Rakið myndun frumuþátta blóðsins frá blóðmyndandi stofnfrumum í beinmerg
Útskýrt hvernig vaxtarþættir blóðmyndunar stuðla að myndun frumuþátta blóðsins
Líftími frumuþátta blóðsins er mjög breytilegur. Sum hvítkorn lifa aðeins í fáeinar klukkustundir eða daga, blóðflögur í nokkra daga og rauðkorn í nokkra mánuði, en minnisfrumur ónæmiskerfisins geta lifað árum saman. Líkaminn þarf því að mynda ný blóðkorn og nýjar blóðflögur hratt og samfellt. Þegar gefin er ein eining blóðs í blóðsöfnun, um 475 mL eða um 1 bandarískt pint-mál, endurnýjar líkaminn yfirleitt vökvahluta blóðsins innan 24 klukkustunda en það tekur um 4 til 6 vikur að endurnýja blóðkornin. Þess vegna þurfa að líða tiltekin tímabil milli blóðgjafa. Ferlið sem myndar og endurnýjar blóðfrumur nefnist blóðmyndun. Alþjóðlegu heitin hemopoiesis og hematopoiesis eru dregin af grísku rótunum haima-, „blóð“, og -poiesis, „myndun“.
Staðir blóðmyndunar
Fyrir fæðingu fer blóðmyndun fram í nokkrum vefjum. Hún hefst í kviðpoka fósturvísisins, færist síðan einkum til lifrar fóstursins og þaðan einnig í milta og eitilvef en verður að lokum aðallega í rauðum beinmerg. Eftir fæðingu fer mestöll blóðmyndun fram í rauðum beinmerg, bandvef í holrúmum frauðbeins. Hjá börnum getur hún einnig farið fram í mergholi langra beina. Hjá fullorðnum er hún að mestu bundin við bein höfuðkúpu og grindar, hryggjarliði og bringubein ásamt nærendum lærleggs og upparmsleggs.
Lifur og milta fullorðinna geta tekið upp blóðmyndun á ný við sérstakar aðstæður en sinna henni ekki að jafnaði. Þegar blóðmyndun utan merghola virkjast nefnist hún utanmergsblóðmyndun. Hún getur meðal annars komið fram þegar sjúkdómur skemmir beinmerg eða þegar þörf fyrir blóðmyndun verður meiri en mergurinn ræður við.
Sérhæfing frumuþátta blóðsins úr stofnfrumum
Allir frumuþættir blóðsins eiga uppruna í blóðmyndandi stofnfrumum rauða beinmergsins. Þegar stofnfruma skiptir sér með mítósu og umfrymiskiptingu getur önnur dótturfruman viðhaldið stofnfrumueiginleikum en hin hafið sérhæfingu. Hæfi stofnfrumna til að mynda ólíkar frumugerðir er misvíðtækt. Alhæfa stofnfruman er okfruman, eða frjóvgaða eggið. Hún getur myndað allar frumur fósturvísisins og þá utanfósturvefi sem þarf til þroskans. Fjölhæfar stofnfrumur geta myndað frumur allra þriggja kímlaga líkamans en ekki einar og sér myndað heila lífveru. Í beinmerg fullorðinna eru aðskildir stofnfrumuhópar, þar á meðal bandvefsstofnfrumur, sem geta meðal annars myndað bein, brjósk og fituvef, og blóðmyndandi stofnfrumur, sem einnig hafa verið nefndar blóðkímfrumur. Síðarnefndu frumurnar mynda alla frumuþætti blóðsins; þær eru ekki neðra stig bandvefsstofnfrumna.
Blóðmyndun hefst þegar blóðmyndandi stofnfruma fær viðeigandi efnaboð, sem sameiginlega nefnast vaxtarþættir blóðmyndunar. Þeir örva frumuna til skiptingar og sérhæfingar. Önnur dótturfruman getur endurnýjað forða blóðmyndandi stofnfrumna en hin verður að öðrum af tveimur meginflokkum forverafrumna (mynd 18.4):
Eitilfrumuforverar gefa af sér eitilfrumur, þar á meðal ýmsar T-frumur, B-frumur og náttúrulegar drápsfrumur (NK-frumur), sem allar taka þátt í ónæmisvörnum. Eitilfrumuforverar myndast í beinmerg. Hjá mönnum þroskast B-frumur að mestu þar, en forverar T-frumna flytjast til hóstarkirtils og þroskast þar; frekari virkjun og sérhæfing fer fram í vessalíffærum. Heiti B-frumna er sögulega dregið af Fabriciusarpoka fugla; það er því ekki myndað af þroskunarstað þeirra í beinmerg manna.
