Функции красного и желтого костного мозга: Функции желтого костного мозга и сравнение с красным | Никита Котов

Содержание

КОСТНЫЙ МОЗГ — это… Что такое КОСТНЫЙ МОЗГ?

  • Костный мозг — важнейший орган кроветворной системы, осуществляющий гемопоэз, или кроветворение процесс создания новых клеток крови взамен погибающих и отмирающих. Он также является одним из органов иммунопоэза. Для иммунной системы человека костный мозг вместе …   Википедия

  • КОСТНЫЙ МОЗГ — (medulla ossium), мягкая масса, выполняющая в костях все пространства, не занятые собственно костной тканью. Различают два основных типа К. м.: красный и желтый. 1. Красный (medulla ossium rubra, он же деятельный, клеточный, лимфоидный,… …   Большая медицинская энциклопедия

  • Костный мозг — (medulla ossium) является главным органом кроветворения. У новорожденных он заполняет все костно мозговые полости и характеризуется красным цветом (medulla ossium rubra). По достижении 4 5 лет в диафизах трубчатых костей красный костный мозг… …   Атлас анатомии человека

  • КОСТНЫЙ МОЗГ — (medulla ossium), ткань, заполняющая полости костей у позвоночных. Различают красный К. м. с преобладанием кроветворной миелоидной ткани, осн. кроветворный орган, и жёлтый с преобладанием жировой ткани. Красный К. м. сохраняется в течение всей… …   Биологический энциклопедический словарь

  • КОСТНЫЙ МОЗГ — КОСТНЫЙ МОЗГ, содержится в полостях костей у позвоночных животных и человека. Различают красный костный мозг (преобладает в первые годы жизни) основной кроветворный орган, в котором образуются форменные элементы крови (эритроциты, лейкоциты,… …   Современная энциклопедия

  • Костный мозг — КОСТНЫЙ МОЗГ, содержится в полостях костей у позвоночных животных и человека. Различают красный костный мозг (преобладает в первые годы жизни) основной кроветворный орган, в котором образуются форменные элементы крови (эритроциты, лейкоциты,… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • КОСТНЫЙ МОЗГ — содержится во всех полостях костей у позвоночных животных и человека. В красном костном мозге, заполняющем в течение первых лет жизни все полости костей, образуются форменные элементы крови эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Желтый костный мозг …   Большой Энциклопедический словарь

  • Костный мозг — Костный мозг. Кости внутри полые, и эти центральные полости заняты костным мозгом губчатой тканью, которая играет главную роль в образовании клеток крови. После полового созревания кроветворение активнее всего происходит в костном мозге позвонков …   Медицинские термины

  • костный мозг — — [Англо русский глоссарий основных терминов по вакцинологии и иммунизации. Всемирная организация здравоохранения, 2009 г.] Тематики вакцинология, иммунизация EN marrowbone marrow …   Справочник технического переводчика

  • костный мозг — содержится во всех полостях костей у позвоночных животных и человека. В красном костном мозге, заполняющем в течение первых лет жизни все полости костей, образуются форменные элементы крови  эритроциты, лейкоциты и тромбоциты. Жёлтый костный мозг …   Энциклопедический словарь

  • Органы кроветворения и иммунной защиты (часть 1)

    Слушать (7 122 Кб):

    Часть первая – общая характеристика, классификация; красный костный мозг

    К системе органов кроветворения и иммунной защиты относят красный костный мозг, тимус (вилочковая железа), селезенку, лимфатические узлы, а также лимфатические узелки в составе слизистых оболочек (например, пищеварительного тракта — миндалины, лимфатические узелки кишечника, и других органов). Это совокупность органов, поддерживающих гомеостаз системы крови и иммунокомпетентных клеток.

    Различают центральные и периферические органы кроветворения и иммунной защиты.

    К центральным органам кроветворения и иммунной защиты у человека относятся красный костный мозг и тимус. В красном костном мозге образуются эритроциты, тромбоциты, гранулоциты и предшественники лимфоцитов. Тимус — центральный орган лимфопоэза.

    В периферических кроветворных органах (селезенка, лимфатические узлы, гемолимфатические узлы) происходят размножение приносимых сюда из центральных органов Т- и В-лимфоцитов и специализация их под влиянием антигенов в эффекторные клетки, осуществляющие иммунную защиту, и клетки памяти (КП). Кроме того, здесь погибают клетки крови, завершившие свой жизненный цикл.

    Органы кроветворения функционируют содружественно и обеспечивают поддержание морфологического состава крови и иммунного гомеостаза в организме. Координация и регуляция деятельности всех органов кроветворения осуществляются посредством гуморальных и нервных факторов организма, а также внутриорганных влияний, обусловленных микроокружением.

    Несмотря на различия в специализации органов гемопоэза, все они имеют сходные структурно-функциональные признаки. В основе большинства их лежит ретикулярная соединительная ткань, которая образует строму органов и выполняет роль специфического микроокружения для развивающихся гемопоэтических клеток и лимфоцитов. В этих органах происходят размножение кроветворных клеток, временное депонирование крови или лимфы. Кроветворные органы благодаря наличию в них специальных фагоцитирующих и иммунокомпетентных клеток осуществляют также защитную функцию и способны очищать кровь или лимфу от инородных частиц, бактерий и остатков погибших клеток.

    Костный мозг

    Костный мозг (medulla osseum, bone marrow) — центральный кроветворный орган, в котором находится самоподдерживающаяся популяция стволовых кроветворных клеток (СКК) и образуются клетки как миелоидного, так и лимфоидного ряда.

    Развитие

    Костный мозг у человека появляется впервые на 2-м месяце внутриутробного периода в ключице эмбриона, затем на 3-4 -м месяце он образуется в развивающихся плоских костях, а также в трубчатых костях конечностей — лопатках, тазовых костях, затылочной кости, ребрах, грудине, костях основания черепа и позвонках, а в начале 4-го месяца развивается также в трубчатых костях конечностей. До 11-й недели это остеобластический костный мозг, который выполняет остеогенную функцию. В данный период костный мозг накапливает стволовые клетки, а клетки стромы с остеогенными потенциями создают микросреду, необходимую для дифференцировки стволовых кроветворных клеток. У 12—14-недельного эмбриона человека происходят развитие и дифференцировка вокруг кровеносных сосудов гемопоэтических клеток. У 20—28-недельного плода человека в связи с интенсивным разрастанием костного мозга отмечается усиленная резорбция костных перекладин остеокластами, в результате чего образуется костномозговой канал, а красный костный мозг получает возможность расти в направлении эпифизов. К этому времени костный мозг начинает функционировать как основной кроветворный орган, причем большая часть образующихся в нем клеток относится к эритроидному ряду гемопоэза.

    У зародыша 36 нед развития в костном мозге диафиза трубчатых костей обнаруживаются жировые клетки. Одновременно появляются очаги кроветворения в эпифизах.

    Строение

    Во взрослом организме человека различают красный и желтый костный мозг.

    Красный костный мозг

    Красный костный мозг (medulla ossium rubra) является кроветворной частью костного мозга. Он заполняет губчатое вещество плоских и трубчатых костей и во взрослом организме составляет в среднем около 4 – 5% общей массы тела. Красный костный мозг имеет темно-красный цвет и полужидкую консистенцию, что позволяет легко приготовить из него тонкие мазки на стекле. Он содержит стволовые кроветворные клетки (СКК) и диффероны гемопоэтических клеток эритроидного, гранулоцитарного и мегакариоцитарного ряда, а также предшественники В- и Т-лимфоцитов. Стромой костного мозга является ретикулярная соединительная ткань, образующая микроокружение для кроветворных клеток. В настоящее время к элементам микроокружения относят также остеогенные, жировые, адвентициальные, эндотелиальные клетки и макрофаги.

    Ретикулярные клетки благодаря своей отростчатой форме выполняют механическую функцию, секретируют компоненты основного вещества — преколлаген, гликозаминогликаны, проэластин и микрофибриллярный белок и участвуют в создании кроветворного микроокружения, специфического для определенных направлений развивающихся гемопоэтических клеток, выделяя ростовые факторы.

    Остеогенными клетками называют стволовые клетки опорных тканей, остеобласты и их предшественники. Остеогенные клетки входят в состав эндоста и могут быть в костномозговых полостях. Остеогенные клетки также способны вырабатывать ростовые факторы, индуцировать родоначальные гемопоэтические клетки в местах своего расположения к пролиферации и дифференцировке. Наиболее интенсивно кроветворение происходит вблизи эндоста, где концентрация стволовых клеток примерно в 3 раза больше, чем в центре костномозговой полости.

    Адипоциты (жировые клетки) являются постоянными элементами костного мозга.

    Адвентициальные клетки сопровождают кровеносные сосуды и покрывают более 50% наружной поверхности синусоидных капилляров. Под влиянием гемопоэтинов (эритропоэтин) и других факторов они способны сокращаться, что способствует миграции клеток в кровоток.

    Эндотелиальные клетки сосудов костного мозга принимают участие в организации стромы и процессов кроветворения, синтезируют коллаген IV типа, гемопоэтины. Эндотелиоциты, образующие стенки синусоидных капилляров, непосредственно контактируют с гемопоэтическими и стромальными клетками благодаря прерывистой базальной мембране. Эндотелиоциты способны к сократительным движениям, которые способствуют выталкиванию клеток крови в синусоидные капилляры. После прохождения клеток в кровоток поры в эндотелии закрываются. Эндотелиоциты выделяют колониестимулирующие факторы (КСФ) и белок

    фибронектин, обеспечивающий прилипание клеток друг к другу и субстрату.

    Макрофаги в костном мозге представлены неоднородными по структуре и функциональным свойствам клетками, но всегда богатыми лизосомами и фагосомами. Некоторые из популяций макрофагов секретируют ряд биологически активных веществ (эритропоэтин, колониестимулирующие факторы, интерлейкины, простагландины, интерферон и др.). Макрофаги при помощи своих отростков, проникающих через стенки синусов, улавливают из кровотока железосодержащее соединение (трансферрин) и далее передают его развивающимся эритроидным клеткам для построения геминовой части гемоглобина.

    Межклеточное вещество — В костном мозге это вещество содержит коллаген II, III и IV типа, гликопротеины, протеогликаны и др.

    Гемопоэтические клетки или кроветворные диффероны составляют паренхиму красного костного мозга.

    Рассмотрим подребнее образование эритроцитов, гранулоцитов и тромбоцитов в красном костном мозге.

    Эритроцитопоэз

    Эритропоэз у млекопитающих и человека протекает в костном мозге в особых морфофункциональных ассоциациях, получивших название эритробластических островков.
    Эритробластический островок состоит из макрофага, окруженного эритроидными клетками. Эритроидные клетки развиваются из колониеобразующей эритроидной клетки (КОЕ-Э), вступившей в контакт с макрофагом костного мозга. КОЕэ и образующиеся из нее клетки — от проэритробласта до ретикулоцита — удерживаются в контакте с макрофагом его рецепторами — сиалоадгезинами.

    Макрофаги служат своего рода «кормильцами» для эритробластов, способствуют накоплению в непосредственной близости от эритробластов и поступлению в них эритропоэтина, витаминов кроветворения (витамина D3), молекул ферритина. Макрофаги островков фагоцитируют ядра, вытолкнутые эритробластами при их созревании и способны повторно присоединять КОЕэ и формировать вокруг себя новый очаг эритропоэза.

    По мере созревания эритробласты отделяются от островков и после удаления ядра (энуклеации) проникают через стенку венозных синусов в кровоток. Стенки синусов состоят из эндотелиальных уплощенных клеток, пронизанных щелевидными отверстиями, или порами, в которые проникают форменные элементы крови и плазма. Среди эндотелиальных клеток есть фиксированные макрофаги.

    Гранулоцитопоэз

    Гранулоцитопоэтические клетки также образуют островки, главным образом по периферии костномозговой полости. Незрелые клетки гранулоцитарных рядов окружены протеогликанами. В процессе созревания гранулоциты депонируются в красном костном мозге, где их насчитывается примерно в 3 раза больше, чем эритроцитов, и в 20 раз больше, чем гранулоцитов в периферической крови.

    Тромбоцитопоэз

    «Гиганты красного костного мозга дают карликов крови» — Мегакариобласты и мегакариоциты располагаются в тесном контакте с синусами так, что периферическая часть их цитоплазмы проникает в просвет сосуда через поры. Отделение фрагментов цитоплазмы в виде тромбоцитов (кровяных пластинок) происходит непосредственно в кровяное русло.

    Лимфоцитопоэз и моноцитопоэз

    Среди островков клеток миелоидного ряда встречаются небольшие скопления костномозговых лимфоцитов и моноцитов, которые окружают кровеносный сосуд.

    В обычных физиологических условиях через стенку синусов костного мозга проникают лишь созревшие форменные элементы крови. Миелоциты и эритробласты попадают в кровь только при патологических состояниях организма. Причины такой избирательной проницаемости стенки сосудов остаются недостаточно ясными, но факт проникновения незрелых клеток в кровяное русло всегда служит верным признаком расстройства костномозгового кроветворения.

    Желтый костный мозг

    Желтый костный мозг (medulla ossium flava) у взрослых находится в диафизах трубчатых костей. В его составе находятся многочисленные жировые клетки (адипоциты).

    Благодаря наличию в жировых клетках пигментов типа липохромов костный мозг в диафизах имеет желтый цвет, что и определяет его название. В обычных условиях желтый костный мозг не осуществляет кроветворной функции, но в случае больших кровопотерь или при некоторых патологических состояниях организма в нем появляются очаги миелопоэза за счет дифференцировки приносимых сюда с кровью стволовых и полустволовых клеток крови.

    Резкой границы между желтым и красным костным мозгом не существует. Небольшое количество адипоцитов постоянно встречается и в красном костном мозге. Соотношение желтого и красного костного мозга может меняться в зависимости от возраста, условий питания, нервных, эндокринных и других факторов.

    Васкуляризация. Иннервация. Возрастные изменения. Регенерация.

    Васкуляризация. Костный мозг снабжается кровью посредством сосудов, проникающих через надкостницу в специальные отверстия в компактном веществе кости. Войдя в костный мозг, артерии разветвляются на восходящую и нисходящую ветви, от которых радиально отходят артериолы. Сначала они переходят в узкие капилляры (2—4 мкм), а затем в области эндоста продолжаются в широкие тонкостенные с щелевидными порами синусы (диаметром 10—14 мкм). Из синусов кровь собирается в центральную венулу. Постоянное зияние синусов и наличие щелей в эндотелиальном пласте обусловливаются тем, что в синусах гидростатическое давление несколько повышено, так как диаметр выносящей вены меньше по сравнению с диаметром артерии. К базальной мембране с наружной стороны прилежат адвентициальные клетки, которые, однако, не образуют сплошного слоя, что создает благоприятные условия для миграции клеток костного мозга в кровь. Меньшая часть крови проходит со стороны периоста в каналы остеонов, а затем в эндост и синус. По мере контакта с костной тканью кровь обогащается минеральными солями и регуляторами кроветворения.

    Кровеносные сосуды составляют половину (50%) массы костного мозга, из них 30% приходится на синусы. В костном мозге разных костей человека артерии имеют толстую среднюю и адвентициальную оболочки, многочисленные тонкостенные вены, причем артерии и вены редко идут вместе, чаще врозь. Капилляры бывают двух типов: узкие 6—20 мкм и широкие синусоидные (или синусы) диаметром 200—500 мкм. Узкие капилляры выполняют трофическую функцию, широкие являются местом дозревания эритроцитов и выхода в кровоток разных клеток крови. Капилляры выстланы эндотелиоцитами, лежащими на прерывистой базальной мембране.

    Иннервация. В иннервации участвуют нервы сосудистых сплетений, нервы мышц и специальные нервные проводники к костному мозгу. Нервы проникают в костный мозг вместе с кровеносными сосудами через костные каналы. Далее покидают их и продолжаются как самостоятельные веточки в паренхиме в пределах ячеек губчатого вещества кости. Они ветвятся на тонкие волоконца, которые либо вновь вступают в контакт с костномозговыми сосудами и оканчиваются на их стенках, либо заканчиваются свободно среди клеток костного мозга.

    Возрастные изменения. Красный костный мозг в детском возрасте заполняет эпифизы и диафизы трубчатых костей и находится в губчатом веществе плоских костей. Примерно в 12—18 лет красный костный мозг в диафизах замещается желтым. В старческом возрасте костный мозг (желтый и красный) приобретает слизистую консистенцию и тогда называется желатинозным костным мозгом. Следует отметить, что этот вид костного мозга может встречаться и в более раннем возрасте, например при развитии костей черепа и лица.

    Регенерация. Красный костный мозг обладает высокой физиологической и репаративной регенерационной способностью. Источником образования гемопоэтических клеток являются стволовые клетки, находящиеся в тесном взаимодействии с ретикулярной стромальной тканью. Скорость регенерации костного мозга в значительной мере связана с микроокружением и специальными ростстимулирующими факторами гемопоэза.

    Некоторые термины из практической медицины:
    • миелограмма (миело- + греч. gramma запись) — выраженный в форме таблицы или диаграммы результат микроскопии мазка пунктата костного мозга, отражающий качественный и количественный состав ядросодержащих клеток миелоидной ткани.;
    • миелоидная реакция (миело- + греч. —eides подобный) — появление в периферической крови малодифференцированных клеток, относящихся к грануло- и эритропоэтическому ряду; наблюдается при метастазах злокачественной опухоли в костный мозг, а также при сепсисе, туберкулезе и некоторых других болезнях;
    • остеомиелит (osteomyelitis; остео- + греч. myelos костный мозг + ит; син.: костоеда — устар., паностит) — воспаление костного мозга, обычно распространяющееся на компактное и губчатое вещество кости и надкостницу;
     

    Урок по теме «Состав и строение костей, их форма и функции. Рост трубчатых костей. Внутреннее строение кости. Красный и жёлтый костный мозг. Роль красного костного мозга в кроветворении. Л.Р. №7 Изучение свойств прокалённой и декальциниров

    Урок по теме «Состав и строение костей, их форма и функции. Рост трубчатых костей. Внутреннее строение кости. Красный и жёлтый костный мозг. Роль красного костного мозга в кроветворении.

    Л.Р. №7 Изучение свойств прокалённой и декальцинированной кости.»

    Проблема урока: Как зависят свойства кости от состава?

    Цель урока: знать состав, строение и функции плоских и трубчатых костей.

    Критерии успеха:

    Я знаю состав костей

    Я понимаю особенности строения плоских и трубчатых костей.

    Я могу охарактеризовать роль красного и жёлтого костного мозга в жизни организма.

    Ожидаемые результаты:

    Все: изучат материал (каждый на своем уровне), определят проблему и цель урока,

    Большинство: научаться анализировать информацию (выдвигать предположения, сравнивать, выделяя ключевые идеи, делать выводы по теме) работать в группе.
    Некоторые: определят значимость изученной темы для медицины и для себя лично, организуют работу групп, самостоятельно сформулируют проблему и тему урока.

