Hematopoetické kmenové buňky ­ HSCs (hematopoietic stem cells)
Hematopoéza + ?
?!?!
HSC
Kostní dřeň - <0.01% buněk
~ 98 % v G0 fázi buněčného cyklu
(LT-HSC)
Jsou závislé na osteoblastech !?!?
~ 1- 3% proliferujících
(ST-HSC)
Jsou závislé na endoteliích
Sell 2004
Ep ­ primitivní erytropoéza, MAC ­ primitivní makrofágy,
BFU-E ­ (Burst-forming unit erytroidní) z fetálních jater,
GM ­ granulocatární-makrofágová kolonie
Příklad kolonií hematopoézy v in vitro experimentu
Palis 1999
- Hematopoéza je v současné době zřejmě nejlépe prostudovaná diferenciační dráha
s nejdokonalejším fenotypovým rozlišením jednotlivých buněčných stádií buněk
tzv. CD (cluster determinants) antigeny.
- Jednotlivé diferenciační dráhy jasou často majoritně závislé na jediném cytokinu
(kolonie stimulujícím faktoru ­ CSF; např. G-CSF, faktor stimulující tvorbu zejména granulocytů)
- V průběhu ontogeneze je hematopoéza realizována jedinečným způsobem
(časo-prostorově, viz. níže), což dobře umožňuje i studium rozdílů mezi embryonálními
a adultními somatickými kmenovými buňkami. Každopádně v průběhu embryonálního
vývoje vznikají jisté typy populací T-lymfocytů, které zůstávají po celý život jedince,
ale v dospělosti již nevznikají. Druhou možností, vedle možnosti odlišnosti
embryonálních a adultních HSCs je schopnost těchto buněk osidlovat odlišné ,,niche".
- HSC vzniklé ve žloutkovém váčku také migrují do oblasti AGM a do jater, kde dávají vznik
adultním HSC (Samokhvalov, 2007)
-rozlišujeme: LT-HSC (long-term HSC) ­ schopné opakovaně kompletní obnovy hematopoézy
(vyžadují osteoblasty)
: ST-HSC (short-term HSC) ­ schopné jen krátkodobé obnovy hematopoézy
(vyžadují endotelie ­ vaskulární niche)
(aktuální X potencionální (proliferující) kmenová buňka)
- Harrison et al. (1979): transplantoval myším opakovaně identický štěp HSC déle jak 8 let
- > výrazné překročení délky života myši!!!
HEMATOPOÉZA
antigen HSC Myeloid SC Lymphoid SC
CD10 (CALLA) - - +
CD33 (Sialoadhesin) - + CD34
(L-selectinR) - + +
CD38 (ecto-ADP-ribosyl cyclase) - - +
CD90 (Thy1) + - +
CD110 (Trombopoietin receptor) + + CD111
(Nectin1) - + CD112
(Nectin2) - + CD117
(c-Kit, SCFR) + + +
CD123 ( řetězec IL-3R) + + CD124
(IL-4R/IL-13R) - - +
CD127 ( řetězec IL-7R) - - +
CDw131 ( řetězec IL-3R/IL-5/GM-CSF) - + CD133
(Ac133) - + CD135
(Flt3/Flk2) + - CD173
(krevní skupina H typ 2) - + CD174
(Lewis Y) - + CD176
(Thomson-Friedrenreich antigen) - + CD227
(MUC-1) - + CD228
(Melanotrensferrin) - + +
CD243 (MDR-1) + - Fenotyp
HSC
Sell 2004
Extrinsic a intrinsic faktory regulující
sebeobnovu adultních HSC (Akala & Clarke 2006)
Schema hematopoézy a fenotyp
aktuálních a potencionálních HSC
HSC niche
Yin & Li 2006
Mobilizace HSC (přechod HSC do periferní krve) ­ působením G-CSF, SCF, IL-3, TPO
G-CSF ­ granulocyte colony-stimulating factor, SCF ­ stem/steel cell factor, IL-3 ­ interleukin 3,
TPO - trombopoetin
Podíl jednotlivých tkání na celkovém objemu
hematopoézy mezi 11 ­ 13 dpc u myši
Místo vzniku krevních ostrůvků (blood
island) v průběhu embryogeneze u myši
Pozn. Slezina je osídlena HSCs
a hematopoetickými progenitory
pravděpodobně z jater, protože
v době objevení se hematopoézy
ve slezině, v žloutkovém vaku a
v aortě už hematopoéza neprobíhá
a kostní dřeň dosud není vyvinuta.
Původ HSC
Schema vývoje AGM (aorta-gonads-mesonephros)
- začátek fetální hematopoézy
Vznik krevních ostrůvků ve vznikajícím
žloutkovém vaku mezi mezodermem
a buňkami viscerálního entodermu
Lokalizace, změna ,,niche" u hematopoézy v průběhu ontogeneze
~7.5 dpc
Hematopoéza v endotelu aorty (AGM), ~10.5 dpc
Kostní dřeň, ~15 dpc
S vývojem kostní dřeně
se HSCs usazují v jejím
stroma.
MOUSE
HSC
HSC
CFU-GM
BFU-E
CFU-E
JÁTRA
THYMUS
pT
pT
pB
pT
pB pT
pT, pB ­ lymfocytární progenitory
CFU-GM ­ myeloidní progenitory
BFU-E, CFU-E ­ erythroidní progenitory
~11 dpc
Dzierzak 2008
Embryonální hematopoéza (mouse)
Dzierzak 2008
Embryonální hematopoéza (mouse)
Palis 1999
Embryonální x adultní HSC (mouse)
CFC ­ colony-forming cell (progenitor), CFU ­ colony-forming unit
Dzierzak 2008
Jang & Sharkis 2007
Rozdíly mezi embryonálními a adultními HSC
Intenzivně proliferující HSC pomalu proliferující / quiescentní HSC
hematopoéza/lymfopoéza
(dny)
člověk myš
embryonální vývoj (dny) ~270 ~21
žloutkový vak 18 7.5
dorsální aorta 27 9.5
thymus 40 11
játra 42 11
slezina 48 13
kostní dřeň 77 15
cirkulace krevních buněk 24 8.5
Chronologie hematopoézy u člověka a myši