Mergfrumuforverar gefa af sér aðra frumuþætti blóðsins, þar á meðal rauðkorn; risakjarnafrumur, sem mynda blóðflögur; og mergkímfrumuættir sem gefa af sér einkyrninga og þrjár gerðir kornfrumna: daufkyrninga, sýrukyrninga og basakyrninga.
Mynd 18.4. Blóðmyndun felur í sér fjölgun og sérhæfingu allra frumuþátta blóðsins.
Eitilfrumu- og mergfrumuforverar verða ekki þegar í stað að fullþroskuðum frumuþáttum. Eins og sést á mynd 18.4 liggja nokkur millistig forverafrumna þar á milli. Heiti margra þeirra bera viðskeytið -blast, sem í íslenskum frumuheitum samsvarar oft -kímfruma. Risakjarnakímfrumur eru til dæmis forverar risakjarnafrumna. Rauðkornskímfrumur ganga í gegnum fleiri þroskastig; kjarnanum er ýtt út seint á kímfrumustiginu og kjarnalaus netfruma missir síðan flestar eftirstandandi frumulíffæri þegar hún þroskast í rauðkorn.
Vaxtarþættir blóðmyndunar
Þroskun frá stofnfrumu um forverafrumur til fullþroskaðrar frumu hefst og stjórnast af vaxtarþáttum blóðmyndunar. Meðal þeirra eru eftirfarandi boðefni:
Rauðkornavaki (EPO) er sykurprótínhormón sem trefjakímfrumulíkar frumur í millivef nýrna seyta þegar súrefnisframboð til vefja minnkar. Hann örvar myndun rauðkorna. Sumt íþróttafólk misnotar tilbúinn rauðkornavaka til að fjölga rauðkornum og auka súrefnisflutning til vefja. Slík notkun er bönnuð samkvæmt lyfjareglum íþrótta. Lyf sem örva rauðkornamyndun eru hins vegar notuð undir lækniseftirliti við tilteknum tegundum blóðleysis, einkum vegna langvinns nýrnasjúkdóms og hjá völdum sjúklingum með blóðleysi af völdum krabbameinslyfjameðferðar. Meðferðin miðar ekki að óeðlilega háum rauðkornafjölda og getur aukið hættu á blóðtappa ef hún er notuð óvarlega.
Trombópóetín, eða blóðflöguvaki, er annað sykurprótínhormón. Það myndast aðallega í lifur og í minna mæli í nýrum og örvar fjölgun og þroskun risakjarnafrumna og þar með myndun blóðflagna.
Frumuboðar eru lítil, seytt prótín sem margar frumugerðir mynda, meðal annars frumur beinmergs, hvítkorn, stórætur, trefjakímfrumur og æðaþelsfrumur. Þeir geta verkað á frumuna sem seytir þeim eða á nálægar frumur, stýrt lifun, fjölgun og sérhæfingu forverafrumna og mótað bæði ósérhæft og sérhæft ónæmissvar. Tveir flokkar frumuboða sem skipta máli hér eru nýlenduörvandi þættir og interleukin.
Nýlenduörvandi þættir (CSF-þættir) styðja lifun, fjölgun og sérhæfingu tiltekinna blóðmyndandi forvera. Sumir kallast kyrningaörvandi CSF-þættir, en G-CSF verkar einkum á daufkyrningaættina. Einkyrningaörvandi CSF-þættir, svo sem M-CSF, stuðla að myndun einkyrninga og stóræta. GM-CSF verkar á fleiri en eina kyrninga- og einkyrningaætt og interleukin-3, sem áður var stundum nefnt fjölstofna-CSF, styður ýmsa mergfrumuforvera. Klínísk lyf úr þessum flokki, einkum G-CSF og stundum GM-CSF, eru meðal annars notuð til að stytta daufkyrningafæð eftir krabbameinslyfjameðferð; þau „endurlífga“ ekki öll hvítkorn með ósértækum hætti.
Interleukin eru stór og fjölbreyttur hópur frumuboða sem skiptir máli í blóðmyndun, ónæmissvari og bólgu. Heitið varð til þegar talið var að efnin væru aðeins mynduð af hvítkornum og miðluðu boðum milli þeirra, en nú er vitað að margar frumugerðir mynda þau, meðal annars frumur beinmergs og æðaþels. Þau stjórna meðal annars lifun, fjölgun, sérhæfingu og þroska frumna. Nú eru þekktir margir tugir interleukina; viðtekin heiti eru meðal annars IL-1, IL-2 og IL-3, en númeraröðin segir ekki fyrir um sameiginlegt hlutverk þeirra.