    Ход урока

    Этапы урока

    Задание,

    действия учителя и ученика

    Цель задания

    Форма, метод, прием, стратегия

    Форма оценивания

    Организационный момент

    Здравствуйте, ребята.

    Мы продолжаем изучать ОДС.

    Каждый из вас сегодня получит задание в начале урока и выполнив его сможет получить оценку. Задания под номерами. Затем сообщается, что необходимо собраться по номеру задания в группы. ( шесть заданий – шесть групп) Распределение заданий и ролей в группах методом жеребьёвки.

    Вспоминайте правила работы в группах!

    Текст1.:В состав опорно-двигательной системы входят кости скелета и мышцы. Мышцы образуют пассивную часть опорно-двигательной системы, а кости скелета, активную.

    Текст 2.: Кости образованы эпителиальной тканью, а мышцы мышечной.

    Текст 3.: Всего выделяют четыре типа соединения костей в скелете :

    а) подвижный

    Б) неподвижный

    В) малоподвижный

    Г) полуподвижный

    Текст 4:Неподвижное соединение образуется путём срастания костей. Образуется костный шов. Так соединены позвонки в позвоночнике.

    Текст 5: Сустав – это полуподвижное соединение костей. Он бывает локтевой, коленный, позвоночный.

    Текст 6: Самые маленькие косточки в организме человека находятся во внутреннем ухе и называются «молоточек», «наковальня», «седло».

    В рабочие тетради каждая группа поставила себе оценки.

    Создание коллаборативной среды, эммоционального настроя на работу

    Групповая

    Разделение на группы при помощи жребия.

    Стратегия «Лови ошибку».

    Формативное

    Самооценивание.

    Целеполагание

    Учитель: Какими качествами обладают кости человека?

    Ответ: твёрдость, прочность и эластичность

    Учитель: Твёрдость костей приближается к стали! Не случайно наши предки использовали костный материал, полученный от животных, для изготовления простейших орудий труда, наконечников стрел и гарпунов. Прочность позволяет костям выдерживать огромные нагрузки. Например, установлено, что бедренная кость способна выдержать нагрузку в 1,5 т.

    А чем обусловлены такие свойства костей?

    Ответ: строением.

    Учитель: Что мы будем сегодня изучать? Какова тема нашего урока?

    Учащиеся: «Состав и строение костей».

    Цель: знать состав и строение костей.

    Учащиеся записывают тему и цель урока в тетрадь.

    Учитель: для достижения цели урока выделяем следующие критерии успеха

    Критерии успеха:

    Я знаю состав костей

    Я понимаю особенности строения плоских и трубчатых костей.

    Я могу охарактеризовать роль красного и жёлтого костного мозга в жизни организма.

    Подвести учащихся к формулированию темы и цели урока.

    Групповая.

    Изложение с проблемным началом.

    формативное

    Изучение нового материала

    Презентация нового материала

    Учащимся предлагается текст по новой теме урока. Каждый учащийся читает текст и делает пометки на полях

    V – то, что уже известно.

    « — « я думал по-другому

    «!» это интересно

    «?» что-то неясно.

    Затем эти пометки обсуждаются в паре, а потом в группе.

    Через 7 мин. Группы по очереди высказывают своё мнение по поводу анализа текста.

    При помощи приема «Таблица верных и неверных утверждений» закрепляем знания. Учащимся предлагаются утверждения по новой теме. Среди них есть верные и неверные. Напротив каждого утверждения ученик ставит соответствующий значок:

    «+» – согласен,

    « — » — не согласен

    Утверждения

    +

    ?

    По строению выделяют три типа костей: трубчатые, плоские и смешанные (позвонки).

    Полость трубчатых костей у детей заполнена красным костным мозгом, здесь образуются клетки крови.

    Со временем красный костный мозг заменяется на жёлтый (жировую ткань).

    Кости состоят из плотного и губчатого вещества.

    Плотное вещество придаёт лёгкость костям.

    Губчатое вещество обеспечивает прочность кости.

    Поверхность всех костей покрыта надкостницей.

    Надкостница обеспечивает питание и рост костей в толщину.

    Костная ткань состоит из клеток- остеоцитов и плотного межклеточного вещества.

    Росту кости в длину способствуют хрящевые ткани.

    Рост скелета прекращается к 18 годам.

    Работают учащиеся индивидуально, а затем выполняют взаимопроверку ( в паре)

    Учащиеся приступают к выполнению лабораторной работы № 7 по инструктивным карточкам.

    Обсудив всё в группе, выводы заполняются индивидуально в тетради.

    Развитие навыков критического мышления: анализ, синтез аргументация, выводы Саморегуляция

    навыков критического мышления: выделение ключевых идей аргументация, выводы

    Индивидуальная,

    Парная,

    Групповая.

    Приём «Инсерт»

    Взаимооценивание

    Рефлексия

    Ребятам предлагается закончить предложения:

    Сегодня я узнал (а)…

    Я понял, что ….

    Теперь я могу …

    Осмысление деятельности

    метапознание

    Домашнее задание

    Параграфы 24,25

    Текст

    Кости образованы костной тканью, которая является разновидностью соединительной ткани. Она состоит из клеток – остеоцитов – и плотного межклеточного вещества.

    Кости отличаются друг от друга по форме и строению. По строению выделяют три типа костей: трубчатые, плоские и смешанные (позвонки).



    Трубчатые кости состоят из тела и головок.

    Снаружи кость покрыта надкостницей. Она обеспечивает питание и рост костей в толщину. ( рис 58 стр.84)

    Большинство костей имеют наружное компактное ( плотное) и внутреннее губчатое вещество.

    Плотное вещество располагается там, где требуется особая прочность костям, губчатое – обеспечивает уменьшение массы кости.

    Полость трубчатых костей у детей заполнена красным костным мозгом, который в течение жизни заменяется жёлтым (жировой тканью).

    В красном костном мозге, заполняющем губчатое вещество костей, образуются клетки крови. В головках трубчатых костей красный костный мозг сохраняется всю жизнь.

    Росту кости в длину способствуют хрящевые ткани (на головках трубчатых костей). Окостенение организма происходит в 20-25 лет, когда прекращается рост тела.

    Таблица верных и неверных утверждений

    Утверждения

    да

    нет

    1.По строению выделяют три типа костей: трубчатые, плоские и смешанные (позвонки).

    2.Полость трубчатых костей у детей заполнена красным костным мозгом, здесь образуются клетки крови.

    3.Со временем красный костный мозг заменяется на жёлтый (жировую ткань).

    4.Кости состоят из плотного и губчатого вещества.

    5.Плотное вещество придаёт лёгкость костям.

    6.Губчатое вещество обеспечивает прочность кости.

    7.Поверхность всех костей покрыта надкостницей.

    8.Надкостница защищает кость от повреждений

    9.Костная ткань состоит из клеток- остеоцитов и плотного межклеточного вещества.

    10.Росту кости в длину способствуют хрящевые ткани.

    11.Рост скелета прекращается к 18 годам.

    Лабораторная работа №7

    Тема: Изучение свойств декальцинированной и прокалённой костей.

    Оборудование: натуральная, декальцинированная и прокалённая кости.

    Ход работы:

    Декальцинированная кость – кость выдержанная 3 дня в 10% растворе соляной кислоты

    Прокалённая кость – прожаренная на огне .

    Чем различаются декальцинированная и прокаленная кости?

    • Из декальцинированной удален кальций (неорганическое вещество) , остались органические вещества , такая кость гнется. В прокаленной кости наоборот сгорела органика, она хрупкая и рассыпается.

    • Прокаленная кость (белого цвета) — твердая, но хрупкая. В ней нет органических веществ, остались только минеральные соли. Значит , минеральные соли обеспечивают твердость костной ткани. 
      Декальцинированная кость (кость, лишенная минеральных солей) – гибкая, упругая, мягкая. Ее можно согнуть и даже завязать узлом! Она состоит из органических веществ. Значит, органические вещества отвечают за упругость костной ткани.

    Заполните таблицу, сделайте вывод.

    Вещества кости

    Какие свойства костям придают?

    Разница между красным и желтым костным мозгом (Наука)

    Красный против желтого костного мозга

    Кровь является очень важным компонентом человеческого организма. Это очень важно для выживания человека, потому что у него много функций. Одна из его важнейших ролей в правильном функционировании человеческого организма — снабжение организма кислородом и питательными веществами. Это также помогает в удалении из организма отходов, таких как углекислый газ и молочная кислота.

    Это помогает организму излечить себя посредством коагуляции, pH тела, регулирования температуры, транспорта гормонов и передачи сигналов, если есть повреждение ткани. Он также имеет иммунологические функции благодаря своим лейкоцитам и антителам.

    Кровь производится в костном мозге через процесс кроветворения. Костный мозг — это гибкая ткань, которая может быть найдена внутри полости кости. Помимо своей функции в качестве производителя клеток крови, это также жизненно важная часть лимфатической системы.

    Есть два типа костного мозга; красный костный мозг и желтый костный мозг. При рождении мужской костный мозг весь красный. По мере старения больше красного костного мозга превращается в желтый. Красный костный мозг можно обнаружить в плоских костях, таких как тазобедренная кость, грудная кость, череп, ребра и лопатки. Это основной костный мозг организма, вырабатывающий все эритроциты, лейкоциты и тромбоциты, которые использует организм. Он будет продолжать функционировать до старости, обеспечивая организм гемоглобином, который переносит кислород по всему организму..

    Желтый костный мозг, с другой стороны, можно найти в полой внутренней части длинных костей, таких как ноги и руки. Он состоит из жировых клеток, которые выполняют важную функцию в организме. Он служит природной энергией организма и запасом крови. Если тело подвергается сильному голоду, желтый костный мозг обеспечит его энергией, необходимой для выживания. В случае крайней кровопотери желтый костный мозг может превратиться в красный костный мозг.
    Преобразование займет один-два часа, и тело будет иметь красный костный мозг, чтобы поддерживать себя. Желтый костный мозг работает в чрезвычайных ситуациях, чтобы помочь организму пережить потерю крови.

    Резюме:

    1. Красный костный мозг — это костный мозг, который производит эритроциты, лейкоциты и тромбоциты, в то время как желтый костный мозг производит жировые клетки.
    2. Красный костный мозг помогает организму выполнять свои повседневные функции, а желтый костный мозг помогает организму пережить крайние случаи голода и потери крови..
    3.Красный костный мозг может быть обнаружен в плоских костях, таких как тазобедренная кость, череп и ребра, в то время как желтый костный мозг может быть найден в полости длинных костей, таких как кости рук и ног..
    4. Пока костный мозг человека весь красный при рождении, около половины его превращается в желтый, поскольку он стареет действовать в качестве запасного на случай чрезвычайных ситуаций.

    Донорство костного мозга в России. Без закона, госрегистра, но с энтузиастами

    Современные медики с каждым годом увеличивают перечень показаний для трансплантации костного мозга. При этом в России нет единого национального регистра доноров и пациентов, нуждающихся в таких операциях. Решением этой проблемы сегодня довольно эффективно занимаются благотворительные организации. Они создают базу данных потенциальных доноров, проводят пропаганду донорства. Так, в Саратовском государственном университете прошла лекция «В гостях у костного мозга».

    Лекцию провел редактор уникального совместного проекта Русфонда и Национального регистра доноров костного мозга имени Васи Перевощикова «Кровь5», студент пятого курса Орловского медицинского университета и потенциальный донор Денис Хлусов.

    Переоценить значение подобных акций сложно. Во-первых, студент пятого курса, на правах старшего коллеги повторил со студентами 2-3 курсов теорию об органах кроветворения. Во-вторых, потенциальный донор костного мозга нашел в зале единомышленников (несколько участников лекции заявили, что тоже хотели бы спасти таким образом чью-то жизнь). Ну, а в третьих, еще раз прозвучали слова о том, что в России необходимо развивать это направление медицинской помощи. То есть, создавать национальный регистр доноров и формировать законодательную базу. Требуется внести дополнения в законопроект о трансплантологии, где, в частности, будет прописан статус донора костного мозга. Это важно, потому что решать практические задачи в этой сфере будут именно сегодняшние студенты. Хотя, все это надо было делать, как говорится, еще вчера. В России ежегодно выполняется порядка 1,5 тыс. операций по трансплантации костного мозга и гемопоэтических стволовых клеток, но реальная потребность в таких процедурах в 2-2,5 раза выше.

    Что же собой представляет костный мозг? Как было сказано на лекции, он бывает двух видов — красный и желтый. Красный костный мозг является основным органом кроветворной ткани. Он производит эритроциты, тромбоциты, лейкоциты. В нем же находятся стволовые клетки, которые являются родоначальниками всех элементов крови. Желтый костный мозг — это богатый жировой тканью орган. Он не выполняет кроветворные функции, а является резервуаром для красного костного мозга.

    Красный костный мозг (ткань полужидкой консистенции) в организме человека находится внутри рёбер, позвонков, грудины, костей черепа и длинных трубчатых костей. Самое большое количество костного мозга сосредоточено в тазовых костях. Именно отсюда его и забирают у доноров для трансплантации. Под общим наркозом через прокол с помощью шприца у добровольца забирают около 2-х литров жидкости (кровь и стволовые клетки). Но есть еще один способ извлечения гемопоэтических клеток, как говорят медики, для трансплантации. В этом случае донору в течение 5 дней вводят препарат, который «выгоняет» стволовые клетки из костей в кровь. После этого донора подключают к специальному аппарату и его кровь «прогоняют» через определенную систему около 2 тысяч раз. Таким образом медики выделяют 150-250 граммов чистых стволовых донорских клеток. Лектор заметил, что врачи лучшим считают первый способ извлечения.

    Повторимся, что с каждым годом перечень показаний для трансплантации костного мозга увеличивается, так как совершенствуются имеющиеся и появляются новые медицинские технологии. Но основными остаются онкологические заболевания крови (гемопоэтическая клетка больна и производит клетки, которые не выполняют своих функций), нарушение работы стволовых клеток (возникает дефицит кровеносных элементов) и онкологические заболевания других органов (стволовые клетки требуются для восстановления процесса кроветворения после курса химиотерапии).

    Стоит отметить, что будущие медики живо интересовались подробностями этой темы. Они задавали вопросы о том, каков процент успешных операций по трансплантации, какие существуют противопоказания для доноров костного мозга, с какими последствиями они могут столкнуться. Денис Хлусов рассказал, что препарат для доноров, который помогает извлекать стволовые клетки из крови, иногда вызывает гриппоподобные симптомы (жар, боль в костях, головная боль). Но они быстро проходят. В том случае, когда костный мозг изымается под наркозом из тазовой кости, у донора остается маленький шрам от операционного вмешательства (процедура длится около 20 минут), может возникнуть некоторый дискомфорт после наркоза. И не более того. Донор, то есть его костный мозг, полностью восстанавливается через полтора-два месяца, заверяют медики. Кроме того, как и в случае с донорством крови, у донора костного мозга вырабатывается устойчивость к потере крови (костный мозг учится вырабатывать больше клеток крови). «Здесь еще и личностное — я спас чью-то жизнь», — отметил Денис Хлусов. Он рассказал, что полгода назад вошел в регистр добровольных доноров и с нетерпением ждет телефонного звонка. «Я не раздумывая соберу вещи, потому что мне от этого ничего не будет, но я помогу человеку».

    В теории, человек может несколько раз становится донором стволовых клеток. Главный вопрос здесь заключается в том, чтобы на конкретное благородное предложение нашелся конкретный благодарный спрос. Дело в том, что поиски донора костного мозга ведутся не по группе крови, а по индивидуальному генетическому коду. Предугадать время ожидания, которое донор проведет до приглашения в клинику, невозможно. Иногда на это уходит несколько лет, иногда — несколько месяцев.

    Спрашивали студенты и о материальной компенсации донорам костного мозга. Лектор пояснил, что донорство — дело исключительно добровольное и абсолютно бескорыстное. Поскольку, как уже было сказано, законодательных норм о донорстве костного мозга в России нет, то и никаких выплат на усиленное питание государство донору не делает. Все затраты на типирование донорских кроветворных клеток (забирают у потенциального донора для занесения в базу), на дорогу в клинику (чаще всего это переезд в другой город), на обследование (при занесении в базу и перед операцией) берут на себя благотворительные организации. Более того, сегодня деньги, которые передают донору для транспортных расходов, налоговая служба относит к его доходам и требует заплатить с них налоги.

    Но даже при всех сложностях российский донор костного мозга обходится отечественным же пациентам куда дешевле зарубежного. Да, там богатейшие базы генокодов, отлаженная система отношений, но на поиски подходящего донора требуется 25-30 евро. К слову, в России заявить о желании стать донором и сдать кровь на типирование можно теперь не только на станциях переливания крови, но и в процедурных кабинетах медицинской клиники «Инвитро» («Русфонд» заключил с компанией соответствующий договор).

    По словам редактора проекта «Кровь5», в российской базе потенциальных доноров костного мозга сегодня состоит 84 тыс. человек. Надо ли говорить, что потребности пациентов российских клиник в такой помощи значительно выше. 

    Разница между красным и желтым костным мозгом

    Ключевое различие между красным и желтым костным мозгом состоит в том, что красный костный мозг отвечает за создание новых клеток крови каждую минуту в нашем теле, в то время как желтый костный мозг отвечает за жиросборник .

    Костный мозг занимает пространство между трабекулами костей и обычно состоит из нескольких элементов, включая кровеносные сосуды, нервы, мононуклеарные фагоциты, стволовые клетки, клетки крови на разных стадиях созревания и жир.Это четвертая по величине система органов человеческого тела по сравнению с массой тела. Соответственно, основная роль костного мозга заключается в обеспечении эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов в зависимости от потребностей организма. Кроме того, он также действует как запасы жира в организме. У взрослых людей активный костный мозг присутствует в костях таза, позвонках, черепе и нижней челюсти, грудины и ребрах, а также в проксимальных концах плечевой кости и бедра. По составу различают два типа костного мозга; желтый костный мозг и красный костный мозг.Цель этой статьи — обсудить разницу между красным и желтым костным мозгом.

    СОДЕРЖАНИЕ

    1. Обзор и основные различия
    2. Что такое красный костный мозг
    3. Что такое желтый костный мозг
    4. Сходства между красным и желтым костным мозгом
    5. Сравнение бок о бок — красный и желтый костный мозг в табличной форме
    6. Резюме

    Что такое красный костный мозг?

