Jak kości wytwarzają komórki krwi?

Krew pobiera tlen z płuc i transportuje go po całym ciele. W drodze powrotnej do serca krew zbiera dwutlenek węgla i przenosi go z powrotem do płuc, gdzie ma być wydychany. Krew dostarcza również elektrolity, składniki odżywcze i witaminy, hormony, czynniki krzepnięcia i białka do komórek w całym ciele.

Dorosły człowiek ma około 5 litrów krwi, co stanowi 7 do 8 procent całkowitej masy ciała. Około 55 procent krwi (około 2,75 do 3 litrów) to osocze (lub płynna porcja krwi); reszta składa się z czerwonych krwinek (erytrocyty), białe krwinki (leukocyty) i płytek krwi (trombocyty). Czerwone krwinki przenoszą tlen z płuc, białe krwinki pomagają zwalczać infekcje, a płytki krwi umożliwiają krzepnięcie krwi.

Większość komórek krwi powstaje w szpiku kostnym, gąbczastej substancji znajdującej się w strukturze kości. Istnieją dwa rodzaje szpiku, zwane czerwonymi i żółtymi; oba zawierają naczynia krwionośne i żyły, które transportują składniki odżywcze i odpady do iz kości. Żółty szpik składa się głównie z tłuszczu i znajduje się w pustych środkach kości długich, takich jak kości udowe. Czerwony szpik znajduje się w środku płaskich kości, takich jak żebra i łopatki, i aktywnie wytwarza komórki krwi.

Produkcja komórek krwi w szkielecie zmienia się wraz z wiekiem. Po urodzeniu cały szpik ludzki jest czerwony, co pozwala organizmowi wytwarzać więcej komórek krwi, których organizm potrzebuje do wzrostu. W miarę dojrzewania ciała część czerwonego szpiku zostaje zastąpiona szpikem żółtym. U dorosłych osobników dorosłych ilość czerwonego i żółtego szpiku jest mniej więcej taka sama. Kości, które wytwarzają krwinki, to te z wysokim stężeniem czerwonego szpiku: kręgosłup, mostek, żebra, miednica i małe części górnej części ramienia i nogi.

Proces, w którym organizm wytwarza krew, nazywa się hematopoezą. Szpik kostny produkuje 200 miliardów czerwonych krwinek, 10 miliardów białych krwinek i 400 miliardów płytek krwi każdego dnia. Wszystkie trzy typy komórek krwi pochodzą z tego samego typu komórek, zwanego pluripotencjalnym pniem krwiotwórczym komórki, które mają potencjał do tworzenia dowolnego z różnych rodzajów komórek krwi, a także do samoreplikować.

Komórki krwi zaczynają życie jako komórki macierzyste. W miarę dojrzewania te komórki dzielą się i albo tworzą więcej komórek macierzystych, albo ewoluują w komórki progenitorowe, które następnie rozwijają się w czerwone lub białe krwinki lub płytki krwi. (Po utworzeniu komórek progenitorowych określany jest ich przyszły typ). Niektóre z tych komórek macierzystych przemieszczają się do innych części ciała i rozwijają się dalej, podczas gdy inne pozostają i dojrzewają w szpiku kostnym.

Jako najbardziej obfity rodzaj krwinek w zdrowym ciele, czerwone krwinki rozprowadzają tlen i niezbędne składniki odżywcze w całym ciele. Stanowią około 40 do 45 procent krwi i zapewniają jej czerwony kolor. Ten odsetek jest znany jako hematokryt i jest często mierzony przez lekarzy w tak zwanym badaniu morfologii krwi (CBC). Normalny stosunek to 600 czerwonych krwinek na jedną białą krwinkę i 40 płytek krwi.

Czerwone krwinki mają inną strukturę niż inne komórki. Są to okrągłe i płaskie, dwuwklęsłe dyski, które wyglądają trochę jak płytka miska. Czerwona krwinka nie ma jądra i może zmieniać kształt bez pękania, umożliwiając przeciskanie się przez naczynia włosowate.

Największe z trzech rodzajów krwinek, białe krwinki regularnie krążą w krwioobiegu, dzięki czemu są gotowe do opuszczenia krwiobiegu i przedostania się do innych tkanek, gdy dojdzie do infekcji wykryto. Podczas gdy większość białych krwinek jest wytwarzana w czerwonym szpiku organizmu, mogą one być również produkowane w specjalnych gruczołach w innych częściach ciała, gdy potrzeba ich więcej. Wzrost liczby białych krwinek jest zazwyczaj oznaką infekcji; komórki te są w stanie szybko się rozmnażać, aby lepiej zwalczać ciała obce w systemie.
Przeczytaj więcej o różnicy między krwinkami czerwonymi i białymi.

