat sig öka det naturliga EPO-genuttrycket. Bloddopning har blivit problematiskt inom många idrotter, särskilt inom cykelsporten. Lance Armstrong, vinnare av sju Tour de France och många andra cykeltitlar, fråntogs sina segrar och erkände bloddopning 2013.

Negativa effekter av bloddopning

Den enkla handlingen att öka antalet röda blodkroppar i blodet kan förknippas med hyperviskositetssyndromet, som kännetecknas av ökad blodviskositet och minskad hjärtminutvolym och blodflödeshastighet, vilket resulterar i en minskning av den perifera syretillförseln. Detta ökar risken för hjärtinfarkt, stroke, flebit och lungemboli, vilket har setts i fall där för mycket blod återinförs i blodomloppet. Eftersom bloddopning ökar volymen av röda blodkroppar införs effektivt ett tillstånd som kallas polycytemi, en blodsjukdom som har kända negativa följder som hjärtinfarkt eller stroke. Kontaminering av blod under beredning eller förvaring är ett annat problem. Kontaminering förekom i 1 av 500 000 transfusioner av röda blodkroppar under 2002. Blodkontaminering kan leda till septikemi eller en infektion som påverkar hela kroppen.

-Wikipedia

När cyklisten Lance Armstrong erkände att han använde prestationshöjande medel hamnade bloddoping i mediernas rampljus. Men hur exakt ökar det prestationen? Experter på Mayo Clinic undersöker vetenskapen bakom bloddopning i följande video.

Benenmärgsprovtagning och transplantationer

Ibland beställer en vårdgivare en benmärgsbiopsi, ett diagnostiskt test av ett prov av röd benmärg, eller en benmärgstransplantation, en behandling där en donators friska benmärg – och dess stamceller – ersätter den felaktiga benmärgen hos en patient. Dessa tester och förfaranden används ofta som hjälp vid diagnos och behandling av olika svåra former av anemi, t.ex. thalassemi major och sicklecellanemi, samt vissa typer av cancer, särskilt leukemi.

Förr i tiden, när ett benmärgsprov eller en benmärgstransplantation var nödvändig, krävdes det att en nål med stor borrning sattes in i området nära bäckenbenens främre del av bäckenbenet (os coxae). Denna plats var att föredra, eftersom dess placering nära kroppsytan gör den mer lättillgänglig och den är relativt isolerad från de flesta vitala organ. Tyvärr är ingreppet ganska smärtsamt.

Nu kan direkt provtagning av benmärg ofta undvikas. I många fall kan stamceller isoleras på bara några timmar från ett prov av patientens blod. De isolerade stamcellerna odlas sedan i kultur med hjälp av lämpliga hemopoietiska tillväxtfaktorer och analyseras eller ibland fryses in för senare användning.

För en person som behöver en transplantation är en matchande donator nödvändig för att förhindra att immunsystemet förstör donatorcellerna – ett fenomen som kallas vävnadsavstötning. För att behandla patienter med benmärgstransplantationer är det först nödvändigt att förstöra patientens egen sjuka benmärg genom strålning och/eller kemoterapi. Därefter ges intravenösa infusioner av stamceller från donatorns benmärg. Från blodomloppet etablerar de sig i mottagarens benmärg.

Kapitelgenomgång

Genom hemopoiesis-processen produceras de bildade beståndsdelarna i blodet kontinuerligt och ersätter de relativt kortlivade erytrocyterna, leukocyterna och trombocyterna. Hemopoiesis börjar i den röda benmärgen, med hemopoetiska stamceller som differentierar till myeloida och lymfoida linjer. Myeloida stamceller ger upphov till de flesta av de bildade elementen. De lymfoida stamcellerna ger endast upphov till de olika lymfocyter som benämns B- och T-celler samt NK-celler. Hemopoetiska tillväxtfaktorer, inklusive erytropoietin, trombopoietin, kolonistimulerande faktorer och interleukiner, främjar proliferation och differentiering av bildade element.

Självkontroll

Svar på frågan/frågorna nedan för att se hur väl du förstår de ämnen som behandlades i föregående avsnitt.

Frågor om kritiskt tänkande

  1. Myelofibros är en sjukdom där inflammation och ärrvävnadsbildning i benmärgen försämrar hemopoiesen. Ett tecken är en förstorad mjälte. Varför?
  2. Kulle du förvänta dig att en patient med en form av cancer som kallas akut myeloisk leukemi skulle uppleva försämrad produktion av erytrocyter eller försämrad produktion av lymfocyter? Förklara ditt val.
Visa svar

  1. När sjukdom försämrar benmärgens förmåga att delta i hemopoiesis börjar extramedullär hemopoiesis i patientens lever och mjälte. Detta leder till att mjälten förstoras.
  2. Adjektivet myeloisk antyder ett tillstånd som härrör från (genereras av) myeloiska celler. Akut myeloisk leukemi försämrar produktionen av erytrocyter och andra mogna bildade delar av den myeloiska stamcellslinjen. Lymfocyter uppstår från den lymfoida stamcellslinjen.

Glossar

benmärgsbiopsi: diagnostiskt test av ett prov av röd benmärg

benmärgstransplantation: Behandling där en donators friska benmärg med dess stamceller ersätter patientens sjuka eller skadade benmärg

kolonistimulerande faktorer (CSF): glykoproteiner som utlöser proliferation och differentiering av myeloblaster till granulära leukocyter (basofiler, neutrofiler och eosinofiler)

cytokiner: I det kardiovaskulära systemet stimulerar de proliferationen av progenitorceller och bidrar till att stimulera både ospecifik och specifik motståndskraft mot sjukdomar

erytropoietin (EPO): Glykoprotein som utlöser benmärgen att producera röda blodkroppar; utsöndras av njurarna som svar på låga syrehalter

hemocytoblast: Hemopoietisk stamcell som ger upphov till de bildade elementen i blodet

hemopoiesis: Produktion av de bildade elementen i blodet

hemopoietiska tillväxtfaktorer: kemiska signaler, inklusive erytropoietin, trombopoietin, kolonistimulerande faktorer och interleukiner, som reglerar differentiering och proliferation av särskilda stamceller i blodet

hemopoetisk stamcell: Typ av pluripotent stamcell som ger upphov till de bildade elementen i blodet (hemocytoblast)

interleukiner: signalmolekyler som kan fungera i hemopoies, inflammation och specifika immunreaktioner

lymfoida stamceller: Typ av hemopoietiska stamceller som ger upphov till lymfocyter, inklusive olika T-celler, B-celler och NK-celler, som alla fungerar i immuniteten

myeloida stamceller: Typ av hemopoetisk stamcell som ger upphov till vissa bildade element, inklusive erytrocyter, megakaryocyter som producerar trombocyter och en myeloblastlinje som ger upphov till monocyter och tre former av granulära leukocyter (neutrofiler, eosinofiler och basofiler)

pluripotent stamcell: stamcell som härstammar från totipotenta stamceller och som kan differentiera sig till många, men inte alla celltyper

totipotent stamcell: embryonal stamcell som kan differentiera sig till alla kroppens celler, vilket gör det möjligt för en organism att utvecklas fullt ut

trombopoietin: hormon som utsöndras av levern och njurarna och som stimulerar utvecklingen av megakaryocyter till trombocyter (trombocyter)

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.