    Красный костный мозг представляет собой нежную фиброзную ткань с высокой сосудистой структурой, содержащую гемопоэтические стволовые клетки.Эти стволовые клетки производят клеточные компоненты, включая эритроциты, лейкоциты и тромбоциты, чтобы удовлетворить потребности организмов в оксигенации, коагуляции и иммунитете. Красный костный мозг также способствует разрушению старых красных кровяных телец в организме. При рождении в теле присутствует только красный костный мозг.

    Рисунок 01: Красный костный мозг

    Однако при рождении сразу же начинается преобразование красного костного мозга в желтый, и оно прогрессирует от периферических к центральным частям скелета.У высших позвоночных, таких как млекопитающие, кроветворение у взрослых происходит в основном в красном костном мозге. Но у низших позвоночных некоторые другие органы, такие как печень и селезенка, также могут продуцировать клетки крови.

    Что такое желтый костный мозг?

    Желтый костный мозг содержит больше жира (80%) и гематопоэтически неактивен. Он находится в костномозговой полости и внутренней полости средней части длинных костей. Желтый костный мозг в основном служит хранилищем жира и может превращаться в красный костный мозг при определенных условиях, таких как сильная кровопотеря или лихорадка.

    Рисунок 02: Желтый костный мозг

    Обычно эти жировые клетки являются последним прибежищем для удовлетворения потребностей организма в энергии и могут использоваться в случае сильного голода. Но его основная функция — превращение в красный костный мозг по любому требованию организма. Желтый костный мозг может преобразоваться в течение 1-2 часов, чтобы взять на себя роль красного костного мозга.

    В чем сходство красного и желтого костного мозга?

    • Оба типа костного мозга обогащены кровеносными сосудами и капиллярами.
    • Кроме того, оба содержат два типа стволовых клеток; мезенхимальные и кроветворные стволовые клетки.

    В чем разница между красным и желтым костным мозгом?

    Ключевое различие между красным и желтым костным мозгом зависит от основной функции каждого костного мозга. Красный костный мозг создает новые клетки крови, а желтый костный мозг накапливает жир. Кроме того, красный костный мозг содержит 40% воды, 40% жира и 20% белков и сильно васкуляризован. Напротив, желтый костный мозг содержит 15% воды, 80% жира и 5% белка и плохо васкуляризован.Таким образом, это еще одно различие между красным и желтым костным мозгом.

    Кроме того, у взрослых периферический скелет содержит желтый костный мозг, тогда как красный костный мозг ограничен позвоночником, ребрами, проксимальным отделом бедренной и плечевой кости и черепом. Следовательно, это также разница между красным и желтым костным мозгом. Еще одно существенное различие между красным и желтым костным мозгом состоит в том, что красный костный мозг состоит из лейкоцитов и предшественников тромбоцитов и гематопоэтически активен, тогда как желтый костный мозг гематопоэтически неактивен.Кроме того, количество красного костного мозга продолжает уменьшаться, а количество желтого костного мозга продолжает увеличиваться на протяжении всей жизни. Следовательно, мы можем рассматривать это также как разницу между красным и желтым костным мозгом.

    Резюме

    — Красный против желтого костного мозга

    Есть два типа костного мозга: красный костный мозг и желтый костный мозг. Красный костный мозг содержит гемопоэтические стволовые клетки и отвечает за образование новых клеток крови, таких как эритроциты, лейкоциты и тромбоциты.С другой стороны, желтый костный мозг содержит мезенхимальные стволовые клетки и отвечает в основном за хранение жира. Кроме того, красный костный мозг — это ткань с высокой васкуляризацией, а желтый костный мозг — плохо васкуляризован. Кроме того, количество красного костного мозга уменьшается с возрастом, а количество желтого костного мозга увеличивается с возрастом. Таким образом, это резюмирует разницу между красным и желтым костным мозгом.

    Артикул:

    1. Николс, Ханна. «Костный мозг: функция, заболевания, трансплантаты и донорство.»Медицинские новости сегодня, MediLexicon International, 15 декабря 2017 г. Доступно здесь

    Изображение предоставлено:

    1. «619 Красный и желтый костный мозг» Колледж OpenStax — анатомия и физиология, веб-сайт Connexions. 19 июня 2013 г., (CC BY 3.0) через Commons Wikimedia
    2. «Анатомия длинной кости 603» Колледж OpenStax — анатомия и физиология, веб-сайт Connexions. 19 июня 2013 г., (CC BY 3.0) через Commons Wikimedia

    Костный мозг — Энциклопедия Нового Света

    Иллюстрация анатомии Грея клеток костного мозга.

    Костный мозг — это мягкая, гибкая сосудистая ткань, обнаруженная в полых внутренних полостях и губчатых костных пространствах в центре многих костей и являющаяся источником эритроцитов (красных кровяных телец) и лейкоцитов (лейкоцитов).

    Есть два основных типа костного мозга. Красный костный мозг является центром производства всех клеток крови, кроме одного типа лимфоцитов, который созревает в тимусе. Желтый костный мозг хранит жиры.

    Костный мозг, являясь источником клеток крови, имеет решающее значение для здоровья людей.Нарушение сложной гармонии, например, производство слишком большого количества, слишком малого количества или аномальных клеток крови, приводит к заболеваниям, таким как лейкемия, которые могут быть опасными для жизни. Были разработаны медицинские процедуры для исследования костного мозга (аспирация и биопсия костного мозга) пациентов, а также для передачи нормальных стволовых клеток от донора реципиенту (трансплантация костного мозга).

    Обзор

    Иллюстрация разреза длинной кости с губчатой ​​костью в центре.

    Кости — это полужесткие, пористые, минерализованные органы, состоящие из клеток в твердом матриксе, которые образуют часть эндоскелета позвоночных. Хотя внешне кости могут казаться простыми структурами, на самом деле они состоят из живой костной ткани, переплетенной с кровеносными сосудами, нервными волокнами и т. Д.

    Светлая микрофотография губчатого вещества кости, окрашенного гематоксилином и эозином, на котором видны костные трабекулы (окрашены в розовый цвет) и ткань костного мозга (окрашены в синий цвет).

    Кость не является однородно твердым материалом, а скорее имеет некоторое пространство между твердыми компонентами.Твердый внешний слой костей называется компактной костной тканью из-за минимальных зазоров или промежутков. Внутренняя часть органа заполняется полостями и губчатой ​​костной тканью , которая состоит из сети плоских или игольчатых трабекул, которые делают весь орган легче и оставляют место для кровеносных сосудов и костного мозга. Губчатая кость составляет около 20 процентов общей костной массы человека, но ее площадь почти в десять раз превышает площадь поверхности компактной кости. Губчатая кость — это тип костной ткани с низкой плотностью и прочностью, но с очень большой площадью поверхности, которая заполняет внутреннюю полость длинных костей.Внешний слой губчатой ​​кости содержит красный костный мозг, в котором происходит выработка клеточных компонентов крови. Ракообразная кость — это также место, где находится большинство артерий и вен костных органов.

    Костный мозг расположен в костномозговой полости длинных костей и промежутках губчатой ​​кости. Костный мозг участвует в образовании как эритроцитов (красных кровяных телец), так и некоторых лейкоцитов (лейкоцитов). Основными категориями лейкоцитов являются гранулоциты (нейтрофилы, базофилы, эозинофилы), лимфоциты (В-клетки, Т-клетки, естественные клетки-киллеры) и моноциты (включая макрофаги).Все эти типы продуцируются и происходят из плюрипотентной клетки — клетки, которая может дифференцироваться в различные клетки — в костном мозге, известном как гемопоэтические стволовые клетки. Стволовые клетки млекопитающих дифференцируются в несколько видов клеток крови в костном мозге (Abbas and Lichtman 2003). Этот процесс называется кроветворением. Однако не все лейкоциты созревают в костном мозге. Существует два основных типа лимфоцитов: Т-клетки и В-клетки, и хотя В-клетки остаются в костном мозге для созревания, Т-клетки мигрируют и созревают в отдельном органе, называемом тимусом.

    Стареющие эритроциты не только являются источником эритроцитов, но и разрушаются в костном мозге, а также в селезенке и печени.

    В костном мозге существует биологическая компартментализация, в которой определенные типы клеток имеют тенденцию к агрегации в определенных областях. Например, эритроциты, макрофаги и их предшественники имеют тенденцию собираться вокруг кровеносных сосудов, в то время как гранулоциты собираются на границах костного мозга.

    Типы костного мозга

    Разрез головки бедренной кости, показывающий кору, красный костный мозг и пятно желтого костного мозга .Белая полоса соответствует 1 сантиметру.

    Существует два типа костного мозга: красный мозг (состоящий в основном из миелоидной ткани) и желтый костный мозг (состоящий в основном из жировых клеток). Красные кровяные тельца, тромбоциты и большинство лейкоцитов возникают в красном костном мозге; некоторые лейкоциты развиваются в желтом костном мозге. Оба типа костного мозга содержат множество кровеносных сосудов и капилляров.

    При рождении весь костный мозг у детей красный. С возрастом он все больше и больше переходит в желтый тип.

    Красный костный мозг находится в основном в плоских костях, таких как бедренная кость, грудина, череп, ребра, позвонки и лопатки, а также в губчатом («губчатом») материале на проксимальных концах длинных костей бедренной кости и лопаток. плечевая кость. Желтый костный мозг находится во внутренней полости средней части длинных костей.

    В случае сильной кровопотери организм может преобразовать желтый костный мозг обратно в красный, чтобы увеличить производство клеток крови.

    Строма

    Строма костного мозга — это вся ткань, которая не принимает непосредственного участия в основной функции кроветворения.Сюда относится желтый костный мозг, который составляет большую часть стромы костного мозга в дополнение к стромальным клеткам, расположенным в красном костном мозге.

    Тем не менее, строма косвенно участвует в кроветворении, поскольку она обеспечивает кроветворное микроокружение , которое облегчает кроветворение паренхиматозными клетками. Например, они генерируют колониестимулирующие факторы, влияющие на кроветворение.

    Клетки, составляющие строму костного мозга:

    Макрофаги вносят особый вклад в производство красных кровяных телец.Они поставляют железо для производства гемоглобина.

    Кровеносные сосуды представляют собой барьер, препятствующий выходу незрелых клеток крови из костного мозга. Только зрелые клетки крови содержат мембранные белки, необходимые для присоединения к эндотелию кровеносных сосудов и прохождения через него. Гемопоэтические стволовые клетки также могут преодолевать барьер костного мозга и, таким образом, могут быть взяты из крови.

    Стволовые клетки

    Строма костного мозга содержит мезенхимальных стволовых клеток (также называемых стромальными клетками костного мозга ).Эти клетки представляют собой мультипотентные стволовые клетки, которые могут дифференцироваться в различные типы клеток. Типы клеток, в которые мезенхимальные стволовые клетки дифференцируются in vitro или in vivo, включают остеобласты, хондроциты, миоциты, адипоциты и, как описано в последнее время, клетки бета-островков поджелудочной железы. Они также могут трансдифференцироваться в нейрональные клетки.

    Костный мозг содержит три типа стволовых клеток (Rubin et al. 2007):

    • Гематопоэтические стволовые клетки дают начало трем классам клеток крови, которые находятся в кровотоке: белые кровяные тельца (лейкоциты), красные кровяные тельца (эритроциты) и тромбоциты (тромбоциты).
    • Обнаружены мезенхимальные стволовые клетки, расположенные вокруг центральной пазухи костного мозга. Они обладают способностью дифференцироваться в остеобласты, хондроциты, миоциты и многие другие типы клеток. Они также функционируют как клетки-привратники костного мозга.
    • Эндотелиальные стволовые клетки

    Костный мозг и здоровье

    Заболевания костного мозга

    Есть различные заболевания, связанные с костным мозгом, такие как лейкемия и множественная миелома.Лейкоз — это рак крови или костного мозга, который характеризуется аномальной пролиферацией (производством путем размножения) клеток крови, обычно лейкоцитов (лейкоцитов). Лейкемия — это широкий термин, охватывающий спектр заболеваний. Множественная миелома (также известная как ММ, миелома, миелома плазматических клеток или болезнь Келера) представляет собой тип рака плазматических клеток, которые представляют собой клетки иммунной системы в костном мозге, вырабатывающие антитела.

    Нормальная структура костного мозга может быть нарушена злокачественными новообразованиями или инфекциями, такими как туберкулез, что приводит к снижению выработки клеток крови и тромбоцитов.Кроме того, может возникнуть рак гематологических клеток-предшественников в костном мозге; это лейкемии.

    Диагностика и обследование

    Мазок аспирата костного мозга, окрашенный Райтом, от пациента с лейкемией.

    Для диагностики заболеваний костного мозга иногда проводят его аспирацию. Аспирация костного мозга — это удаление жидкости из губчатого материала костей путем отсасывания (Haggerty 2002). Это также известно как забор костного мозга.Биопсия костного мозга — это удаление небольшого кусочка костного мозга, также известная как игольная биопсия (Haggerty 2002). Обычно это связано с использованием полой иглы для взятия образца красного костного мозга из гребня подвздошной кости под общей или местной анестезией. Аспирация костного мозга может использоваться для точного определения причины отклонения результата анализа крови, подтверждения диагноза или диагностики инфекции; Биопсия костного мозга может использоваться для диагностики некоторых типов рака или анемии, выявления источника необъяснимой лихорадки и диагностики миеломы, когда аспирация костного мозга не дает адекватных образцов (Haggerty 2002).

    Исследование костного мозга — это патологический анализ образцов костного мозга, полученных при биопсии костного мозга и аспирации костного мозга. Исследование костного мозга используется для диагностики ряда состояний, включая лейкоз, множественную миелому, анемию и панцитопению. Костный мозг производит клеточные элементы крови, включая тромбоциты, эритроциты и лейкоциты. Хотя много информации можно получить, исследуя саму кровь (взятую из вены путем флеботомии), иногда необходимо исследовать источник клеток крови в костном мозге, чтобы получить больше информации о кроветворении; это роль аспирации и биопсии костного мозга.

    Донорство и трансплантация костного мозга

    Клетки крови необходимо постоянно заменять, но иногда из-за болезни или других состояний стволовые клетки могут производить ненормальное количество клеток крови. Воздействие радиации или химиотерапии убьет многие из быстро делящихся клеток костного мозга и, следовательно, приведет к подавлению иммунной системы. Многие симптомы лучевой болезни возникают из-за повреждения клеток костного мозга.

    Однако можно взять гемопоэтические стволовые клетки у одного человека и затем влить их другому человеку (аллогенные) или тому же человеку в более позднее время (аутологичные).Если донор и реципиент совместимы, эти инфузированные клетки затем отправятся в костный мозг и инициируют производство клеток крови.

    Трансплантация костного мозга — это название процесса, включающего извлечение костного мозга, содержащего нормальные стволовые клетки, от здорового донора и вливание их кому-то, чей организм не может производить нормальные количества нормальных клеток крови (Barrett and Ruth 2002). Трансплантация от одного человека к другому проводится в тяжелых случаях заболевания костного мозга.Кроме того, некоторые медицинские методы лечения, такие как химиотерапия или лучевая терапия, могут разрушать стволовые клетки.

    При трансплантации костного мозга костный мозг реципиента сначала уничтожается лекарствами или радиацией, а затем вводятся новые стволовые клетки. Перед лучевой терапией или химиотерапией в случае рака некоторые из гемопоэтических стволовых клеток пациента иногда собирают, а затем вводят обратно, когда терапия завершается, для восстановления иммунной системы.

    Стволовые клетки берут у донора непосредственно из красного костного мозга в гребне подвздошной кости, обычно под общим наркозом.Вопреки распространенному мнению, дискомфорт обычно минимален, и донор может оставаться в больнице только от 24 до 48 часов и вскоре вернуться к нормальной деятельности (Barrett and Ruth 2002). Другой вариант — вводить определенные лекарства, которые стимулируют выброс стволовых клеток из костного мозга в циркулирующую кровь. В руку донора вводится капельница, и стволовые клетки отфильтровываются из крови. Процедура аналогична сдаче крови или тромбоцитов.

    Его также можно извлечь из грудины.Большеберцовая кость может показаться хорошим источником, поскольку она очень поверхностна. Однако, за исключением детей, этот костный мозг не содержит сколько-нибудь значительного количества красного костного мозга, а содержит только желтый костный мозг.

    У новорожденных стволовые клетки можно получить из пуповины.

    Костный мозг передается реципиенту через катетер, введенный в вену на груди (Barrett and Ruth 2002). Существует период ожидания от двух до четырех недель, чтобы убедиться в успешности трансплантации, при этом пациента держат в изоляции для защиты от возможных инфекций (Barrett and Ruth 2002).Это рискованная процедура. Примерно тридцать процентов людей, получающих аллогенные трансплантаты, не выживают; с другой стороны, около девяноста процентов аутологичных трансплантатов выживают (Barrett and Ruth 2002).

    Костный мозг как продукт питания

    Костный мозг, который когда-то использовался в различных препаратах, включая пеммикан, в Америке в последнее время утратил популярность в качестве продукта питания. Сейчас его обычно используют только в качестве приправы для супов и соусов, хотя блюда с неповрежденным костным мозгом все еще можно найти в некоторых европейских ресторанах.Костный мозг является источником белка и высоким содержанием мононенасыщенных жиров. Эти жиры, как известно, снижают уровень холестерина ЛПНП, что приводит к снижению риска сердечно-сосудистых заболеваний, что побуждает некоторых делать костный мозг одним из основных продуктов питания. Фактические последствия для здоровья от добавления костного мозга в рацион остаются неясными.