Istnieje pięć głównych typów białych krwinek: limfocyty, neutrofile, monocyty, eozynofile i bazofile. Eozynofile i bazofile zawierają enzymy trawienne w granulkach w swoich komórkach i są również znane jako granulocyty. Każdy z różnych typów odgrywa własną rolę, w zależności od rodzaju infekcji: bakteryjnej, wirusowej, grzybiczej lub pasożytniczej. Połykają również niepotrzebną materię (taką jak martwe komórki, szczątki tkanek i stare czerwone krwinki), chronią przed ciałami obcymi, takimi jak alergeny i chronią przed zmutowanymi komórkami, takimi jak nowotwory.

Limfocyty kierują układem odpornościowym organizmu; w przeciwieństwie do innych białych krwinek potrafią rozpoznawać i zapamiętywać inwazyjne bakterie i wirusy. Neutrofile zabijają bakterie w procesie znanym jako fagocytoza. Monocyty dostają się do tkanki, powiększają się i zamieniają w makrofagi gdzie mogą? fagocytować bakterie w ciele. (Niszczą również stare, uszkodzone i martwe komórki w ciele.) Te makrofagi znajdują się w wątrobie, śledzionie, płucach, węzłach chłonnych, skórze i jelitach. Eozynofile zabijają pasożyty, a bazofile zwalczają reakcje alergiczne.

Płytki krwi lub fragmenty komórek krwi tworzą czop płytek krwi, który uszczelnia małe nacięcia lub pęknięcia w ścianach naczyń krwionośnych. Pomagają w krzepnięciu krwi, co powstrzymuje organizm przed utratą zbyt dużej ilości krwi. Podobnie jak czerwone i białe krwinki, powstają w szpiku kostnym, gdzie bardzo duże komórki nazywają się megakariocyty rozpadają się na fragmenty komórkowe zwane płytki krwi. Komórki te nie mają jądra i nie rozmnażają się.

Czasami szpik kostny nie wytwarza wystarczającej ilości zdrowych czerwonych lub białych krwinek. Może to prowadzić do zmęczenia i infekcji. Ta awaria może być wywołana czynnikami zewnętrznymi, takimi jak chemikalia, promieniowanie lub niektóre wirusy infekcje lub inne nieznane bodźce, które prowokują własny układ odpornościowy organizmu do niszczenia łodygi komórki. W innych rzadkich przypadkach zespoły niewydolności szpiku kostnego mogą mieć podłoże genetyczne.

Zbyt mała liczba płytek krwi może prowadzić do samoistnego lub niekontrolowanego krwawienia. Kiedy liczba czerwonych krwinek jest mniejsza niż normalnie, mniej tlenu jest dostarczane do komórek organizmu, powodując stan znany jako anemia. Chociaż niedokrwistość niekoniecznie jest stanem niebezpiecznym, może wskazywać na poważniejsze zaburzenie, a nawet raka.

W niedokrwistości aplastycznej komórki macierzyste szpiku kostnego ulegają uszkodzeniu, a normalna produkcja krwi ulega spowolnieniu lub nawet zatrzymaniu. Chociaż poziom produkcji spada, produkowane komórki są normalne. Niedokrwistość aplastyczna jest najczęściej obserwowana u osób w wieku od 20 do 25 lat i osób w wieku powyżej 60 lat, dotykając każdego roku około czterech na milion osób w Stanach Zjednoczonych. Kiedy występuje u dzieci, najprawdopodobniej ma podłoże genetyczne i jest spowodowane nieprawidłowymi chromosomami.

Zespół mielodysplastyczny (MDS) na ogół obejmuje produkcję wadliwych komórek macierzystych. Zamiast rozwijać się w zdrowe czerwone lub białe krwinki lub płytki krwi, komórki te umierają w szpiku kostnym. W niektórych przypadkach rozwija się to w białaczkę, rodzaj raka krwi. MDS dotyka ponad 15 000 osób w Stanach Zjednoczonych każdego roku i zazwyczaj dotyka tych w wieku od 70 do 80 lat.

Chłoniak, który zaczyna się w węzłach chłonnych i szpiczak mnogi, nowotwór, który zaczyna się w białej krwi in komórki są nowotworami, które mogą rozprzestrzeniać się do szpiku kostnego i zakłócać produkcję krwi komórki. Choroby te można leczyć promieniowaniem lub leczeniem chemicznym albo przeszczepem komórek macierzystych lub szpiku kostnego.