Knochenmark

Das Knochenmark ist der Hauptort der Hämatopoese

Das Knochenmark nimmt die Räume zwischen den Trabekeln des Markknochens ein (siehe Kapitel 13) und besteht aus stark verzweigten Gefäßhöhlen und einem Retikulingerüst, wobei die Zwischenräume mit hämatopoetischen Zellen gefüllt sind (Abb. 7.20).

Zusätzlich zu seiner hämatopoetischen Funktion enthält das Knochenmark zusammen mit Milz und Leber fixierte makrophagische Zellen, die gealterte und defekte rote Blutkörperchen durch Phagozytose aus dem Kreislauf entfernen. Es spielt auch eine zentrale Rolle im Immunsystem und ist der Ort der Reifung von B-Lymphozyten, die Antikörper produzieren (siehe Kapitel 8).

Knochenmark hat einen hoch entwickelten Satz von vaskulären Sinusoiden

Knochenmark wird durch Markäste versorgt, die von der Nährstoffarterie des Knochens abgeleitet sind, die den kortikalen Knochen durch einen Nährstoffkanal durchbohrt und eine Reihe kleiner Äste an den kortikalen und den Markknochen abgibt. Dies wird durch kleinere Gefäße aus dem den Knochen umgebenden Muskel und Periost verstärkt, die in ähnlicher Weise in den kortikalen Knochen eindringen. Ein Kapillarnetzwerk mündet in eine gut entwickelte Reihe dünnwandiger Sinuskurven, die sich in einen großen zentralen Sinus entleeren. Blut verlässt den Knochen über den Nährstoffkanal.

Die Knochenmarksinusoide sind von flachen Zellen (Endothelzellen) ausgekleidet, die normalerweise Blutgefäße auskleiden, und diese liegen auf einer diskontinuierlichen Basalmembran. Stellenweise ist das Zytoplasma der Endothelzellen so dünn, dass die Endothelbarriere kaum größer ist als die inneren und äußeren Schichten der Endothelzellmembran. Reife Blutzellen haften wahrscheinlich am sinusförmigen Markendothel, bevor sie in den Kreislauf freigesetzt werden.

Die Knochenmarkstützzellen spielen eine wichtige Rolle bei der Hämopoese

Außerhalb des Endothels und der Basalmembran der Marksinusoide befindet sich eine diskontinuierliche Schicht fibroblastenartiger Stützzellen (Retikularzellen), die kollagene Retikulinfasern synthetisieren (siehe Abb. 4.5), extrazelluläre Matrixmaterialien und bestimmte Wachstumsfaktoren. Retikuläre Zellen haben ausgedehnte verzweigte zytoplasmatische Prozesse, die weit über 50% der äußeren Oberfläche der Sinuswand einschließen. Die retikulären Zellen verzweigen sich auch in den hämatopoetischen Räumen und bilden eine regelmäßige schwammartige Matrix, ein Geflecht zur Unterstützung der hämatopoetischen Zellen.

Durch die Ansammlung von Lipiden können sich die retikulären Stützzellen in die Adipozyten im Knochenmark verwandeln.

Die extrazelluläre Matrix im hämatopoetischen Kompartiment enthält grobe Kollagenfasern sowie Laminin und Fibronektin, die die Adhäsion der hämatopoetischen Zellen an das Markstroma erleichtern. Die zugehörigen Proteoglykane, Chondroitinsulfat, Hyaluronsäure und Heparansulfat, können auch Wachstumsfaktoren binden, die die Hämopoese steuern.

Es besteht ein enger Kontakt zwischen sich entwickelnden Blutzellen und Stromazellen im Knochenmark. Es wird angenommen, dass solche Zell–Zell-Kontakte für die Kontrolle der Hämopoese wichtig sind.

Die Erythropoese ist mit der Bildung verschiedener Vorläuferzellen verbunden, die als Erythroblasten bezeichnet werden

Rote Blutkörperchen sind die terminalen differenzierten Nachkommen einer Zelllinie pluripotenter Knochenmarkstammzellen, die nur der Erythropoese verpflichtet sind.

Auf dem Weg der Erythrozytendifferenzierung können in routinemäßigen Markabstrichen bestimmte morphologische Zelltypen unterschieden werden: Proerythroblast, basophiler Erythroblast, polychromatischer Erythroblast, orthochromatischer Erythroblast und Retikulozyt (Abb. 7.21).