    Список литературы

    • Аббас, А. К., и А. Х. Лихтман. 2003. Клеточная и молекулярная иммунология, 5-е изд. Филадельфия: Сондерс. ISBN 0721600085.
    • Барретт, Дж. И Л. Рут. 2002. Трансплантация костного мозга. Страницы 550–555 в J. Longe, The Gale Encyclopedia of Medicine , 2-е издание. ISBN 0787654892.
    • Burkhardt, R. 1971. Костный мозг и костная ткань; Цветной атлас клинической гистопатологии . Берлин: Springer-Verlag. ISBN 3540050590.
    • Haggerty, M. 2002. Аспирация и биопсия костного мозга. Страницы с 547 по 550 в J. Longe, The Gale Encyclopedia of Medicine , 2-е издание.ISBN 0787654892.
    • Рубин Р., Д. С. Страйер и Э. Рубин. 2007. Патология Рубина: клинико-патологические основы медицины . Филадельфия: Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. ISBN 0781795168.
    • Weiss, L. 1976. Кроветворная микросреда костного мозга: ультраструктурное исследование стромы у крыс. Анатомическая запись 186 (2): 161-184
    Костно-мышечная система, соединительная ткань: кость и хрящ
    Хрящ перихондрий, костная мозоль фиброзного хряща, метафиз

    клеток (хондробласт, хондроцит)

    типов (гиалиновый, эластичный, фиброзный)
    Кость окостенение (внутримембранозная, эндохондральная, эпифизарная пластинка)

    цикл (остеобласт, остеоид, остеоцит, остеокласт)

    типов (губчатый, корковый)

    области (эпифиз, метафиз, диафиз)

    структура (остеон / гаверсова система, гаверсовы каналы, каналы Фолькмана, эндост, надкостница, волокна Шарпея, энтез, лакуны, канальцы, трабекулы, мозговая полость, костный мозг)

    формы (длинные, короткие, плоские, неправильные, сесамовидные)

    Кредиты

    Энциклопедия Нового Света Писатели и редакторы переписали и завершили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, участников, так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

    История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

    Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

    ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕДПОЛАГАЕМОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КОСТНОГО МОЗГА ПО РАСЧЕТНОЙ ДОЗЕ МОЗГА ОТ ВНЕШНЕГО РАДИАЦИОННОГО ОБЛУЧЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДВУХ НАБОРОВ ИЗОБРАЖЕНИЙ ДЛЯ ОДНОГО ИНДИВИДУА

    Abstract

    Красный костный мозг является одной из наиболее чувствительных к ионизирующей радиации тканей человеческого тела. но красный костный мозг нельзя отличить от желтого костного мозга обычными рентгенографическими методами. При использовании компьютерной модели тела, построенной на основе изображений компьютерной томографии (КТ) для определения дозы облучения, необходимо применять допущения для расчета дозы на красный костный мозг.В этой статье представлен анализ двух методов расчета распределения красного костного мозга: 1) однородная смесь красного и желтого костного мозга по всему скелету и 2) факторы клеточности Международной комиссии по радиологической защите, применяемые к каждому сегменту кости. Вычислительная модель дозы была построена из набора КТ-изображений проекта Visible Human Project и сравнивалась с моделью VIP-Man, которая была получена из цветных фотографий того же человека. Эти два набора данных для одного и того же человека предоставляют уникальную возможность сравнить методы, примененные к модели на основе КТ, с наблюдаемым распределением красного костного мозга для этого человека.Масса красного костного мозга в каждом костном сегменте рассчитывалась обоими методами. Влияние различных распределений красного костного мозга было проанализировано путем расчета дозы красного костного мозга с использованием кода Монте-Карло EGS4 для параллельных пучков моноэнергетических фотонов в диапазоне энергий от 30 кэВ до 6 МэВ, цилиндрических (упрощенная КТ) источников, сосредоточенных вокруг голова и живот в диапазоне энергий от 30 кэВ до 1 МэВ, а также протокол лечения электронным облучением всего тела электронами с энергией 3,9 МэВ.Применение метода с факторами клеточности улучшает среднюю разницу в оценке массы в каждом сегменте кости по сравнению с массой в VIP-Man на 45% по сравнению с методом гомогенной смеси. Дозы красного костного мозга, рассчитанные двумя методами, аналогичны для параллельных пучков фотонов с высокой энергией (выше примерно 200 кэВ), но отличаются на целых 40% при более низких энергиях. Расчетные дозы красного костного мозга значительно различаются для упрощенной КТ и облучения электронным пучком, поскольку рассчитанная доза красного костного мозга является сильной функцией фактора клеточности, применяемого к костным сегментам в пределах первичного луча излучения.Эти результаты демонстрируют важность правильного применения реалистичных факторов клеточности для расчета дозовых моделей человеческого тела.

    Ключевые слова: костный мозг, компьютерная томография, дозиметрия, Монте-Карло

    ВВЕДЕНИЕ

    Вычислительные модели человеческого тела являются важными инструментами для понимания распределения дозы радиации для различных геометрий облучения. Расчет эффективной дозы как маркера для сравнительной оценки риска требует определения эквивалентной дозы для многих отдельных органов тела.Большинство органов, важных для дозиметрии излучения, хорошо определяются изображениями компьютерной томографии (КТ), но одна радиочувствительная ткань, которую нелегко наблюдать, — это красный костный мозг. Поскольку напрямую идентифицировать эту структуру в теле человека сложно, необходимо применять теоретические допущения, чтобы правильно включить анатомическую информацию в вычислительные модели человеческого тела.

    Целью данного исследования является оценка различных алгоритмов прогнозирования распределения красного костного мозга у взрослого мужчины.Это выполняется с использованием двух наборов данных, доступных из Visible Human Project (VHP) — цветных изображений и компьютерных томографов одного и того же человека. Цветные изображения ранее использовались для построения модели VIP-Man (VIsible Photographic-Man), которая определяет красный костный мозг непосредственно на основе информации о цвете (Xu et al. 2000). КТ-изображения представляют собой изображения, которые являются клинически доступными медицинскими изображениями. Поскольку два набора изображений имеют идентичную анатомию, можно изучить различные предположения о распределении красного костного мозга и оценить точность вычисленной дозы в красном костном мозге при моделировании Монте-Карло.Затем в этой статье представлены результаты тестирования алгоритмов в трех различных дозиметрических приложениях: 1) внешние фотонные пучки, 2) компьютерная томография и 3) облучение всего тела электронным пучком для лечения рака.

    Костная ткань и структура

    Кость и костный мозг обладают уникальными свойствами. Костная ткань может быть разделена на два основных типа костной структуры, которые классифицируются в первую очередь по разнице в твердости, пористости и содержанию мягких тканей: компактная (также называемая кортикальной) кость и губчатая кость.Компактная кость — это плотная твердая ткань, которая образует внешние стенки всех костей. Трабекулярная кость имеет губчатый вид и представляет собой сложную решетку из тонких структур твердой кости. Трабекулярная кость расположена по всей внутренней части плоских костей и находится на концах длинных костей. Полости между костными трабекулами заполнены мягкой тканью, известной как костный мозг. Область, состоящая из губчатой ​​кости и костного мозга, известна как спонгиоза. Кроме того, центр некоторых костей, особенно длинных костей рук и ног, содержит область внутри компактной кости, где отсутствуют костные трабекулы или красный костный мозг, известная как медуллярная полость.

    Костный мозг состоит из красного и желтого костного мозга. Красный и желтый костный мозг также можно разделить на активный и неактивный костный мозг, и эти термины взаимозаменяемы. Термины «активный» и «неактивный» относятся к функции кроветворения. Красный костный мозг приобретает свой цвет из-за большого количества вырабатываемых красных кровяных телец (эритроцитов). В дополнение к эритроцитам красный костный мозг производит большую часть лейкоцитов и всех тромбоцитов, находящихся в кровотоке.Желтый костный мозг приобретает свой цвет из-за отложений жировой или жировой ткани, которые занимают большую часть пространства в ткани. Красный и желтый костный мозг мало различаются по химическому составу, в основном из-за содержания железа в гемоглобине красных кровяных телец, но они имеют очень похожую плотность и поэтому неотличимы с помощью обычных рентгенографических методов.

    Распределение красного костного мозга

    Количество кроветворных активных клеток в костном мозге известно как клеточность костного мозга и определяется как объемная доля костного мозга, занятая кроветворными клетками.Клеточность костного мозга в отдельной кости варьируется в зависимости от типа кости и возраста человека (Cristy 1981). Эти значения клеточности костного мозга были приняты Международной комиссией по радиологической защите (ICRP) в публикации 70 «Данные о радиологической защите: скелет» (ICRP 1995). Эталонные значения клеточности для взрослого человека варьируются от минимум 0,25 для верхней половины плечевых и бедренных костей до максимум 0,7 для ребер, позвоночника, крестца и грудины.Эти контрольные значения пытаются отразить характеристики средней популяции, но степень изменчивости внутри популяции не была хорошо определена количественно.

    Предыдущие методы расчета дозы в красный костный мозг

    Со временем для расчета дозы в красный костный мозг при использовании метода Монте-Карло стали применяться различные методы. Для оценки дозы от внешних источников (внешних по отношению к кости, не обязательно к телу) используемые методы делятся на две основные категории: те, которые рассматривают кость или губчатую ткань как однородную ткань, и те, которые приблизительно соответствуют сложной гетерогенной смеси костных тканей. .

    Первая категория методов оценки дозы рассматривает кость как единую ткань с целью включения в моделирование методом Монте-Карло. Ткань определяется как состоящая из среднего состава и плотности всех костных тканей (твердая кость, красный костный мозг и желтый костный мозг) в организме. Самая простая из оценок предполагает, что костный мозг поглощает энергию на единицу массы так же эффективно, как и твердая кость, и поэтому применяет коэффициент, равный массовой доле красного костного мозга в кости, к энергии, депонированной в смеси.Этот метод был применен к исходным моделям MIRD5 (Снайдер и др., 1969) и MIRD5-Revised (Снайдер и др., 1978) для расчета дозы фотонов. В то время авторы признали, что это предположение приведет к завышению дозы красного костного мозга для энергии фотонов ниже примерно 200 кэВ. Катагири и др. (2000) использовали аналогичный процесс при расчете энерговыделения от внешнего электронного воздействия.

    Чтобы учесть предпочтительное поглощение энергии твердой костью при низких энергиях фотонов, другие авторы включили второй масштабный коэффициент в этот метод разделения (Kramer et al.1982; Розенштейн 1976). Второй фактор — это отношение коэффициента поглощения массы-энергии в красном костном мозге к гомогенной костной ткани. Двухфакторный метод улучшает оценки дозы при более низких энергиях фотонов, но предполагает наличие равновесия заряженных частиц в губке. В действительности, можно ожидать, что фотоэлектроны, производимые в трабекулах, увеличат поглощенную дозу в тканях костного мозга спонгиозы. Эти авторы также предложили использовать третий фактор, фактор увеличения дозы, представленный в таблице экспериментальных исследований Спирса (1969), для дальнейшего улучшения оценки дозы на костный мозг.Однако Ли и др. (2006) демонстрируют, что факторы увеличения дозы не оказывают большого влияния на общую дозу красного костного мозга, за исключением случая черепа. Исходные данные Spiers были обновлены King and Spiers (1985) для использования в этом типе моделей. Для электронного облучения Шульц и Зетелиф (1996) использовали аналогичную технику, в которой задействованы относительные массовые тормозящие способности красного костного мозга и однородной кости. В принципе, эти методы могут применяться как к стилизованным моделям, так и к моделям на основе изображений, если костная ткань моделируется как однородное вещество.

    Альтернативный подход к фотонной дозиметрии красного костного мозга и костного эндоста, или костной ткани, был принят Кристи и Экерманом (1987) в серии стилизованных моделей Национальной лаборатории Окриджа (ORNL). В этом методе вместо расчета энергии, вложенной в моделирование методом Монте-Карло, подсчитываются зависящие от энергии флюенсы фотонов в скелетных областях модели. Затем для определения значений поглощенной дозы для каждой области ткани используются зависимости плотности энергии от поглощенной дозы-отклика.Эти значения получены с использованием предыдущих исследований распределения длин трабекул костной ткани и костного мозга (Darley 1972; Whitwell 1973; Beddoe 1976).

    Второй класс методов непосредственно учитывает неоднородность кости в моделировании переноса излучения по методу Монте-Карло с использованием фантома на основе изображения. Многие из этих методов используют информацию о плотности, представленную на КТ-изображениях, для определения структуры кости. Этот основанный на КТ метод был впервые предложен Zankl и Wittmann (2001) для семейства томографических фантомов, а также был принят другими, включая Kramer et al.(2003) в фантомах вокселей взрослых мужчин (MAX) и вокселей взрослых женщин (FAX). В этом подходе воксели, соответствующие смеси кости и костного мозга, идентифицируются линейной интерполяцией между двумя пороговыми числами CT, представляющими чистый костный мозг и чистую твердую кость.

    Вычисленное число CT для вокселя в срезе изображения CT представляет собой производный коэффициент ослабления фотонов или относительную плотность электронов материала в этом месте. Линейные размеры костных полостей и костных трабекул распределены вокруг наиболее вероятных значений примерно 500 мкм мкм для костных полостей и 200 мкм мкм для трабекул (Rajon et al.2000). Поскольку размер вокселей на КТ-изображениях обычно намного больше этого, большинство вокселей, расположенных в губчатой ​​оболочке, будут включать смесь твердой костной ткани трабекул и костного мозга. Если разрешение КТ для изображений человека in vivo не будет радикально улучшено, нам придется продолжать решать эту проблему в клинической практике идентификации костных тканей. Объемная доля костного мозга (или кости) в вокселе может быть вычислена путем выполнения линейной интерполяции между числовыми значениями CT, соответствующими вокселю кости и вокселю костного мозга (Zankl and Wittmann 2001).

    Для выполнения линейной интерполяции чисел CT необходимо заранее определить пороговые значения для чистого костного мозга и чистой твердой кости. Пороговые значения для вокселей твердой кости и костного мозга выбираются путем изучения распределения значений серого для костей на КТ-изображениях. Пороговое значение нижнего уровня, GV костный мозг , выбирается таким образом, что предполагается, что воксель со значением серого ниже этого значения состоит только из костного мозга, а пороговое значение верхнего уровня, GV , кость , выбирается таким образом, чтобы предполагается, что воксель со значением серого выше этого значения состоит только из твердой кости.

    Значения GV кости и GV костного мозга уникальны для отдельного набора изображений и зависят от нескольких факторов, включая тип и модель КТ-аппарата и параметры, используемые для получения изображений. Занкл и Виттманн (2001) сообщают, что использовали значения 2040 и 800, соответственно, в своей первоначальной работе с этим методом. Kramer et al. (2003) применили этот метод к изображениям CT, которые были преобразованы в 8-битные числа из 12-битных чисел (что снижает точность чисел CT в 16 раз), и использовали пороговые значения 170 и 65.Когда значение серого для вокселя попадает между этими двумя пороговыми значениями, доля костного мозга в данном вокселе вычисляется по формуле

    fmarrow = GVbone-GVGVbone-GVmarrow.

    (1)

    Уравнение (1) определяет только доли твердой кости и костного мозга. Красный костный мозг и желтый костный мозг нельзя различить одинаково, потому что они различаются по плотности менее чем на 5%, что намного меньше отклонения, вызванного эффектом частичного объема. Дополнительный коэффициент применяется к f костный мозг для оценки содержания красного костного мозга, присутствующего в вокселе.Занкл и Виттманн (2001) применили простой алгоритм к вокселям, предполагая, что 50% костного мозга является активным ( f RBM × f костный мозг × 0,5), за исключением нижних конечностей ( f RBM = 0), что означает, что влияние распределения красного костного мозга на расчетную дозу минимально.

    Они сообщили, что при использовании этого метода масса красного костного мозга всего тела фантома Голема была достаточно близка к значению массы красного костного мозга, принятому ICRP 70 (Zankl and Wittmann 2001).Однако по сравнению со значениями, данными Cristy (1981), этот расчет может отличаться на 30% от ожидаемой клеточности костного мозга. Этот метод применялся ко многим различным вычислительным моделям, полученным из данных компьютерной томографии (Fill et al. 2004; Sato et al. 2007).

    Kramer et al. (2003) предложили аналогичный метод для использования с моделями MAX и FAX. В этой заявке красный и желтый костный мозг был разделен на основе факторов клеточности, принятых в ICRP 70, чтобы получить лучшую оценку дозы красного костного мозга.В модели MAX верхний и нижний пороги GV и распределение скелетной ткани в конкретных костях были скорректированы для достижения желаемого количества красного костного мозга (Kramer et al. 2003).

    Родственный усовершенствованный метод включает в себя введение изображений с высоким разрешением микроКТ-сканирований иссеченных костных сегментов в область губчатой ​​кости модели скелета (Jokisch et al. 1998; Kramer et al. 2006, 2007). Этот метод позволяет получить подробную микроструктуру костных полостей и костных трабекул.Если весь скелет заполнить моделью из изображений микроКТ, это приведет к чрезмерной нагрузке на память компьютера и скорость процессора (Kramer et al. 2006). В принципе, можно построить двухуровневую модель, охватывающую как микро-, так и макроскопическую информацию (Shah et al. 2005). В конечном итоге многомасштабные геометрические модели могут быть реализованы с использованием продвинутых геометрических инструментов, таких как те, которые описаны Xu et al. (2007). Этот тип модели критически важен для понимания дозиметрии внутренних излучателей (Sgouros 2005).Однако микроКТ также не позволяет различать активный и неактивный костный мозг, поэтому методы расчета дозы красного костного мозга, описанные в этой статье, все еще необходимы.

    Анатомическая модель VIP-Man и VHP

    Другой метод лечения неоднородности кости был реализован в модели VIP-Man, ранее созданной в Rensselaer на основе цветных фотографических данных VHP. VIP-Man — это модель с высоким разрешением и высокой степенью детализации, включающая около 1400 отдельных структур, изначально сегментированных, и многие другие, специально идентифицированные для дозиметрических целей (Spitzer and Whitlock 1998; Xu et al.2000). На сегодняшний день это единственная модель пространственного распределения красного костного мозга, полученная непосредственно из анализа изображений.

    Поскольку цвет, а не электронная плотность, как видно на КТ-изображениях, был основой для сегментации, было возможно отделить красный костный мозг от других компонентов кости, таких как желтый костный мозг. Клеточность костного мозга обычно определяется с помощью визуального наблюдения образцов биопсии, поэтому такой прямой анализ изображений является реалистичным методом идентификации красного костного мозга по цветным фотографиям VHP (Ho-Yen and Slidders 1978).Было установлено, что размер вокселя VIP-Man 0,33 мм × 0,33 мм × 1 мм больше, чем размер активных участков костного мозга, поэтому каждый воксель может содержать смесь красного костного мозга, желтого костного мозга и твердой кости. Поскольку воксель может быть идентифицирован только по одному типу ткани, воксел назначается доминирующей костной ткани с учетом составного цвета вокселя и применения алгоритма для идентификации его содержимого (Xu et al. 2000).

    Для анализа цветных фотографий необходимо использовать количественное значение, чтобы отличить красный костный мозг от окружающей ткани.Модель VIP-Man использует значение «покраснения» вокселя, определяемое как степень вклада красного канала в общую интенсивность воксела, или

    , где R , G и B — значения красного, зеленого и синего каналов соответственно в диапазоне от 0 до 255 (Chao 2001). Покраснение связано с концепцией оттенка в цветовом пространстве «Оттенок», «Насыщенность», «Значение», но его проще вычислить и оценить в нашем приложении. Насыщенность цвета также исследовалась, но не было обнаружено, что она описывает расположение красного костного мозга.

