Как кости производят клетки крови?

Кровь собирает кислород из легких и разносит его по телу. На обратном пути к сердцу кровь собирает углекислый газ и возвращает его в легкие для выдоха. Кровь также доставляет электролиты, питательные вещества и витамины, гормоны, факторы свертывания крови и белки к клеткам по всему телу.

У взрослого человека около 5 литров крови, что составляет от 7 до 8 процентов от общей массы тела. Около 55 процентов крови (от 2,75 до 3 литров) составляет плазма (или жидкая часть крови); остальное состоит из красных кровяных телец (эритроциты), белые кровяные клетки (лейкоциты) и тромбоциты (тромбоциты). Красные кровяные тельца переносят кислород из легких, белые кровяные тельца помогают бороться с инфекцией, а тромбоциты способствуют свертыванию крови.

Большинство клеток крови создается в костном мозге - губчатом веществе, которое находится внутри структуры кости. Есть два типа костного мозга: красный и желтый; оба содержат кровеносные сосуды и вены, которые переносят питательные вещества и отходы в кости и из них. Желтый костный мозг состоит в основном из жира и находится в полых центрах длинных костей, таких как бедренные кости. Красный костный мозг находится в центре плоских костей, таких как ребра и лопатки, и активно производит клетки крови.

Производство клеток крови в скелете меняется с возрастом. При рождении весь человеческий костный мозг красный, что позволяет организму производить больше клеток крови, необходимых для роста. По мере созревания тела часть красного костного мозга заменяется желтым костным мозгом. У взрослых особей количество красного и желтого кабачка примерно одинаково. Кости, из которых состоят клетки крови, - это кости с высоким содержанием красного костного мозга: позвоночник, грудина, ребра, таз и небольшие части плеча и ноги.

Процесс, посредством которого организм производит кровь, называется кроветворением. Костный мозг производит 200 миллиардов эритроцитов, 10 миллиардов лейкоцитов и 400 миллиардов тромбоцитов каждый день. Все три типа клеток крови происходят из одного и того же типа клеток, называемых плюрипотенциальными гемопоэтическими стволами. клетки, которые могут образовывать любой из различных типов клеток крови, а также самовоспроизведение.

Клетки крови начинают жизнь как стволовые клетки. По мере созревания эти клетки делятся и либо создают больше стволовых клеток, либо развиваются в клетки-предшественники, которые затем разовьются в красные или белые кровяные тельца или тромбоциты. (После формирования клеток-предшественников определяется их будущий тип клеток.) ​​Некоторые из этих стволовых клеток перемещаются в другие части тела и развиваются дальше, в то время как другие остаются и созревают в костном мозге.

Как наиболее распространенный тип кровяных телец в здоровом организме, красные кровяные тельца распределяют кислород и необходимые питательные вещества по всему телу. Они составляют от 40 до 45 процентов крови и придают ей красный цвет. Этот процент известен как гематокрит и часто измеряется врачами с помощью так называемого общего анализа крови (CBC). Нормальное соотношение - 600 эритроцитов на один лейкоцит и 40 тромбоцитов.

Эритроциты устроены иначе, чем другие клетки. Это круглые и плоские двояковогнутые диски, которые чем-то напоминают неглубокую чашу. У эритроцита нет ядра, и он может менять форму, не ломаясь, что позволяет ему протискиваться через капилляры.

Белые кровяные тельца, самые большие из трех типов клеток крови, регулярно циркулируют в кровоток, поэтому они готовы покинуть кровоток и проникнуть в другие ткани, когда инфекция обнаружен. Хотя большинство лейкоцитов вырабатывается в красном костном мозге, они также могут вырабатываться в специальных железах в других частях тела, когда требуется больше. Увеличение количества лейкоцитов обычно является признаком инфекции; эти клетки способны быстро воспроизводиться, чтобы лучше бороться с посторонними предметами в системе.
Узнайте больше о разнице между эритроцитами и лейкоцитами.

Есть пять основных типов лейкоцитов: лимфоциты, нейтрофилы, моноциты, эозинофилы и базофилы. Эозинофилы и базофилы содержат пищеварительные ферменты в гранулах в своих клетках и также известны как гранулоциты. Каждый из различных типов играет свою роль в зависимости от типа инфекции: бактериальной, вирусной, грибковой или паразитарной. Они также поглощают ненужные вещества (такие как мертвые клетки, остатки тканей и старые эритроциты), защищают от инородных тел, таких как аллергены, и от мутировавших клеток, таких как рак.

Лимфоциты управляют иммунной системой организма; в отличие от других белых кровяных телец, они могут распознавать и запоминать вторгшиеся бактерии и вирусы. Нейтрофилы убивают бактерии с помощью процесса, известного как фагоцитоз. Моноциты попадают в ткань, увеличиваются в размерах и превращаются в макрофаги где они могут фагоцитировать бактерии в организме. (Они также разрушают старые, поврежденные и мертвые клетки в организме.) Эти макрофаги находятся в печени, селезенке, легких, лимфатических узлах, коже и кишечнике. Эозинофилы убивают паразитов, а базофилы борются с аллергическими реакциями.

Тромбоциты или фрагменты клеток крови образуют тромбоцитарную пробку, закрывающую небольшие порезы или разрывы в стенках кровеносных сосудов. Они способствуют свертыванию крови, что не дает организму терять слишком много крови. Как красные и белые кровяные тельца, они создаются в костном мозге, где очень большие клетки называются мегакариоциты распадаются на клеточные фрагменты, называемые тромбоциты. Эти клетки не имеют ядра и не размножаются.

Иногда костный мозг не производит достаточно здоровых красных или белых кровяных телец. Это может привести к переутомлению и инфицированию. Этот сбой может быть вызван внешними факторами, такими как химические вещества, радиация или определенные вирусные инфекции или другие неизвестные стимулы, которые провоцируют собственную иммунную систему организма на разрушение ствола клетки. В других редких случаях синдромы недостаточности костного мозга могут быть генетическими.

Слишком мало тромбоцитов может привести к спонтанному или неконтролируемому кровотечению. Когда количество красных кровяных телец меньше нормы, меньше кислорода доставляется клеткам тела, вызывая состояние, известное как анемия. Хотя анемия не обязательно является опасным состоянием, она может указывать на более серьезное заболевание или даже рак.

При апластической анемии стволовые клетки костного мозга повреждаются, и нормальное производство крови замедляется или даже прекращается. Хотя уровни производства падают, производимые клетки находятся в нормальном состоянии. Апластическая анемия чаще всего встречается у людей в возрасте от 20 до 25 лет и людей старше 60 лет, ежегодно поражая примерно четырех из каждого миллиона человек в Соединенных Штатах. Когда это происходит у детей, это, скорее всего, генетическое и вызвано аномальными хромосомами.

Миелодиспластический синдром (МДС) обычно связан с производством дефектных стволовых клеток. Вместо того, чтобы превращаться в здоровые красные или белые кровяные тельца или тромбоциты, эти клетки умирают в костном мозге. В некоторых случаях это перерастает в лейкоз, разновидность рака крови. МДС ежегодно поражает более 15 000 человек в Соединенных Штатах, обычно в возрасте от 70 до 80 лет.

Лимфома, которая начинается в лимфатических узлах, и множественная миелома, рак, который начинается в белой крови. клетки, являются раком, который может распространяться на костный мозг и мешать выработке крови клетки. Эти заболевания можно лечить лучевой или химической терапией, либо трансплантацией стволовых клеток или костного мозга.