Die Bildung roter Blutkörperchen erfolgt in kleinen zellulären Inseln im Knochenmark

Rote Blutkörperchen werden in kleinen erythroblastischen Inseln gebildet, die aus einem oder zwei spezialisierten Makrophagen bestehen, die von Vorläuferzellen roter Blutkörperchen umgeben sind. Die Makrophagen haben lange zytoplasmatische Prozesse und tiefe Invaginationen, um die sich teilenden erythroiden Zellen aufzunehmen, die bei der Differenzierung entlang des zytoplasmatischen Prozesses nach außen wandern.

Wenn die roten Blutkörperchen reif sind, kontaktieren sie das nahe gelegene sinusförmige Endothel und gelangen in den Kreislauf.

Die Produktion roter Blutkörperchen wird durch Erythropoetin gesteuert

Der Begriff Erythron beschreibt die gesamte Masse reifer roter Blutkörperchen und ihrer Vorläuferzellen. Es fungiert als verteiltes Organ, wobei die Anzahl der roten Blutkörperchen im zirkulierenden Blut reguliert wird, um den Sauerstoffbedarf zu decken, und die Rate der Produktion roter Blutkörperchen variiert mit sich ändernden Raten ihrer Entfernung aus dem Kreislauf.

Dieses Verhalten wird durch eine Reihe von Faktoren vermittelt, insbesondere aber durch den Wachstumsfaktor Erythropoetin, der die Produktion roter Blutkörperchen an den Sauerstoffbedarf anpasst. Erythropoetin wird hauptsächlich von den Nieren bei Erwachsenen und von der Leber beim Fötus ausgeschieden.

Die Produktion von Erythropoetin (EPO) wird durch eine niedrige Gewebesauerstoffspannung (z. Hypoxie), unabhängig von der Ursache; Der häufigste Reiz ist Anämie, aber auch andere Ursachen für Gewebehypoxie, wie Herz- oder Lungenerkrankungen, können die Produktion von Erythropoetin erhöhen. Erythropoetin erhöht die Anzahl und proliferative Aktivität von erythroiden koloniebildenden Einheiten (CFU-E, siehe S. 116). Ein Mangel an Erythropoetin ist ein häufiges Merkmal einer chronischen Nierenerkrankung, die zu einer chronischen Anämie führt, die durch Behandlung mit synthetischem humanen Erythropoetin korrigiert werden kann.

Bestimmte Faktoren werden vom Knochenmark für die Bildung roter Blutkörperchen benötigt, insbesondere Eisen (als Bestandteil des Hämoglobins), Folsäure und Vitamin B12. Das Fehlen eines dieser Faktoren führt zu einer fehlerhaften Bildung roter Blutkörperchen und zur Entwicklung einer Anämie (S. 107).

Granulopoese tritt mit der Bildung von unverwechselbaren Zelltypen im Knochenmark auf

Die Bildung von granulierten weißen Zellen wird als ‚Granulopoese‘ bezeichnet. Dies geschieht unter dem Einfluss von Zytokinen. Der erste erkennbare Vorläufer der Neutrophilenbildung ist der Myeloblast. Die Stadien der nachfolgenden Reifung durch Promyelozyten, Myelozyten, Metamyelozyten und Bandzellen sind in Abbildung 7.22 dargestellt.

Die Reifung von Myeloblasten zu Neutrophilen dauert etwa 7-8 Tage und umfasst fünf Zellteilungen zwischen Myeloblasten- und Metamyelozytenstadien, wonach keine weiteren Multiplikationsteilungen stattfinden und chemotaktische Fähigkeiten, Komplement- und Fc-Rezeptoren erworben werden.

Strukturell reife Neutrophile verbleiben etwa 5 Tage im Knochenmark und werden dann ins Blut abgegeben. Nach Zirkulation für etwa 6 h wandern sie in die peripheren Gewebe, wo sie für 2-5 Tage überleben, wenn sie nicht früher als Folge ihrer phagozytischen Aktivität zerstört.

Eine Zunahme der Anzahl zirkulierender Neutrophiler Granulozyten kann durch zwei Mechanismen auftreten

Es bleibt ein riesiger Pool gespeicherter neutrophiler Granulozyten erhalten, die lose am sinusförmigen Endothel im Knochenmark haften. Dieser Pool kann bei einem Krankheitsprozess schnell mobilisiert werden. Stimuli verursachen ein plötzliches Ausgießen von Granulozyten aus dem Knochenmark, was zu einer Erhöhung der Anzahl von Blutneutrophilen führt (Neutrophilie, siehe p. 108). Dieser Mechanismus bewältigt eine plötzliche Nachfrage nach Neutrophilen.