    Общая масса красного костного мозга в организме чувствительна к выбору порога покраснения для присвоения определенного воксела красному костному мозгу. Чтобы выбрать правильный порог, критическое значение, которое отделяет красный костный мозг от вокселей не красного костного мозга, выбирается посредством анализа гистограммы с использованием метода Оцу (Otsu, 1979). Покраснение твердой кости и желтый костный мозг схожи по величине, поэтому избыток вокселей твердой кости может затруднить выбор порогового значения, поскольку метод Оцу менее надежен при количестве «фона» (или кости и желтого мозга) пиксели «переднего плана» (или красного костного мозга) слишком сильно различаются (Сезгин и Санкур 2004).Чтобы минимизировать этот эффект, включены только костные сегменты, содержащие значительное количество красного костного мозга (ребра, позвоночник, крестец и грудина), а воксели более пяти пикселей в любом направлении от вокселя красного костного мозга не учитывались, так как для устранения больших участков кортикального слоя кости. представляет гистограмму покраснения вокселей в выбранных костях скелета VIP-Man (разрыв кривой на 0,5, предположительно из-за артефакта обработки изображения, сглажен на рисунке, но не влияет на расчет порога ).Гистограмма имеет ширину ячейки 1/256 из-за дискретного характера исходных изображений RGB. Пороговое значение между видимыми пиками, полученное с помощью метода выбора порога Оцу, имеет значение 0,47. Таким образом, вокселы кости, где краснота превышала 0,47, были идентифицированы как красный костный мозг.

    Гистограмма покраснения вокселей скелета VIP-человека.

    Точность этой сегментации ограничена размером вокселя в VIP-Man. Данные Spiers (1969) показывают, что средняя длина пути через полость костного мозга (в данном случае для шейного позвонка) составляет 909 мкм м, с наиболее вероятным значением около 500 мкм м.Это тот же порядок величины, что и размер вокселя VIP-Man. Красный костный мозг будет недооцениваться, если небольшое количество присутствует в вокселе, не назначенном для красного костного мозга, и переоценен, когда небольшое количество другой ткани присутствует в вокселе, который назначен для красного костного мозга. Общая масса красного костного мозга в скелетном человеке VIP-человека близка к количеству в эталонном человеке МКРЗ, а масса красного костного мозга в различных костных сегментах VIP-человека выгодно отличается от массы красного костного мозга в эталонном человеке МКРЗ, что указывает на то, что ошибки из сегментация невелика или компенсирует друг друга (ICRP 1995, 1975).

    Наборы изображений VHP включают набор изображений компьютерной томографии для того же объекта, который использовался для создания модели VIP-Man. КТ-изображения были сделаны после замораживания трупа, поэтому положение конечностей и органов точно соответствует положениям на цветных фотографиях, использованных для создания VIP-человека, хотя поле обзора КТ было слишком маленьким, чтобы покрыть часть рук (Спитцер и Уитлок 1998). Кроме того, толщина среза при КТ-сканировании такая же (1 мм), что и толщина среза в данных цветной фотографии.

    Выполняя анализ цветного изображения внутренней части кости с использованием набора данных цветных фотографий VHP, мы получаем уникальный «золотой стандарт» для этого человека, с которым можно сравнивать массу красного костного мозга, полученную в результате анализа изображений КТ этого же человека. . Поскольку не существует метода in vivo для измерения распределения красного костного мозга по всему телу, этот стандарт дает возможность сравнить различные методы расчета дозы красного костного мозга на основе компьютерных моделей.

    МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

    VHP — КТ изображения

    Сегментированные данные цветной фотографии VHP предоставляют удобный ресурс для сегментирования костных сегментов в наборе данных КТ. Воксели, которые являются частью скелета, необходимо идентифицировать и отличать от окружающих мягких тканей. Сегменты кости в наборе данных компьютерной томографии проекта Visible Human Project (VHPCT) идентифицируются с помощью трехэтапного процесса:

    1. Каждый срез изображения CT был зарегистрирован на сегментированном цветном изображении, соответствующем той же позиции в теле с соответствующими и близлежащими пиксели, помеченные правильным сегментом кости;

    2. Из-за незначительных искажений на КТ-изображении некоторая мягкая ткань на внешней стороне кости была идентифицирована как кость на этапе 1, поэтому мягкая ткань подвергалась итеративному разрушению вплоть до вокселей твердой кости с использованием трехточечной связности порога Номер CT; и

    3. Были сделаны ручные исправления ошибок, которые остались после шага 2, в основном в местах, где некостные мягкие ткани были полностью окружены костью, например, в позвоночнике и частях крестца, а также в других редких местах.

    Пороги значений серого для VHPCT были выбраны путем анализа набора КТ-изображений. Порог нижнего уровня, GV костный мозг , представляет собой среднее значение серого в костномозговых полостях длинных костей. Верхний порог, GV, , , кость, , выбран как точка локального минимума между совокупностью значений серого, соответствующей губчатой ​​кости, и значениями, соответствующими кортикальной кости. Из-за статистических колебаний между значениями серого гистограмма значений серого не является гладкой функцией, поэтому строгая математическая обработка гистограммы невозможна.Наилучшее приближение для костного мозга GV составляет 975, а для GV кости — 2250.

    Первый метод, применяемый к VHPCT для сравнения распределения красного костного мозга и значений доз, эквивалентен методу, описанному Zankl и Whittmann (2001). Предполагается, что весь костный мозг, за исключением костей конечностей, на 50% состоит из клеток. Мы обозначаем это предположение как Method 1.

    Мы также реализовали метод, аналогичный описанному Kramer et al.(2003), чтобы применить коэффициенты клеточности к произвольным моделям на основе CT в качестве метода 1. В этом методе

    f RBM = f костный мозг × C F сегмент ,

    (3)

    , где CF seg — фактор клеточности для костного сегмента из Cristy (1981). Мы обозначили этот подход как Метод 2 для сравнения распределения красного костного мозга и дозы.

    Используя набор данных VHPCT с идентифицированными костями и набор данных цветных фотографий VHP, сегментированных в VIP-Man, сравниваются три значения массы красного костного мозга для всего тела и для отдельных костных сегментов:

    1. масса красного костного мозга, рассчитанного на основе набора данных КТ в предположениях метода 1;

    2. масса красного костного мозга, рассчитанная по набору данных КТ в предположениях метода 2; и

    3. — масса, полученная от VIP-Man, которая обеспечивает «золотой стандарт» или наилучшее доступное представление распределения красного костного мозга по всему телу этого человека.

    Реализация Монте-Карло

    Моделирование Монте-Карло для этой работы было выполнено с использованием кода Electron-Gamma-Shower 4 (EGS4) (Nelson et al. 1985) с моделями переноса электронов PRESTA (Rogers 1988) на частоте 3,4 ГГц. Pentium 4 под управлением Slackware Linux. Код пользователя EGS4 используется для проведения моделирования, которое мы назвали VHPCT и которое было адаптировано из EGS4-VLSI, используемого с VIP-Man (Chao 2001). Идентификационные номера костных сегментов были преобразованы в 4-битные значения и объединены с 12-битными числами CT для формирования единого 16-битного значения, которое передается в код EGS4 (Caracappa, 2006).

    Информация о материалах для моделирования EGS4 предварительно компилируется с использованием подпрограмм PEGS4. Элементный состав смесей костного / костного мозга разбит на 51 группу, от 100% костной ткани до 100% костного мозга с шагом 2%, и составлен на основе данных Международной комиссии по радиационным единицам и измерениям (ICRU). Плотность конкретного воксела рассчитывается во время выполнения с точностью до числа CT с использованием линейной интерполяции между средней плотностью костного мозга ICRU и плотностью компактной кости ICRU, так как

    ρ = 1.005 + [(1 — f костный мозг ) × 0,915] г см −3 ,

    (4)

    , где f костный мозг — доля костного мозга, соответствующая серому значению вокселя как рассчитано в уравнении (2). Поглощенная доза для органов, отличных от кости, в этой работе не рассматривается, поэтому другие органы не сегментируются по данным VHPCT. Однако радиационные взаимодействия в других тканях организма необходимы для реалистичных расчетов доз, поэтому методология, описанная в Schneider et al.(2000) используется для определения состава материала и плотности для всех вокселей на КТ-изображениях, не идентифицированных как кость. Этот метод обычно используется при планировании лечения на основе Монте-Карло.

    Чтобы рассчитать дозу в костный мозг на основе энергии, депонированной в смеси кость / мозг при моделировании Монте-Карло, мы применили метод трехфакторной коррекции для каждого воксела, как описано в Kramer et al. (2003). Хотя размер вокселя в VHPCT несколько меньше, чем для MAX и FAX, мы решили сохранить тот же предел аппроксимации кермы 200 кэВ, поскольку диапазон для электронов 200 кэВ в костном мозге все еще мал по сравнению с размером вокселя.Количество энергии, депонированной в красном костном мозге, рассчитывается по формуле

    ERBM = Evox × fRBM × [μenρ (E)] RBM [μenρ (E)] vox × SKS (E),

    (5)

    , где f RBM — это доля красного костного мозга, рассчитанная методом 1 или 2, а S KS — коэффициент увеличения дозы Кинг-Спайерса.

    В данной работе рассматриваются три применения дозиметрии: 1) параллельные пучки фотонов, представляющие обычно встречающиеся источники при профессиональном облучении, 2) КТ-обследования пациентов и 3) облучение электронным пучком того типа, который используется для лечения рака.Параллельный пучок представляет собой либо большой источник, либо конечный источник на достаточном расстоянии от тела, чтобы поле излучения было по существу однородным по всей площади тела. В этой ситуации все тело подвергается воздействию поля падающего излучения. Рассматриваются четыре различных направления источника: передне-заднее (AP), задне-переднее (PA), левостороннее (LLAT) и правостороннее (RLAT). иллюстрирует ориентацию источника излучения и тела VHPCT в этих сценариях облучения.Фотоны моделируются с помощью энергий фотонов, которые охватывают диапазон от гамма-лучей обычных радиоактивных материалов до рентгеновских лучей, генерируемых аппаратами высокой энергии. Смоделированные энергии фотонов равны 30, 60, 68 (60 и 68 кэВ представляют собой характеристические рентгеновские линии источника рентгеновского излучения вольфрамовой мишени), 80, 100, 120, 150 и 200 кэВ и 0,5, 1, 2, 4 и 6 МэВ.

    Иллюстрации геометрии фотонного излучения внешнего пучка.

    Напротив, процедура КТ охватывает только часть тела и, таким образом, предлагает тест того, как распределение костного мозга может повлиять на дозиметрию при частичном облучении тела.В этом исследовании был выбран цилиндрический источник фотонов с центром в двух типичных областях компьютерной томографии, чтобы проиллюстрировать влияние положения сканирования на расчетную дозу красного костного мозга, как показано на рис. Сканирование головы охватывает 14 см головы, начиная примерно на 3 см ниже вершины макушки. Длина брюшной полости 19 см от нижних ребер до верхнего таза.

    Иллюстрация цилиндрической геометрии облучения для (а) головы и (б) живота.

    Цилиндрический источник фотонов выбран, чтобы представить упрощение настоящей машины компьютерной томографии.Моделируются моноэнергетические фотоны с энергиями 30, 50, 60, 68, 100, 150 и 1000 кэВ. При желании линейная комбинация результатов для моноэнергетических фотонов может быть использована для прогнозирования результата для реалистичного распределения энергии рентгеновского излучения. Кроме того, все фотоны направлены к изоцентру, а не в виде веерного пучка рентгеновских лучей. Поскольку веерный луч не включен, сглаживающий фильтр также отсутствует в моделировании. Наша цель — изучить влияние ограниченного размера поля на модель, а не на детали в источнике КТ.

    Помимо очень проникающих фотонов, интересно также рассмотреть менее проникающее излучение, такое как электроны высокой энергии. Третье приложение, рассматриваемое для этого исследования, — это план лечения так называемым «облучением всего тела» (WBI) для лечения грибовидного микоза (неходжкинской лимфомы, раковой формы кожи). Доза для красного костного мозга при таком лечении должна быть оценена при планировании лечения, чтобы свести к минимуму вероятность вторичного лейкоза.Протокол лечения, описанный Fraass et al. (1983) включает воздействие электронов с энергией 3,9 МэВ на все тело в шести полях. В этом протоколе энергия пучка электронов с энергией 4,5 МэВ снижается до 3,9 МэВ через рассеиватель из оргстекла. Поскольку рассеиватель предназначен для создания достаточно однородного электронного поля, точечный источник электронов в месте расположения рассеивателя был смоделирован для простоты этого моделирования. В протоколе воздействия на пациента воздействуют источником электронов в переднем и заднем направлениях и под косыми углами слева и справа как для передней, так и для задней стороны.Дополнительные локальные методы лечения впоследствии применяются к недоступным или недостаточно облученным сегментам кожи, таким как кожа головы, подошвы и промежность, но они не рассматриваются в данном исследовании. Из-за ограниченного диапазона электронов в ткани можно было бы ожидать, что доза красного костного мозга будет наиболее значительной в костях, которые находятся ближе всего к поверхности тела, таких как череп.

    РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

    Масса красного костного мозга

    Значения массы красного костного мозга в каждом сегменте кости представлены в.Сравнение трех различных значений массы красного костного мозга показано графически, а соотношения масс от метода 1 и метода 2 к VIP-Man показаны на. На этом рисунке «Метод 1» и «Метод 2» представляют собой отношение массы, рассчитанной этим методом, к массе, рассчитанной с помощью VIP-Man для каждого сегмента кости. Сегменты кости на КТ-изображениях человека в видимой области спектра, где ожидается отсутствие красного костного мозга, опускаются, поскольку масса, рассчитанная любым методом, будет равна нулю. По правде говоря, сегментация VIP-Man на основе цветных фотографий выявила очень небольшое количество красного костного мозга в костях предплечья и ног.Никакая другая категория костей не содержит более 2 г красного костного мозга, а доля красного костного мозга всего тела от VIP-Man, не включенная в цифры, составляет менее трех четвертей от 1%.

    Сравнение массы красного костного мозга на изображениях метода 1, метода 2 и VIP-Man.

    Отношение массы красного костного мозга, рассчитанное методами 1 и 2, к массе из изображений VIP-Man.

    Таблица 1

    Масса красного костного мозга в различных костных сегментах, рассчитанная с помощью метода 1, метода 2 и VIP-Man, а также факторы клеточности, использованные для определения массы красного костного мозга в методе 2 (из Cristy 1981).

    902 6 2

    11359 11359
    Масса RBM (г)
    Костный сегмент Фактор клеточности Метод 1 Метод 2 Изображения VIP-Man
    80.412 40.206 37.083
    Ключицы 0,33 16.777 11.073 13.754
    Череп 38 93,52 71,075 48,285
    бедра 0,25 138,22 69,108 42,588
    Мандибул 0,48 231,08 221,84 325,165
    Ребра 0,70 122,88 172,04 164.663
    Лопатки 0,38 53,716 40,824 47,654
    Шейный отдел позвоночника 0,70 25,919 0,70 25,919 2

    25,919 2 185,78 149,991
    Поясничный отдел позвоночника 0,70 105,79 148,11 139,323
    Крестец 0.48 73,622 103,07 113,468
    Грудина 0,70 32,199 45,079 44,404

    Масса красного костного мозга, рассчитанная методом 1, значительно отличается от массы, наблюдаемой в данных VIP-Man. Несмотря на то, что общая масса красного костного мозга тела отличается менее чем на 4%, только масса в лопатках, шейном и грудном отделах позвоночника находится в пределах 20% от наблюдаемых значений.Метод 1 переоценивает красный костный мозг в плечах, бедрах и нижней челюсти (хотя нижняя челюсть содержит только очень небольшое количество красного костного мозга) VIP-Man более чем в два раза.

    Благодаря взвешиванию факторов клеточности ICRP в методе 2, массы красного костного мозга в целом значительно улучшаются. Общая масса красного костного мозга тела немного ближе к наблюдаемому значению, отличаясь менее чем на один процент. Кроме того, масса в плечевых костях, ребрах, поясничном отделе позвоночника, крестце и грудины, рассчитанная с помощью метода 2, находится в пределах 10% от значений на изображениях VIP-Man, как показано на рис.Наибольшая относительная разница обнаружена в нижней челюсти, которая превышает наблюдаемое значение на 161%, но нижняя челюсть имеет наименьшую абсолютную массу красного костного мозга, поэтому влияние различия на дозиметрию минимально.

    Метод 2 дает массу красного костного мозга, которая ближе, чем метод 1, к значению, рассчитанному по данным VIP-Man, во всех сегментах кости, кроме таза, лопаток, шейного и грудного отделов позвоночника. Различия для лопаток аналогичны (занижение на 14,3% методом 2 vs.Завышение на 12,7% по методу 1), а образование в шейном отделе позвоночника является наименьшим из сегментов кости рядом с нижней челюстью и ключицами. Оба метода занижали массу красного костного мозга в тазу на одинаковый процент. При использовании метода 2 средняя абсолютная разница в массе красного костного мозга между каждым сегментом кости в расчетах КТ-изображения и VIP-Man улучшается с 33,97 г для метода 1 до 18,85 г (улучшение на 45%).

    Доза в красный костный мозг

    Поглощенная доза в красный костный мозг была рассчитана для трех описанных выше сценариев воздействия.иллюстрирует отношение дозы красного костного мозга, рассчитанной с использованием метода 2, к дозе, рассчитанной с использованием метода 1 для каждого направления. При низких энергиях, ниже примерно 200 кэВ, доза красного костного мозга для метода 1 значительно отличается от метода 2. При низких энергиях фотонов ткани, расположенные ближе к источнику излучения, получат гораздо более высокие дозы, чем те, что находятся глубже в теле. Следовательно, кости у поверхности тела на стороне источника фотонов получат большую дозу, чем кости для других частей тела, и различия в факторах клеточности, применяемые к этим костным сегментам, будут усилены.При энергиях, превышающих примерно 200 кэВ, нет больших различий в дозе красного костного мозга, рассчитанной двумя методами. Когда тело подвергается воздействию широкого поля фотонов высокой энергии, плотность потока фотонов и поглощенная доза в костном мозге будут относительно однородными по всему телу. Следовательно, применяемые факторы клеточности не будут иметь большого влияния на прогнозируемую дозу красного костного мозга.

    Отношение средней массы дозы красного костного мозга всего тела, рассчитанной по методу 1, к дозе, рассчитанной по методу 2 для фотонов.

    Кроме того, представлено сравнение между дозой красного костного мозга на единицу воздушной кермы, рассчитанной с использованием метода 2 в VHPCT для фотонов в AP направлении, по сравнению со значениями, указанными для нескольких других моделей. Включен MAX (Kramer et al. 2003), который применяет метод 2, Golem (Zankl et al. 2002), который применяет метод 1, NORMAN-05 (Ferrari and Gualdrini 2005), который применяет что-то вроде метода 1, но для гомогенная кость и MAX06 (Kramer et al. 2006), который основан на изображениях микроКТ.Дозы красного костного мозга VHPCT очень хорошо сравниваются с этими моделями. Различия в дозах между моделями могут быть связаны с физическими различиями в отдельных моделях или их реализацией в кодах Монте-Карло (Kramer et al. 2003, 2006). Использование приблизительных значений плотности и состава для нескелетных тканей при VHPCT также может повлиять на дозу для скелета.

