Hematopoetické kmenové buňky - HSCs (hematopoietic stem celis) Hematopoéza + ? Kostní dřeň - <0.01% buněk ~ 98 % v G0 fázi buněčného cyklu (LT-HSC) Jsou závislé na osteoblastech !?!? HEMATOPOIETIC STEM CELL GRANULOCYTES MAST CELLS MACROPHAGES MEGAKARYOCYTES ERYTHROBLASTS Příklad kolonií hematopoézy v in vitro experimentu Palis 1999 Ep - primitivní erytropoéza, MAC - primitivní makrofágy, BFU-E - (Burst-forming unit erytroidní) z fetálních jater, GM - granulocatární-makrofágová kolonie HEMATOPOÉZA - Hematopoéza je v současné době zřejmě nejlépe prostudovaná diferenciační dráha s nejdokonalejším fenotypovým rozlišením jednotlivých buněčných stádií buněk tzv. CD (cluster determinants) antigény. - Jednotlivé diferenciační dráhy jsou 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) (aktuálníX potencionální (proliferující) kmenová buňka) Harrison et al. (1979): transplantoval myším opakovaně identický štěp HSC déle jak 8 let - > výrazné překročení délky života myši!! antigen HSC Myeloid SC Lymphoid SC CD 10 (CALLA) - - + CD33 (Sialoadhesin) - + - CD34 (L-selectinR) - + + CD38 (ecto-ADP-ribosyl cyclase) - - + CD90 (Thyl) + - + CD110 (Trombopoietin receptor) + + - CD111 (Nectinl) - + - CD112 (Nectin2) - + - CD117 (c-Kit, SCFR) + + + CD 123 (a řetězec IL-3R) + + - CD 124 (IL-4R/IL-13R) - - + CD 127 (a řetězec IL-7R) - - + CDwl31 (P řetězec IL-3R/IL-5/GM-CSF) - + - CD133 (Acl33) - + - CD135 (Flt3/Flk2) + - - CD 173 (krevní skupina H typ 2) - + - CD 174 (Lewis Y) - + - CD 176 (Thomson-Friedrenreich antigen) - + - CD227 (MUC-1) - + - CD228 (Me lano transferrin) - + + CD243 ÍMDR-F) + - - ü s! < PLEOPOTENT LONG-TERM STEM CELL (very rare) (COW-, c-KIt*, Sca1+) MULTUPLURIPOTENT SHORT TERM STEM CELL e4tit+p Sea1+) MULTUPLURIPOTENT PROGENITOR CELL(CD4lo) Ä OLIGO LINEAGE PROGENITOR CELL (Lln+) itiürKcyte DIFFERENTIATED PROGENY (many) I INCREASE. IN NUMBER OF CELLS [ Self-renewal Intrinsic factors Bmi1 Gfi-1 PTEN STAT5 Tel/Etv6 p21 p18 MCL-1 Mel-18 Rae28 HoxB4 HSC Schema hematopoézy a fenotyp aktuálních a potencionálních HSC Extrinsic factors Notch Wnt Shh Tie2/Ang-1 Stem ceils Multipotent progenitors Oligopotent progenitors Lineage-restricted progenitors Effector ceils Extrinsic a intrinsic faktory regulující sebeobnovu adultních HSC (Akala & Clarke 2006) významnou úlohu hraje hypoxie a HIF! HSC mají vysokou hladinu HIF nezávisle na hypoxii! - úloha cytokinů SCF, IL-x? Self-renewai O^LT-HSC ~/ [UN" KIT* SCAľ CDM10 FLK210) ®ST-H5C (UN" KľT5CArCDMHi FLK210) K^y (UN" KIT* 5CA1* CDMHi FLK2Hi) ^0) CMP (Ö) MEP r Erythrocytes Piate lets \ SNO cell N-Cadherin CD45- HSC Ties* U n Sea-r c-kit N-cadherin4-CD45- Mobilization Sinusoidal vessel t SKUL ♦ MMP-9 Stress **- SDF-1, VEGF Recruitment ■■JC^.'i i-:.-e (FQF-4. SDF-1} —tJL Myeloid cells Megakaryocyte Granulocyte— Lymphocyte — ^f) Circulation -Endothelial cells Homing Osteoblast niche FGF-4 Oxygen Vascular niche I_ll___L Bone Endosteal Bone marrow 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 Yin & Li 2006 Podíl jednotlivých tkání na celkovém objemu hematopoézy mezi 11-13 dpc u myši I YS □ AGM 1 Circulation I Uver Embryo Age (days) 11 12 13 Total HSC 40 600 2675 Pozn. Slezina je osídlena HSCs a hematopoetickými progenitory pravděpodobně z jater, protože v době objevení se hematopoézy ve slezine, v žloutkovém vaku a v aortě už hematopoéza neprobíhá a kostní dřeň dosud není vyvinuta. Místo vzniku krevních ostrůvků (blood island) v průběhu embryogenéze u myši E7.6 Schema vývoje AGM (aorta-gonads-mesonephros) - začátek fetální hematopoézy Ectoderm [ ] \ L Somalopleura Mesoderm | | * l Spia n c h nop leu r a Endoderm | j I MOUSE Vznik krevních ostrůvků ve vznikajícím žloutkovém vaku mezi mezodermem a buňkami viscerálního entodermu mcsndcrni visceral endoderm ~7.5 dpc mesoderm 0 visceral likIuiIlrni *£) 11 ■ i v i' k "'III "V l-nilHi