Nýlenduörvandi þættir (CSF-þættir) styðja lifun, fjölgun og sérhæfingu tiltekinna blóðmyndandi forvera. Sumir kallast kyrningaörvandi CSF-þættir, en G-CSF verkar einkum á daufkyrningaættina. Einkyrningaörvandi CSF-þættir, svo sem M-CSF, stuðla að myndun einkyrninga og stóræta. GM-CSF verkar á fleiri en eina kyrninga- og einkyrningaætt og interleukin-3, sem áður var stundum nefnt fjölstofna-CSF, styður ýmsa mergfrumuforvera. Klínísk lyf úr þessum flokki, einkum G-CSF og stundum GM-CSF, eru meðal annars notuð til að stytta daufkyrningafæð eftir krabbameinslyfjameðferð; þau „endurlífga“ ekki öll hvítkorn með ósértækum hætti.
Interleukin eru stór og fjölbreyttur hópur frumuboða sem skiptir máli í blóðmyndun, ónæmissvari og bólgu. Heitið varð til þegar talið var að efnin væru aðeins mynduð af hvítkornum og miðluðu boðum milli þeirra, en nú er vitað að margar frumugerðir mynda þau, meðal annars frumur beinmergs og æðaþels. Þau stjórna meðal annars lifun, fjölgun, sérhæfingu og þroska frumna. Nú eru þekktir margir tugir interleukina; viðtekin heiti eru meðal annars IL-1, IL-2 og IL-3, en númeraröðin segir ekki fyrir um sameiginlegt hlutverk þeirra.
Beinmergssýnataka og ígræðsla blóðmyndandi stofnfrumna
Heilbrigðisstarfsmaður getur óskað eftir beinmergssýnatöku, greiningarrannsókn á sýni úr rauðum beinmerg, eða mælt með svonefndri beinmergsígræðslu. Hið síðara er nánar tiltekið ígræðsla blóðmyndandi stofnfrumna; frumurnar geta komið úr beinmerg, útæðablóði eða naflastrengsblóði og endurreisa blóðmyndun sjúklingsins. Sýnataka og ígræðsla eru notaðar við greiningu eða meðferð ýmissa alvarlegra blóðsjúkdóma, þar á meðal alvarlegrar beta-þalassemíu og sigðkornasjúkdóms, og sumra krabbameina, einkum hvítblæðis.
Við beinmergssýnatöku og hefðbundna söfnun gjafabeinmergs er nál stungið inn í beinið, oftast aftan á mjaðmakambi mjaðmarbeins. Staðurinn liggur nærri yfirborði líkamans, er aðgengilegur og fjarri flestum lífsnauðsynlegum líffærum. Sýnatakan er framkvæmd með staðdeyfingu og eftir þörfum verkjastillingu eða slævingu, en getur engu að síður valdið skammvinnum verkjum eða þrýstingstilfinningu.
Beinmergssýnatöku til greiningar er almennt ekki hægt að skipta út fyrir venjulegt blóðsýni. Við ígræðslumeðferð er hins vegar oft hægt að safna blóðmyndandi stofnfrumum úr útæðablóði í stað þess að sækja merginn með nál. Þá er losun frumnanna úr beinmerg út í blóð fyrst örvuð með vaxtarþáttum og þær síðan aðskildar með frumuskilju á nokkrum klukkustundum. Þær eru rannsakaðar og má frysta þær til síðari notkunar; þær eru ekki að jafnaði ræktaðar til fjölgunar fyrir hefðbundna klíníska ígræðslu.
Við ósamgena ígræðslu þarf gjafi að hafa nægilega samsvarandi vefjaflokka til að draga úr höfnun og öðrum ónæmisfylgikvillum. Ónæmisfrumur gjafans geta einnig ráðist á vefi viðtakandans og valdið hýsilssótt. Fyrir ígræðslu er sjúklingurinn undirbúinn með geislameðferð og/eða krabbameinslyfjameðferð til að bæla sjúkan beinmerg og ónæmiskerfi eftir því sem meðferðaráætlunin krefst. Blóðmyndandi stofnfrumur eru síðan gefnar í bláæð. Þær berast með blóðinu til beinmergs, setjast þar að og hefja nýja blóðmyndun.