    Эквивалентная доза красного костного мозга на воздушную керму как функция энергии фотонов для AP-заболеваемости для VHPCT и нескольких предыдущих моделей.

    Цилиндрическая геометрия фотонов представлена ​​как один из примеров ситуации, когда может происходить частичное облучение тела. Моноэнергетические фотоны в диапазоне диагностического рентгеновского излучения моделируются для обоих протоколов сканирования. Эквивалентная доза для красного костного мозга на единицу воздушной кермы для каждой энергии представлена ​​для области головы и для области живота. Статистическая ошибка в каждом расчете методом Монте-Карло составляет менее 0,2% и не отображается в таблицах. В каждом случае доза красного костного мозга для всего тела в первую очередь создается теми костными сегментами, которые расположены внутри области воздействия, и поэтому сильно зависит от различий в факторах клеточности, применяемых к этим костям в поле зрения.и показывают, что доза красного костного мозга, рассчитанная по методу 1, может значительно отличаться от метода 2. В области головы, где доза, приходящаяся на череп, является основным вкладом в общую дозу, доза красного костного мозга по методу 1 больше, чем Метод 2 примерно на 33%. В брюшной полости доза красного костного мозга по методу 1 меньше, чем по методу 2, на 25%. Хотя результаты двух методов значительно различаются, на степень расхождения не оказывает значительного влияния энергия падающих фотонов.Поскольку в этом типе моделирования тело облучается со всех сторон, геометрические эффекты, наблюдаемые в фотонах параллельного пучка при низких энергиях, менее очевидны.

    Таблица 2

    Доза для красного костного мозга, рассчитанная методами 1 и 2 для моноэнергетических фотонов в цилиндрических источниках с центром вокруг головы.

    Эквивалентная доза красного костного мозга / керма в воздухе (Зв Гр −1 )
    Энергия фотона (кэВ) Метод 1 Метод 2 Метод 2 отношение дозы RBM
    30 1.15 0,85 1,36
    50 3,09 2,31 1,34
    60 3,32 2,49 1,33 1,33
    100 2,39 1,82 1,31
    150 1,73 1,32 1,31
    1,000 1.23 0,91 1,35

    Таблица 3

    Доза для красного костного мозга, рассчитанная с помощью метода 1 и метода 2 для моноэнергетических фотонов в цилиндрических источниках с центром в области живота.

    Эквивалентная доза красного костного мозга / керма в воздухе (Зв Гр -1 )
    Энергия фотона (кэВ) Метод 1 Метод 2 Метод 2 отношение дозы RBM
    30 0.4,0
    100 3,05 4,00 0,76
    150 2,62 3,43 0,76
    1,000 2.61 3,50 0,75

    В целях радиационной защиты переоценка или занижение дозы на красный костный мозг на 25–30% или более для оценки дозы диагностических процедур может не иметь существенного значения из-за относительно низкий уровень дозы. Однако эти цилиндрические формы — только два примера типов процедур, которые могут привести к неправильной оценке дозы красного костного мозга. Лечение внешним лучевым излучением и ядерная медицина неизбежно доставляют дозы в здоровые ткани за пределами лечебного объема.Поскольку доза красного костного мозга часто является органом риска (OAR) и, следовательно, становится ограничивающим фактором в плане лучевой терапии, существенная неверная оценка содержания красного костного мозга в окружающих костях может повлиять на эффективность лучевой терапии. Например, Lujan et al. (2003) и Gershkevitsh et al. (2005) ранее оценивали дозу облучения красного костного мозга от лечения лучевой терапией с модуляцией интенсивности (IMRT) с использованием доступных методов, которые, по-видимому, имеют неопределенность в соответствии с нашими результатами.

    Рассмотренный последний сценарий облучения включает в себя процедуру облучения всего тела электронным пучком. Дозы красного костного мозга от каждой проекции вместе со средней дозой красного костного мозга для лечения кожи всего тела представлены в. иллюстрирует дозу костного мозга в каждом сегменте кости для каждой проекции в этой процедуре на ампер падающего электронного луча. Как видно из рисунка, наибольшая доза костного мозга во всех проекциях получает череп. Это связано с относительно тонкой оболочкой из мягкой ткани, которая окружает череп, что делает возможным проникновение электронного луча в костную ткань и усиление тормозного излучения в кости.По аналогичным причинам грудина показывает повышенную дозу в непосредственно передней проекции по сравнению со всеми другими проекциями, хотя череп остается наиболее значительным вкладчиком в дозу красного костного мозга. Для этого приложения доза красного костного мозга метода 1 превышает дозу для метода 2 в каждой проекции на 24–56%, а средняя доза красного костного мозга всего тела от лечения на 39%. Доза красного костного мозга от планов лечения опухолей кожи, в которых используются прямые электронные лучи, такие как смоделированная здесь процедура, обычно невелика и не ограничивает клиническое применение.Тем не менее, эти результаты предполагают, что при расчете дозы красного костного мозга от заряженных частиц следует учитывать распределение красного костного мозга.

    Доза костного мозга для каждого сегмента кости от каждой проекции обработки всего тела электронным пучком, нормализованная до максимальной общей дозы.

    Таблица 4

    Доза красного костного мозга, рассчитанная по методикам 1 и 2, применительно к обработке кожи всего тела электронами с энергией 3,9 МэВ.

    Pos 2
    Эквивалентная доза красного костного мозга / ток электронного пучка (Sv A −1 )
    Направление электронного пучка Метод 1 Метод 2 Соотношение метода 1 к методу 2 Доза RBM
    Передняя 8.30 6,74 1,24
    Передний левый наклонный 10.30 7.49 1,37
    Передний правый наклонный 7.05 6,210 1,25
    Наклонный задний левый 15,61 10,99 1,42
    Наклонный задний правый 15.73 10,05 1,56
    Общее среднее значение за всю процедуру 10,80 7.80 1,39

    Костный мозг — структура, расположение, типы, функции и нарушения

    Костный мозг что это мягкая кроветворная ткань, заполняющая костные полости. Эта ткань содержит жир и незрелые клетки крови и отвечает за производство зрелых клеток крови, белых кровяных телец, что помогает бороться с болезнями и укреплять иммунитет, помогает формировать эритроциты и тромбоциты.И любые заболевания или лекарства, которые влияют на человеческий организм и человеческий костный мозг, также влияют на общее количество этих клеток и, в свою очередь, могут привести к фатальным последствиям и опасным для жизни заболеваниям.

    Что такое костный мозг и что такое костный мозг?

    Костный мозг произносится как MAYR-oh, а костный мозг — это в основном мягкая и губчатая ткань, которая имеет множество кровеносных сосудов и тканей, продуцирующих клетки, и находится в центре большинства костей человеческого тела. Человеческий костный мозг производит приблизительно 500 миллиардов клеток крови в день, которые функционируют в соединении системного кровообращения через проницаемые синусоиды сосудистой сети или капилляры внутри костномозговой полости, которая является самой внутренней частью центральной полости костных стержней.

    Теперь, когда мы поняли, что такое костный мозг и костный мозг, давайте узнаем, где находится костный мозг, структура костного мозга, типы костного мозга, функция костного мозга, нарушения костного мозга, вызывающие заболевания костного мозга, и лекарства.

    Структура костного мозга

    [Изображение будет загружено в ближайшее время]

    • Костный мозг в кости — это мягкая, гибкая соединительная ткань, которая также имеет большое количество сосудов и, следовательно, служит основным местом производства новых клеток крови.

    • Он состоит как из клеточных, так и неклеточных компонентов, которые помогают выполнять функции костного мозга.

    • По структуре костный мозг можно разделить на сосудистые и несосудистые области.

    Несосудистая часть костного мозга

    Сосудистая часть костного мозга

    • Hematopoies. всех клеточных компонентов крови и плазмы.

    • Он состоит из кроветворных клеток разной зрелости и происхождения.

    • Гемопоэтические клетки упакованы между жировыми клетками, коллагеновыми волокнами, дендритными клетками и фибробластами кости.

    • Сосудистый отдел содержит кровеносные сосуды, которые снабжают кость питательными веществами, а также транспортирует стволовые клетки крови и сформированные зрелые клетки крови в кровоток в организме

    • Сосудистые синусы способствуют развитию гемопоэтические клетки группируются перед их попаданием в кровоток.

    Где находится костный мозг?

    Расположение костного мозга в организме человека имеет жизненно важное значение, поскольку он играет важную роль в производстве клеток крови. Костный мозг составляет примерно 5 процентов от общей массы тела здорового взрослого человека. Например, если мужчина весит 73 кг, то в его теле содержится около 3,65 кг костного мозга. У взрослых людей костный мозг в основном расположен в

    • Ребрах,

    • Позвонках позвоночника, где находится активный костный мозг, который участвует в производстве клеток,

    • Грудина, в бедренной кости, которая бедренная кость и концы большеберцовой и плечевой костей (длинная кость верхней конечности или рук).

    • И он также расположен в костях таза, то есть в бедрах.

    Типы костного мозга

    Типы костного мозга зависят от его расположения на кости. Красный костный мозг содержит кроветворную ткань, которая представляет собой стволовые клетки, которые образуют клетки крови и в основном находятся в костномозговой полости, расположенной по направлению к внешней поверхности кости. А желтый костный мозг находится в костномозговой полости ствола длинных костей и часто окружен слоем красного костного мозга.

    [Изображение будет загружено в ближайшее время]

    Разница между красным костным мозгом и желтым костным мозгом

    Костный мозг — это сеть сетей, которые содержат клетки крови, которые являются эритроцитами, лейкоцитами и мегакариоцитами на всех стадиях их развития.

    Красный костный мозг

    Желтый костный мозг

    1. Желтая кость названа просто потому, что она выглядит желтой из-за высокой концентрации жировых клеток.

    2. Более заметен в детстве и постепенно замещается желтым костным мозгом. А в организме взрослого человека красного костного мозга по сравнению с желтым костным мозгом намного меньше.

    2. В подростковом и взрослом возрасте желтый костный мозг преобладает во многих костях.

    3. Другое название красного костного мозга — medulla ossium Rubra.

    3. Желтый костный мозг также называют medulla ossium Flava.

    4. Красный костный мозг производит и формирует три типа клеток крови, которые имеют решающее значение для выживания: красные кровяные тельца, белые кровяные клетки и тромбоциты.

    4. Жировые клетки, хрящи и кости производятся желтым костным мозгом.

    5. Окружен внешней поверхностью кости.

    5. Окружен красным костным мозгом.

    6.Из-за присутствия гемоглобина в эритроцитах он имеет красный цвет.

    6. Он желтый из-за жирных капель, содержащих каротиноиды.

    7. Клетки красного костного мозга активно делятся с образованием клеток крови.

    7. Он способствует хранению жиров в клетках, которые называются адипоцитами, а также при необходимости они производят клетки крови.

    8. Он присутствует на концах длинных костей, черепа, лопаток, ребер и позвоночника.

    8. Он присутствует в костном мозге длинных костей человеческого тела и в полой области диафиза.

    9. Богат кровью.

    9. Желтый костный мозг имеет относительно меньшее кровоснабжение.

    Функция костного мозга

    • Т-клетки и В-клетки, которые важны для иммунной системы, продуцируются и мигрируют через костный мозг.

    • Костный мозг производит все лимфоидные клетки, которые мигрируют в тимус для созревания в Т-клетки, которые важны для адаптивных иммунных ответов.

    • В-клетки созревают в костном мозге, и они в первую очередь ответственны за опосредование продукции антител, которые являются антиген-специфическим иммуноглобулином (Ig) и проходят отбор на чужеродный перед тем, как попасть в периферические лимфоидные ткани.

    • Костный мозг, который составляет кроветворные клетки, происходящие из мультипотенциальных стволовых клеток, дает начало всем лимфоидным клеткам, обнаруживаемым в лимфоидной ткани, наряду со всеми клетками, обнаруженными в крови.

    • Клетки красного костного мозга производят тромбоциты, которые имеют решающее значение для процесса свертывания крови, который останавливает потерю крови в случае порезов и травм.

    • Этот жир, хранящийся в желтом костном мозге, можно использовать в качестве источника энергии по мере необходимости.

    Заболевания костного мозга и связанные с ними заболевания костного мозга

    Функции костного мозга ясно указывают на его важную роль в организме человека. А его неработоспособность по какой-либо причине вызовет множество нарушений.В основном это состояния, связанные с кровью и иммунитетом.

    • Когда в организме не хватает здоровых лейкоцитов, это приводит к лихорадке.

    • Человек испытывает слабость и быстро утомляется, и тело сталкивается с усталостью, даже когда человек выполняет более легкую деятельность из-за нехватки переносящего кислород гемоглобина в красных кровяных тельцах, когда эритроциты недостаточно зрелы.

    • Недостаток кислорода в кровообращении из-за отсутствия гемоглобина или недоразвитого пигмента, то есть гемоглобина, в красных кровяных тельцах, приводит к одышке.

    • Меньшее количество лейкоцитов или низкое общее количество лейкоцитов приводит к более частому инфицированию.

    • Меньшее количество тромбоцитов приводит к легкому кровотечению при ушибе, а если разрез будет глубже, будет большая потеря крови.

    • Другие заболевания, вызванные более слабым костным мозгом, — лейкемия, тип рака, поражающий лимфатическую систему, апластическая анемия, которая возникает из-за повреждения стволовых клеток, что приводит к меньшему или отсутствию образования новых. кровяные клетки.

    • Миелопролиферативные заболевания, когда наблюдается аномальный рост костного мозга, приводят к первичному миелофиброзу, истинной полицитемии, эссенциальной тромбоцитемии, гиперэозинофильному синдрому и системному мастоцитозу.

    Пересадка костного мозга

    Во всех этих случаях, когда организм серьезно поражен из-за повреждения костного мозга, лечение представляет собой трансплантацию костного мозга. Трансплантация костного мозга проводится только по рекомендации эксперта или профессионала, поскольку это медицинская процедура, которая сопряжена с риском как для донора, так и для реципиента.

    Пересадка костного мозга может вызвать осложнения в зависимости от возраста, общего состояния здоровья, заболевания, от которого лечится, и типа трансплантата. В более легких случаях симптомы после трансплантации носят острый и кратковременный характер, такие как падение артериального давления, головная боль, тошнота, боль, одышка, дыхание, озноб и лихорадка. В тяжелых случаях происходит повреждение жизненно важных органов, ранняя менопауза, тошнота, диарея, внутреннее кровотечение в легких, головном мозге и других частях тела, когда пересаженные клетки не начинают производить новые клетки, как планировалось, что приводит к отказу трансплантата. в некоторых случаях донорские клетки начинают атаковать организм хозяина, что приводит к болезни «трансплантат против хозяина» (GVHD), которая может быть фатальной.Степень риска можно снизить с помощью врача.

    Типы трансплантации костного мозга

    Сдать костный мозг может любой человек в возрасте от 18 до 45 лет, не болевший раком, и имеющий хорошее здоровье. Трудно найти соответствие между эритроцитами и лейкоцитами. Пересадку костного мозга можно разделить на два типа:

    1. Аутологичная трансплантация костного мозга — термин «авто» означает «самость», поэтому в этой процедуре используются собственные стволовые клетки человека.Когда человек проходит или может пройти лучевую терапию, или ему назначают высокодозную химиотерапию в случае лечения рака и до такого лечения, стволовые клетки берут из организма и замораживают, чтобы сохранить его. После лечения, поскольку организм борется за восстановление своей силы, сохраненные стволовые клетки возвращаются в тело, чтобы помочь сохранить правильную функцию образования клеток крови. Эта процедура также называется спасательной трансплантацией.

    2. Аллогенная трансплантация костного мозга — термин «алло» означает другое лицо, отличное от себя или донора.Здесь стволовые клетки удаляются у другого человека, и во многих случаях предварительным условием является то, что гены донора должны хотя бы частично совпадать с генами реципиента. Перед трансплантацией проводится множество специальных тестов, чтобы проверить, подходит ли донор. В этой процедуре член семьи является донором из-за генетического сходства, и, скорее всего, лучше всего подойдет родной брат. И вероятность удачного совпадения тоже может быть у родственников, родителей и детей.

    • Пересадка пуповинной крови — это тип аллогенной трансплантации, при которой стволовые клетки пуповины новорожденного отделяются сразу после рождения.После этого стволовые клетки замораживаются для сохранения. Они хранятся до тех пор, пока они не потребуются для трансплантации, которая занимает много времени, потому что стволовые клетки из пуповины еще недостаточно созрели для того, чтобы начать производить новые клетки крови с требуемой скоростью.

    Пути к здоровому костному мозгу

    • Для того, чтобы костный мозг был здоровым, очень важно, чтобы кость была здоровой, поэтому нужно найти способы, чтобы кости оставались крепкими. Методы просты и эффективны, и нужно им следовать.

    • Овощи с высоким уровнем антиоксидантных свойств витамина С стимулируют выработку костеобразующих клеток и, таким образом, увеличивают минеральную плотность костной ткани, что препятствует ее легкому повреждению.

    • Выполнение упражнений с отягощением и силовых тренировок.

    • Наличие продуктов, богатых белком, таких как нежирное мясо, птица, рыба и морепродукты, яйца и молочные продукты, такие как молоко, йогурт (особенно греческий йогурт), и сыр, например творог.

    • Наличие пищи с высоким содержанием кальция также имеет решающее значение для поддержания хорошей минеральной плотности костей.

    • Потребление пищи, богатой витамином D и витамином К, а не добавками.

    • Продукты с высоким содержанием магния и цинка также должны быть важным дополнением к диете.

    • Любой ценой следует избегать низкокалорийной диеты вопреки распространенному мнению.

    • Постоянное поддержание стабильного здоровья и активного образа жизни очень важно, особенно для женщин, что поможет в фазе постменопаузы, и кости не станут хрупкими.

    • Потребляйте продукты с высоким содержанием омега-3 жиров из-за их противовоспалительных свойств, например рыбу и другие морепродукты, такие как лосось, скумбрия, тунец, сельдь и сардины, орехи и семена, такие как льняное семя, семена чиа и грецкие орехи. растительные масла, такие как льняное масло, соевое масло и масло канолы.

    Заключение

    Кости — это вся скелетная система организма, которая постоянно оказывает нам поддержку, и костный мозг играет важную роль в кровообращении и здоровье крови наряду с нашей иммунной системой.Особенно после 30 лет прочность костей начинает ослабевать, и, если не принять надлежащих мер, при ослаблении костей костный мозг также не может нормально функционировать и поддерживать тело. Нужно заботиться и оставаться здоровым, а здоровье костей так же важно, как и любая другая часть тела.