Wenn es notwendig ist, eine hohe Neutrophilenzahl im Blut aufrechtzuerhalten, beispielsweise während einer bakteriellen Infektion, kommt es zu einer erhöhten Proliferation der Granulozytenvorstufen im Knochenmark. Dies wird durch die systemische Sekretion von Zytokinen, insbesondere IL-1, GM-CSF und G-CSF, reguliert.

Die Bildung von Eosinophilen und Basophilen ähnelt morphologisch der Granulopoese von Neutrophilen

Eosinophile werden von CFU-Eo-Vorläuferzellen unter dem Einfluss von Zytokinen abgeleitet. Eosinophile Myeloblasten ähneln neutrophilen Myeloblasten, und es gibt vergleichbare nachfolgende Entwicklungsstadien. Eosinophile sind im frühen Myelozytenstadium leicht von Neutrophilen durch das Auftreten ihrer größeren Granula zu unterscheiden, von denen die meisten eosinophil sind, einige jedoch anfänglich basophil.

Basophile werden aus CFU-B-Vorläuferzellen gebildet. Basophile Myeloblasten ähneln neutrophilen Myeloblasten; Die Entwicklung verläuft dann in analogen Stadien wie bei Neutrophilen und Eosinophilen. Basophile Granula sind im frühen Myelozytenstadium unterscheidbar.

Monozyten verlassen das Mark kurz nach der Bildung ohne Markpool

Monozyten werden aus CFC-M-Zellen unter dem Einfluss von Zytokinen gewonnen. Zwei morphologische Monozytenvorläufer werden erkannt: der Monoblast und der Promonozyt. Mindestens drei Zellteilungen treten auf, bevor das reife Monozytenstadium erreicht ist. Reife Monozyten verlassen das Knochenmark kurz nach ihrer Bildung und es gibt keinen Reservepool. Sie verbringen etwa 3 Tage im Blut, bevor sie scheinbar zufällig in das Gewebe wandern; Sie können dann nicht wieder in den Kreislauf gelangen.

Lymphoide Vorläufer wandern in periphere lymphatische Gewebe

Lymphoide Zellen können sich im Erwachsenenalter teilen, wenn die Expansion ausgewählter Klone wünschenswert ist, um eine spezifische Immunantwort zu erzeugen. Lymphoblasten sind erkennbar teilende Lymphozyten mit einem großen offenen Kern, einem prominenten Nukleolus und einer kleinen Menge Zytoplasma. Diese Zellteilung findet in den spezialisierten peripheren lymphatischen Geweben statt, die in Kapitel 8 erörtert werden.

Megakaryozyten sind große mehrkernige Zellen, aus denen die Plättchen

Megakaryozyten (Abb. 7.23) sind die größten Zellen, die in Knochenmarkaspiraten zu sehen sind, und produzieren Blutplättchen durch zytoplasmatische Fragmentierung.

Der Vorläufer des Megakaryozyten im Knochenmark ist der Megakaryoblast, der seine Kern- und Zytoplasmabestandteile bis zu sieben Mal ohne Zellteilung dupliziert und jeweils eine erhöhte Ploidie, Kernlobulation und Zellgröße verursacht.

Die zytoplasmatische Reifung beinhaltet die Ausarbeitung von Granula, Vesikeln und Demarkationsmembranen (siehe unten) und den fortschreitenden Verlust von freien Ribosomen und rauem endoplasmatischem Retikulum.

Megakaryozyten-Zytoplasma ist in drei Zonen unterteilt. Erstens enthält die perinukleäre Zone den Golgi und die damit verbundenen Vesikel, das raue und glatte endoplasmatische Retikulum, sich entwickelnde Granula, Zentriolen und Spindeltubuli. Es bleibt nach dem Ausscheiden von Blutplättchen am Zellkern haften. Zweitens enthält die Zwischenzone ein ausgedehntes System miteinander verbundener Vesikel und Tubuli (das Demarkationsmembransystem, DMS), das in Kontinuität mit der Zellmembran steht und die Funktion hat, sich entwickelnde Thrombozytenfelder (d. H. potentielle Thrombozyten), die wie Thrombozyten ungleichmäßig groß sind. Schließlich wird die Randzone mit Zytoskelettfilamenten gefüllt und von Membranen durchquert, die mit dem DMS verbunden sind.

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