    Основные функции костного мозга

    Основные функции костного мозга варьируются от создания хрящей, костей и жира до обеспечения основы иммунной системы. Костный мозг создает клетки крови и тромбоциты.Лейкоциты борются с инфекциями, красные кровяные тельца переносят кислород, а тромбоциты отвечают за свертывание крови. Тело ежедневно производит около 200 миллиардов новых клеток крови. Костный мозг играет важную роль в росте, борьбе с инфекциями и сохранении достаточного количества кислорода в тканях и органах. Младенцы рождаются с почти полностью красным костным мозгом, чтобы поддерживать быстрый рост в первые годы жизни; желтый костный мозг развивается с возрастом. Организм может преобразовать желтый костный мозг обратно в красный костный мозг, чтобы увеличить производство клеток крови у взрослых, если уровень кислорода в тканях сильно снижается.

    Конструкция

    Это мягкая студенистая ткань внутри костей. Два типа костного мозга — это миелоидная ткань или красный костный мозг и жировая ткань или желтый костный мозг. Капилляры и другие кровеносные сосуды заполняют оба типа. Красный костный мозг обычно присутствует в грудине, черепе, ребрах, позвонках, тазовых костях, лопатках и концах длинных костей. Желтый костный мозг находится в полостях длинных костей.

    CIPhotos / Getty Images

    Красный костный мозг

    Красный костный мозг содержит гемопоэтические стволовые клетки, которые производят клетки крови.Этот тип костного мозга является одной из основных тканей лимфатической системы — незрелые клетки-предшественники в костном мозге развиваются в различные типы белых кровяных телец. Лимфоциты образуются в красном костном мозге, затем попадают в лимфоидные органы для созревания. Печень, селезенка и красный мозг разрушают старые эритроциты.

    mphillips007 / Getty Images

    Желтый костный мозг

    Желтый костный мозг содержит мезенхимальные стволовые клетки или стромальные клетки костного мозга, которые отвечают за производство жира, хрящей и костей, а также за производство некоторых лейкоцитов.Наиболее распространенными клетками желтого костного мозга являются адипоциты. Адипоциты с желтым оттенком специализируются на хранении жира, и их производство увеличивается с возрастом.

    CIPhotos / Getty Images

    Регулирование производства клеток крови

    Количество и тип клеток, продуцируемых костным мозгом, варьируются в зависимости от многих факторов. Кровопотеря или анемия могут снизить содержание кислорода в тканях тела. Почки противодействуют пониженному содержанию кислорода, выделяя гормон, стимулирующий выработку красных кровяных телец в красном костном мозге.Инфекция стимулирует повышенное производство лейкоцитов, в то время как костный мозг вырабатывает больше тромбоцитов в ответ на кровотечение. В крайних случаях кровопотери желтый костный мозг может превратиться в красный, чтобы создать дополнительные эритроциты и тромбоциты.

    Dr_Microbe / Getty Images

    Разделение

    Кровеносные сосуды в костях действуют как барьер, предотвращающий выход незрелых клеток крови из костного мозга. Мембранные белки клеток крови прикрепляются к внутренним стенкам кровеносных сосудов и попадают в кровоток.Эти белки присутствуют только в зрелых клетках крови. Определенные типы клеток имеют тенденцию образовывать группы в определенных областях костного мозга в процессе компартментализации. Макрофаги, тип лейкоцитов, и эритроциты движутся к кровеносным сосудам, в то время как другие типы лейкоцитов, гранулоциты, скапливаются вокруг границ.

    selvanegra / Getty Images

    Заболевания

    Заболевание костного мозга обычно связано с проблемами развития стволовых клеток. Апластическая анемия возникает, когда красный костный мозг не производит эритроцитов.Миелопролиферативные заболевания возникают в результате перепроизводства лейкоцитов. Унаследованные синдромы недостаточности костного мозга, IBMFS, представляют собой редкие генетические заболевания крови, характеризующиеся тяжелой неспособностью костного мозга производить достаточное количество клеток крови. Распространенными симптомами заболеваний костного мозга являются боли в суставах и костях, отек внутренних органов, утомляемость или общая слабость.

    CIPhotos / Getty Images

    Лучевая и химиотерапия

    И лучевая, и химиотерапия — это лечение рака и некоторых других заболеваний, но побочные эффекты могут быть серьезными и включать слабую иммунную систему, выпадение волос, тошноту, рвоту и усталость.Клетки быстро делятся, непрерывно производя миллиарды клеток в день, но раковые клетки также быстро делятся. Лечение рака уничтожает быстро делящиеся клетки, будь то костный мозг или опухоли.

    princessdlaf / Getty Images

    Экзамен

    Исследование костного мозга помогает диагностировать заболевания крови или кроветворных органов путем оценки запасов железа и выработки крови. Анализ крови — это первый шаг к определению подходящих диагностических тестов. Аспирация костного мозга — это процесс удаления небольшого количества костного мозга с помощью полой иглы и отсасывания.Врачи удаляют костный мозг из бедра или грудины у взрослых и большеберцовой кости у детей. Аспирация дает жизненно важную информацию о незрелых клетках крови и стадиях развития.

    шелковая фабрика / Getty Images

    Лейкемия

    Лейкоз — это термин, обозначающий различные виды рака костного мозга и лимфатической системы. Болезнь повреждает гематологические клетки-предшественники, которые отвечают за образование лейкоцитов в костном мозге. Люди с лейкемией подвержены болезням, потому что их лейкоциты не образуются или формируются неправильно.Симптомы включают жар или озноб, потерю веса, увеличение лимфатических узлов, увеличение печени или селезенки, обильное кровотечение или синяки, а также боль в костях.

    horillaz / Getty Images

    Пересадки

    Трансплантация костного мозга может лечить некоторые иммунодефицитные состояния и заболевания крови, особенно лейкоз, поскольку костный мозг производит лейкоциты, жизненно важные для иммунной системы. В ходе лечения стволовые клетки удаляются из костного мозга или крови, затем фильтруются и возвращаются донору или новому реципиенту.Этот процесс также называют трансплантацией стволовых клеток, потому что стволовые клетки обычно поступают из крови, а не костного мозга. Самая опасная часть трансплантации костного мозга — это период перед внутривенным возвращением отфильтрованных клеток: костный мозг реципиента должен быть разрушен перед переливанием, чтобы здоровые стволовые клетки могли заменить клетки-предшественники, ответственные за аномальные лейкоциты.

    Dr_Microbe / Getty Images

    Границы | Жир костного мозга и кроветворение

    Введение

    Жир костного мозга (BMF) расположен в полости костного мозга и составляет 70% объема костного мозга взрослого человека.На его долю также приходится примерно 10% общего жира у здоровых взрослых людей старше 25 лет (1, 2). Хотя адипоциты костного мозга (BMA) происходят из мезенхимальных стволовых клеток костного мозга (BMSC), происхождение BMA может быть неоднородным (3). BMF долгое время считался «наполнителем инертного пространства» (4), и, следовательно, его роль в нормальном развитии организмов и при заболеваниях игнорировалась. Более поздняя работа показала, что BMF играет важную роль в хранении энергии, эндокринной функции, метаболизме костей и регуляции роста и метастазирования опухолей (2, 5-7).В настоящее время считается, что накопление BMF коррелирует с остеопорозом, старением, диабетом 1 типа, болезнью Кушинга, дефицитом эстрогена, нервной анорексией и метастазами в кости при раке простаты и груди (8–14). Таким образом, BMF постепенно начинает играть важную роль в метаболизме.

    Костные полости преимущественно заполнены активным кроветворным красным костным мозгом, объем которого постепенно уменьшается с возрастом и впоследствии замещается жиром (желтый костный мозг), который постепенно заполняет всю полость костного мозга посредством динамических и обратимых процессов (10, 15, 16 ).Жир в костном мозге отличается от подкожного и висцерального жира и существует в двух разных популяциях: конститутивная жировая ткань костного мозга (cMAT) и регулируемая жировая ткань костного мозга (rMAT). Предполагается, что cMAT запрограммирован на развитие в очень специфическом временном и пространственном паттерне до 25 лет и сохраняется при стрессовых нагрузках, в то время как rMAT постепенно формируется на протяжении всей жизни (17). cMAT содержит более крупные адипоциты, относительно лишен активного кроветворения и расположен в дистальных участках скелета (18).Напротив, rMAT состоит из вкрапленных одиночных адипоцитов и более близко расположен в областях с высоким метаболизмом кости и лучше позиционируется для активного влияния на гемопоэз и / или ремоделирование скелета (18). BMF накапливается с рождения и происходит быстрее в дистальных участках скелета, чем в проксимальных участках скелета. Кроме того, накопление BMF с течением времени согласуется с возрастным снижением кроветворной функции (19). Следовательно, снижение кроветворной активности в костном мозге с возрастом может быть связано с накоплением BMF.

    Известно, что некоторые молекулы играют важную роль в развитии BMF. Фактор роста соединительной ткани (CTGF) является ключевым негативным регулятором адипоцитарной дифференцировки BMSC (20). Активация ядерного рецептора, рецептора, активируемого пролифератором пероксисом, гамма (PPAR-γ) и фактора роста фибробластов 21 (FGF21) способствует дифференцировке адипоцитов, но также известно, что она ингибирует дифференцировку остеобластов (21, 22). С другой стороны, активация сигнальных путей Wnt / β-catenin и Semaphorin 3A (Sema3A) может стимулировать BMSCs дифференцироваться в остеобласты и ингибировать адипогенез (23, 24).Обзор других исследований регуляторов транскрипции и путей, регулирующих адипогенез и остеогенез, представлен Nuttall et al. (25).

    BMF составляет самую большую популяцию клеток в полости костного мозга, и его связь с кроветворением привлекла дополнительное внимание в последние годы. Однако конкретная связь между BMF и кроветворением еще не ясна. В этом обзоре мы суммируем взаимосвязь между BMF и гемопоэтическим микроокружением, гемопоэтическими стволовыми клетками / клетками-предшественниками и различными линиями, участвующими в дифференцировке клеток крови, а также роль BMF в развитии гематологических заболеваний, таких как лейкемия, апластический анемия и множественная миелома.

    Жир костного мозга, кроветворная микросреда и кроветворные стволовые клетки / клетки-предшественники

    Кроветворная микросреда костного мозга, также известная как кроветворная ниша костного мозга, состоит из клеток стромы костного мозга, цитокинов, которые они выделяют, микрососудов и нервов. Прижизненная микроскопия способствовала интенсивному изучению кроветворной ниши костного мозга. Используя эту технику, было обнаружено, что гематопоэтическая ниша костного мозга имеет два различных состояния: гомеостатическая ниша и восстанавливающая ниша, но точное определение этих ниш еще предстоит определить (26).Ниша гемопоэтических стволовых клеток (HSC) также делится на эндостальную нишу и синусоидальную нишу. Эндостальная ниша локализована на внутренней поверхности костной полости, где HSC находятся в контакте с остеобластами и могут служить резервуаром для длительного хранения HSC в состоянии покоя. С другой стороны, синусоидальная ниша состоит из синусоидальных эндотелиальных клеток, выстилающих кровеносные сосуды, которые обеспечивают среду для кратковременной пролиферации и дифференцировки HSC. Обе ниши действуют вместе для поддержания гемопоэтического гомеостаза (27, 28).Гемопоэтические стволовые клетки / клетки-предшественники далее дифференцируются на две основные категории миелоидных клеток-предшественников и лимфоидных клеток-предшественников. Миелоидные клетки-предшественники обладают потенциалом дифференцироваться в миелоидную линию, тогда как лимфоидные клетки-предшественники обладают потенциалом дифференцироваться в лимфоидные суб-линии (Рисунок 1).

    Рисунок 1 . Адипоциты костного мозга и кроветворение. БМА секретируют адипонектин, лептин, простагландины, ИЛ-6. Адипонектин способствует пролиферации HSC.Лептин и IL-6 способствуют дифференцировке HSC, тогда как простагландины ингибируют пролиферацию HSC. В целом, BMA с большей вероятностью будут способствовать дифференцировке HSC в миелоидные предшественники, чем в предшественники B-линии. LPC, лимфоидные клетки-предшественники; MPC, миелоидные клетки-предшественники; HSC, гемопоэтические стволовые клетки; LT, долгосрочный; MPP, мультипотентный предшественник; Н.К., натуральный убийца.

    Строма костного мозга представляет собой смесь мезенхимальных стволовых / предшественников клеток и их потомков, включая адипоциты, остеолинейные клетки, перициты, хондроциты и фибробласты (29).BMA, которые являются наиболее распространенным типом клеток в гемопоэтическом микроокружении костного мозга, играют жизненно важную роль в поддержании баланса между пролиферацией и дифференцировкой гемопоэтических стволовых / клеток-предшественников. Веретеновидный N-кадгерин + CD45 Остеобластические клетки располагаются на поверхности кости и составляют основной компонент ниши, поддерживающей HSC (30). HSC поддерживаются и регулируются различными сигналами и типами клеток окружающей микросреды.Эти типы клеток включают эндотелиальные клетки синусоидальных сосудов, периваскулярные BMSC, зрелые гемопоэтические клетки и немиелинизирующие шванновские клетки. Среди этих клеток сосудистые синусоидальные эндотелиальные клетки и периваскулярные BMSC поддерживают самообновление HSC за счет секретирования цитокинов, хемокинов, фактора стромальных клеток CXCL12 и фактора стволовых клеток (SCF), которые играют важную роль в гемопоэзе, сперматогенезе и меланогенезе (31). ). С другой стороны, зрелые гемопоэтические клетки и немиелинизирующие шванновские клетки участвуют в покое и локализации HSC посредством различных путей, включая пути передачи сигналов TGF-β и CXCL4 (29).Кроме того, остеобласты, BMSC и зрелые гемопоэтические клетки поддерживают мультипотентные и коммитированные предшественники и играют решающую роль в эффективном лимфопоэзе, миелопоэзе и эритропоэзе (29). BMF постепенно накапливается с возрастом; это сопровождается уменьшением количества HSC (32). Однако остается неясным, существует ли прямая связь между этими двумя явлениями, и этот вопрос требует дальнейшего изучения.

    Технологический прогресс трехмерной электронной микроскопии позволяет наблюдать BMA и их взаимосвязь с окружающими тканями.Трехмерная электронная микроскопия показала, что BMA демонстрируют признаки метаболически активных клеток, включая отложения поляризованных липидов, плотные митохондриальные сети и области эндоплазматического ретикулума. Капли триацилглицерина, содержащие жирные кислоты, захватываются и / или высвобождаются в трех ключевых областях: на границе эндотелия, в кроветворной среде и на поверхности кости (33). На уровне микроструктуры это прямо демонстрирует, что жировая ткань костного мозга активна и не является «инертным наполнителем пространства».В кроветворной среде проксимального отдела большеберцовой кости BMA широко взаимодействуют с созревающими клетками миелоидной линии и тесно связаны с островками эритробластов (33), обеспечивая пространственную основу для взаимодействия между BMF и HSCs.

    BMF, как часть гематопоэтической ниши, влияет на пролиферацию и дифференцировку HSCs, секретируя адипонектин, лептин, простагландины, IL-6 и другие факторы, связанные с адипоцитами (34–41). Однако до сих пор неясно, происходят ли эти факторы также из источников, отличных от BMF, и влияют ли они на HSCs.Адипонектин — это белковый гормон, который участвует в регулировании уровня глюкозы, а также в расщеплении жирных кислот. У человека он кодируется геном ADIPOQ и вырабатывается в жировой ткани (42). Адипонектин способствует пролиферации HSC и поддерживает их недифференцированное состояние. HSC, увеличенные за счет адипонектина, были более эффективны при восстановлении кроветворения у смертельно облученных мышей посредством передачи сигналов, опосредованной AdipoR1 (34). Лептин, белок массой 16 кДа, продуцируемый адипоцитами, также, как известно, секретируется BMF в микроокружении костного мозга, что приводит к высоким концентрациям этого белка в костном мозге (43, 44).Кроме того, были идентифицированы множественные изоформы рецептора лептина (LEPR), включая длинную изоформу и несколько изоформ с короткими цитоплазматическими доменами (45, 46). Лептин независимо или синергетически способствует пролиферации HSC (35–38), простагландины ингибируют HSC посредством индукции апоптоза (39, 40), а IL-6 способствует дифференцировке HSC (41) (Рисунок 1).

    Специфическая роль BMF в регуляции дифференцировки HSCs и других клонов костного мозга до сих пор не выяснена.Исследование Tavassoli et al. обнаружили, что кроветворение в костном мозге кроликов улучшается после удаления BMF (47). Naveiras et al. показали, что в богатом адипоцитами костном мозге хвостовых позвонков мыши количество адипоцитов от грудных до хвостовых позвонков увеличивалось, в то время как кроветворение постепенно снижалось. Кроме того, это сопровождалось снижением процента мультипотентных, обычных миелоидных, гранулоцитарно-моноцитарных и мегакариоцит-эритроидных предшественников (48). Эти данные указывают на преимущественно отрицательное влияние адипоцитов на кроветворение в микросреде костного мозга.Кроме того, отсутствие адипоцитов у обезжиренных мышей A-ZIP / F1 спасало кроветворение в хвосте, в то время как использование ингибитора PPARγ бисфенол-A-диглицидил-эфира (BADGE) предотвращало образование жировой ткани в костном мозге у мышей с трансплантированным костным мозгом, увеличивая кроветворение и сокращение времени восстановления после трансплантации кроветворения (48). Эти данные показали, что BMF подавляет кроветворение костного мозга. Однако интересно отметить, что HSC в хвостовых позвонках были неподвижными, а не стареющими, и что они могли расти быстрее при воздействии подходящей среды (48).Кроме того, они также отметили, что очищенные HSC из хвостовых позвонков имели более высокие показатели долгосрочного приживления (48, 49). Несмотря на эти данные, постоянно возникают противоположные взгляды на влияние BMF на HSC. Сообщалось, что БМА снова появляются на 7-й день после лучевого поражения, что соответствует началу кроветворной пролиферации, следовательно, БМА потенциально поддерживают HSC (50). Более того, было обнаружено, что адипоциты костного мозга ингибируют дифференцировку HSC и увеличивают их выживаемость in vitro (51).БМА поддерживали гемопоэз в гомеостатическом состоянии in vitro и , но не влияли на тот же in vivo (52). Исследование Zhou et al. показали, что BMF от облученных и необлученных мышей продуцировал большое количество SCF, важного цитокина, который играет ключевую роль в поддержании HSCs, что способствует восстановлению кроветворения после обработки или облучения 5-фторурацилом (53). Поразительно, что генетическая делеция SCF из адипоцитов ингибировала регенерацию кроветворения после миелоабляции, тогда как генетическая делеция того же цитокина из других важных клеток, присутствующих в нише (остеобластов и эндотелиальных или гемопоэтических клеток), не влияла на восстановление кроветворения после лечения или облучения 5-фторурацилом.Следовательно, SCF, секретируемый BMF, был необходим для поддержания кроветворения (53). Кроме того, было обнаружено, что роль BMF различалась в разных отделах костного мозга мышей. Адипоциты в хвостовых позвонках подавляли кроветворение, подавляя ангиогенез в нише костного мозга после облучения, тогда как адипоциты в длинных костях способствовали восстановлению кроветворения после облучения, несмотря на то, что два места выступали в качестве важного источника SCF (53). Как важный компонент ниши HSC, BMF модулирует функцию HSC, но роль BMF в гематопоэзе остается спорной.Например, Naveiras et al. обнаружили, что BMF значительно подавляет кроветворение, и Zhou et al. обнаружили, что BMF способствует кроветворению, секретируя SCF. Роль BMF в кроветворном микроокружении и на гемопоэтических стволовых клетках / клетках-предшественниках может быть различной: in vivo, и in vitro, , у разных видов или в разных местах у одного и того же человека, что указывает на связь между BMF и костным мозгом. кроветворение чрезвычайно сложны. В будущем будет больше единомышленников, которые будут сотрудничать в изучении связей между BMF и гематопоэзом.

    Жир, миелопоэз и лимфопоэз костного мозга

    BMF постепенно накапливается с возрастом и диетой с высоким содержанием жиров (10, 54) и сопровождается уменьшением количества клеток-предшественников B-линии, тогда как HSC с большей вероятностью дифференцируются в миелоидные предшественники, чем в предшественники B-линии (54– 56), предполагая, что BMF может быть связан с миелопоэзом и лимфопоэзом. BMF секретирует полученные из адипоцитов растворимые факторы in vitro , которые ингибируют B-лимфопоэз, особенно на стадии, на которой лимфогенные клетки-предшественники дифференцируются в пре-proB-клетки, и одновременно способствует дифференцировке и последующей пролиферации HSC в миелоидный клон (57).Аналогичным образом показано, что BMF оказывает негативное влияние на ранние стадии пролиферации B-лимфоцитов в костном мозге пожилых людей (57). Kennedy et al. выявили, что BMF индуцирует продукцию супрессорных клеток миелоидного происхождения (MDSC), особенно в мононуклеарных клетках (CD11b + Ly6C + Ly6G ), которые ингибируют B-лимфопоэз, продуцируя IL-1 (58). В то же время BMA активируют инфламмасомы, такие как nod-like рецептор 3 (NLRP3), и напрямую ингибируют B-лимфопоэз (59).Активация инфламмасом также может способствовать дегенерации тимуса (60, 61) и оказывать отрицательное влияние на пролиферацию Т-лимфоцитов (62). Блокирование инфламмасомы NLRP3 с помощью глибенкламида ингибировало накопление MDSC и усиливало В-лимфопоэз in vitro (59). Кроме того, делеция NLRP3 у мышей предотвращала атрофию тимуса и снижение Т-лимфопоэза (62). BMF индуцирует продукцию мультипотентных клеток-предшественников костным мозгом и способствует дифференцировке HSC в направлении миелоидной линии.Он также индуцирует секрецию фактора, стимулирующего колонии гранулоцитов, фактора, стимулирующего колонии моноцитов, и фактора, стимулирующего моноциты и колонии гранулоцитов, стромальными клетками костного мозга, тем самым отрицательно регулируя продукцию клеток B-линии и лимфопоэз, и способствуя миелопоэзу (58). У кроликов воспалительный цитокин S100A9 увеличивается с накоплением BMF в костном мозге и индуцирует экспрессию IL-6, TNF и IL-1β в миелоидных клетках костного мозга. Однако неясно, связано ли увеличение S100A9 напрямую с накоплением BMF (59).Naveiras et al. показали, что удаление адипоцитов из костного мозга у мышей приводит к увеличению кроветворения, в том числе В-лимфопоэза (48). Исследования токсичного трибутилолова (TBT) показали, что воздействие TBT вызывает адипогенез в костном мозге и активирует PPARγ в костном мозге, что приводит к снижению периферических B-лимфоцитов (63). Было показано, что тиазолидиндионы, такие как троглитазон и аналог тирозина GW7845, активируют PPARγ и индуцируют апоптоз пре-B за счет активации NF-κB (64).Адипонектин, секретируемый BMF у молодых кроликов, может негативно и избирательно влиять на лимфопоэз, индуцируя синтез простагландинов (40). Этот эффект был наиболее очевиден для ранних лимфоидных предшественников, и было показано, что ингибиторы циклооксигеназы отменяют ответ ранних лимфоидных предшественников на адипонектин в культурах, содержащих стромальные клетки (40). Другой адипокин BMF, лептин, оказывает противоположное действие на лимфопоэз (37). Лептин способствует дифференцировке и пролиферации лимфоидной линии, а также способствует развитию миелопоэза (36).У мышей db / db , у которых LEPR усечен, стабильные уровни В-клеток периферической крови и Т-лимфоцитов, экспрессирующих CD4, резко снижаются (36, 38). Однако существуют и другие теории относительно роли BMF в миелопоэзе. BMF препятствовал гранулопоэзу за счет ингибирования индуцированного нейропилином-1 (NP-1) колониестимулирующего фактора гранулоцитов и индуцированной дексаметазоном пролиферации многоядерных гранулоцитов за счет подавления NP-1 (65). Таким образом, преадипоциты в костном мозге, по-видимому, вносят вклад в гранулопоэз на стадии фиброцитов и становятся неактивными во время гемопоэза, когда они превращаются в адипоциты (66).Исследование Naveiras et al. также обнаружили, что BMF подавляет кроветворение костного мозга, включая миелопоэз (48). Изучение механизма, лежащего в основе побочного действия розиглитазона на костный мозг, показало, что он ингибирует миелоидную дифференцировку HSC после стресса. Розиглитазон оказывает этот эффект частично, индуцируя адипогенез костного мозга и воздействуя на микросреду костного мозга. Селективный антагонист PPARγ BADGE может частично нейтрализовать эти эффекты, однако PPARγ также экспрессируется в миелоидных клетках с глубокими эффектами, и некоторые из этих эффектов также могут быть клеточно-автономными в миелоидных клетках (49).Таким образом, до сих пор роль BMF в миелопоэзе сложна, все еще неясна и противоречива и может быть опосредована множеством механизмов действия.

    Жир и эритропоэз костного мозга

    Еще в 1978 г. Ambika et al. В ходе исследования на группе кроликов выяснилось, что длительное использование фенилгидразина вызывает гемолиз и стимулирует эритропоэз, что, в свою очередь, стимулирует липолиз БМА (67). Это впервые позволило предположить, что BMF связан с эритропоэзом и может участвовать в метаболических процессах, поддерживающих функцию кроветворения.Накопление BMF приводит к анемии у пациентов со сниженной нагрузкой на ноги, которая может нарушать кроветворение двумя способами: во-первых, занимая гематопоэтическое пространство, и во-вторых, напрямую влияя на гематопоэз через паракринное действие в микросреде костного мозга (68). Роблес и др. использовали трехмерный электронный микроскоп для наблюдения за костным мозгом грызунов и обнаружили, что БМА взаимодействуют с фагоцитарными ретикулярными макрофагами островков эритробластов, что обеспечило пространственную основу для роли БМА в эритропоэзе (33).Было подсчитано, что один BMA способен взаимодействовать с более чем 100 гематопоэтическими клетками посредством как прямого межклеточного контакта, так и косвенных сигналов через связывание с центральным макрофагом островков эритробластов (33, 69, 70). Эритроциты развиваются и созревают на островках эритробластов (69). Незрелые островки часто удалены от синусоид костного мозга и мигрируют в сторону синусоиды, когда эритроциты созревают (69). Следовательно, BMA могут помогать доставлять энергию к отдаленным незрелым островкам красных кровяных телец, тем самым поддерживая созревание красных кровяных телец.Это согласуется с предыдущими экспериментами на животных, в которых было показано, что размеры BMA быстро уменьшаются во время активного эритропоэза после фенилгидразин-индуцированной анемии или тяжелой кровопотери (67, 71). В недавней статье сообщалось, что использование эритропоэтина для стимуляции мышей, получавших диету с высоким содержанием жиров, вызывало увеличение значений гематокрита, сопровождающееся уменьшением жировой ткани костного мозга и исчезновением жировой ткани (72). Однако в будущем все еще необходимы дополнительные исследования, чтобы идентифицировать сигнальный путь / пути, связывающие BMF и эритропоэз.

    Жир костного мозга и гематологические болезни

    Жир костного мозга и лейкемия

    При нормальном кроветворении LEPR экспрессируется в клетках CD34 + , и было обнаружено, что лептин индуцирует пролиферацию и дифференцировку этих клеток (73). Клетки первичного острого промиелоцитарного лейкоза (APL) экспрессируют высокие уровни длинной изоформы LEPR. BMA продуцируют связанный с мембраной лептин, который участвует в сети цитокинов костного мозга, регулирует пролиферацию, выживаемость и апоптоз клеток APL посредством прямого межклеточного контакта и предотвращает апоптоз, индуцированный лекарствами (74).Фактор роста соединительной ткани способствует дифференцировке BMSC в адипоциты, которые продуцируют лептин в костном мозге, тем самым способствуя приживлению лейкозных клеток и их росту в нише костного мозга (20).

    BMF защищает клетки острого лимфобластного лейкоза (ALL) от апоптоза, вызванного различными химиотерапевтическими агентами, хотя механизм защиты еще не известен (75, 76). Последующие исследования показали, что ОЛЛ-клетки вызывают реакцию на окислительный стресс в адипоцитах, что способствует устойчивости ОЛЛ-клеток к даунорубицину, антрациклиновому противолейкозному препарату (77, 78).Адипоциты придают дексаметазон (препарат кортикального гормона, который часто используется для лечения хронического лимфолейкоза) резистентность к клеткам хронического лимфоцитарного лейкоза, обеспечивая липидные факторы. BMF поддерживает выживание и пролиферацию бластных клеток при остром миелоидном лейкозе (AML) (79). Возможным механизмом для этого может быть индукция липолиза триглицеридов, хранящихся в BMA, в жирные кислоты, которые затем высвобождаются в микроокружение костного мозга в процессе, зависящем от белка-шаперона, связывающего жирную кислоту-4 (80).В конечном итоге жирные кислоты метаболически полезны для выживания и пролиферации клеток AML (80). Недавние исследования изучали корреляцию между морфологией BMA и прогнозом пациентов с AML. Эти исследования подтвердили, что у пациентов с AML увеличение малых BMA, а не общих BMA, связано с плохим прогнозом (81). Лу и др. продемонстрировали, что фактор дифференцировки роста 15, секретируемый лейкозными клетками, индуцирует трансформацию больших BMA в маленькие BMA, что, в свою очередь, может способствовать росту лейкозных клеток (82).Практически в то же время другие исследователи сообщили о противоположных результатах — уменьшение объема адипоцитов у пациентов с полной ремиссией от AML тесно связано с долгосрочным безрецидивным выживанием. Фактор дифференциации роста 15, который секретируется мононуклеарными клетками костного мозга в ответ на химиотерапию и частично блокирует адипогенез, может оказывать синергетическое действие на усиление химиотерапевтической эффективности и может использоваться для прогнозирования хороших результатов для пациентов с ОМЛ во время полной ремиссии (83).Эти наблюдения предполагают, что ОМЛ прерывает адипогенез в красном костном мозге, что приводит к нарушению созревания миелоэритроидов (84). In vivo , введение агонистов PPARγ, как было показано, индуцирует адипогенез костного мозга, спасает здоровое созревание кроветворения и подавляет рост лейкемии (84). Эти, казалось бы, противоречивые выводы предполагают, что необходимы более рациональные эксперименты для изучения роли GDF1 в адипогенезе и AML. Поиск сигнального пути, который нарушает взаимодействие между лейкозными клетками и адипоцитами, можно рассматривать как новый подход к таргетной терапии против лейкемии и борьбе с лекарственной устойчивостью.

    Жир костного мозга и множественная миелома

    BMF играет роль в пролиферации, апоптозе и миграции клеток множественной миеломы (ММ) в микроокружении костного мозга (85). Однако BMA исчезают во время прогрессирования заболевания, в то время как другие стромальные клетки (эндотелиальные клетки, фибробласты) все еще присутствуют и активируются. Это говорит о том, что роль BMA в основном ограничивается начальной стадией заболевания до того, как происходит ремоделирование микросреды костного мозга (85).BMA — единственные клетки, которые секретируют лептин в микроокружении MM, и добавление лептина приводит к небольшому увеличению пролиферации клеток MM in vitro , которые участвуют в этих процессах, влияя на диффузию (85). Уровни лептина в сыворотке повышены у пациентов с ММ на момент постановки диагноза, но эти уровни не увеличивались с прогрессированием ММ. Более того, после лечения уровень лептина снизился (86). Исследования показали, что экспрессия LEPR на клетках ММ может предсказывать реакцию пациентов на лечение талидомидом (87).BMF усиливает экспрессию аутофагических белков в клетках ММ путем секреции факторов, происходящих из адипоцитов, таких как лептин и резистин, что приводит к подавлению расщепления каспазы и апоптоза и, в конечном итоге, защищает клетки ММ от апоптоза, вызванного химиотерапией (88). Резистин защищает MM-клетки от апоптоза, индуцированного химиотерапией, путем ингибирования индуцированного химиотерапией расщепления каспазы через сигнальные пути NF-κB и фосфоинозитид-3-киназы (PI3K) / Akt, а также путем усиления экспрессии переносчиков АТФ-связывающей кассеты (ABC) в клетках миеломы через деметилирование промотора гена ABC (89).Однако резистин секретируется не только BMF, но и моноцитами, макрофагами, селезенкой и клетками костного мозга (90). Следовательно, необходимы дальнейшие исследования, чтобы отличить эффект резистина, секретируемого BMF, от влияния резистина, секретируемого другими стромальными клетками, на рост и выживаемость миеломы (89).

    Жир костного мозга и апластическая анемия

    Апластическая анемия (АА) — это комплексный синдром недостаточности костного мозга, характеризующийся крайне гипоплазией костного мозга и панцитопенией периферической крови.Одним из ключевых патогенных факторов АК является изменение кроветворного микроокружения (91). Известно, что остеогенез и адипогенез BMSC хорошо сбалансированы в нормальном костном мозге, и что нарушение этого баланса приводит к заболеванию (92, 93). Интересно, что в костном мозге пациентов с АА количество адипоцитов выше, а количество остеобластов меньше (94). Таким образом, сокращение этих клеток повлияет на нормальный гемопоэз. Клинические исследования показали, что триоксид мышьяка (ATO) клинически эффективен при лечении пациентов с АК (95, 96).Кроме того, исследования показали, что BMSC от пациентов с AA склонны к дифференцировке в адипоциты, а не в остеобласты in vitro (97, 98), и что лечение триоксидом мышьяка может частично восстановить несбалансированную дифференцировку BMSC (98). Это предполагает, что введение триоксида мышьяка, которое улучшает баланс между остеогенной и адипогенной дифференцировкой, может быть новым терапевтическим подходом к АК. Было показано, что miRNA-204 ингибирует остеогенную дифференцировку и способствует адипогенезу BMSC путем прямого ингибирования Runx2, обеспечивая новый терапевтический метод лечения заболеваний с несбалансированной остеогенной и адипогенной дифференцировкой (98).Передача сигналов Wnt ингибирует дифференцировку BMSC в адипоциты (99). Активатор сигнала Wnt в сочетании с циклоспорином A, как было показано, более эффективен при лечении AA, чем циклоспорин A, только на моделях мышей, что подразумевает, что передача сигналов Wnt может ингибировать дифференцировку BMSC костного мозга в адипоциты и улучшать кроветворение костного мозга (100). Это подтверждает важность BMF в патогенезе АК. Фактор транскрипции GATA-2 экспрессируется в HSC и ранних гематопоэтических предшественниках и играет решающую роль в гематопоэзе (101).Снижение уровня GATA-2 влияет на пролиферацию и выживаемость HSC (102, 103). Было обнаружено, что уровень мРНК GATA-2 у пациентов с АК был значительно ниже, чем у здоровых людей (104, 105). GATA-2 также экспрессируется в преадипоцитах и ​​ингибирует терминальную дифференцировку в зрелые адипоциты, подавляя PPARγ (106). Экспрессия GATA-2 была значительно снижена в BMSC у пациентов с AA, тогда как экспрессия PPARγ была значительно выше у пациентов с AA, чем у здоровых субъектов (107). Следовательно, GATA-2 участвует не только в генерации и поддержании HSC, но и в регуляции кроветворного микроокружения (108).Выявление механизмов, с помощью которых GATA-2 регулирует HSC и BMSC костного мозга, может быть полезно при разработке новых терапевтических подходов к синдрому недостаточности костного мозга.

    Заключение

    BMA в гемопоэтическом микроокружении влияют на гемопоэтический процесс посредством пространственной поддержки, продукции производных клеток (MDSC) и секреции факторов, связанных с адипоцитами (адипонектин, лептин, простагландины и IL-6). Точная роль BMF в гематопоэзе еще не ясна из-за непростой связи между BMF и другими клетками в гемопоэтическом микроокружении, а также гематопоэтическими стволовыми клетками / клетками-предшественниками.Гетерогенность HSC указывает на то, что гематопоэтическая ниша, поддерживающая функцию HSC, может иметь соответствующий потенциал гетерогенности (109). Являясь важной частью ниши HSC, неясно, является ли BMF гетерогенным и как он играет роль в разных гематопоэтических нишах, таких как эндостальная ниша и синусоидальная ниша. В будущих исследованиях важно изучить роль различных BMA в гематопоэзе, включая расположение и виды BMF. Также имеет смысл изучить влияние BMF на кроветворение в различных гемопоэтических состояниях, таких как гомеостатическое состояние и стрессовое состояние, in vitro и vivo .Изучая связь между BMF и соседними клеточными популяциями в гематопоэтической нише, можно улучшить текущее понимание сложной взаимосвязи между BMF и гематопоэзом. Исследования взаимодействий между факторами, происходящими из адипоцитов, и другими сигнальными факторами в микросреде костного мозга и их роли в гематопоэзе и гематологических заболеваниях будут способствовать открытию новых методов в области гематологических заболеваний.

    Авторские взносы

    HW и YL участвовали в написании, а YG участвовал в редактировании этой работы.

    Финансирование

    Работа была поддержана Фондом Департамента науки и технологий провинции Сычуань (№ 2015SZ0234-5), Фондом научно-технического бюро Чэнду (№ 2016-HM01-00001-SF).

    Заявление о конфликте интересов

    Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

    Благодарности

    Автор поблагодарил остальных коллег команды за идеи по обзору.

    Список литературы

    1. Фазели П.К., Горовиц М.С., МакДугальд О.А., Шеллер Е.Л., Родехеффер М.С., Розен С.Дж. и др. Костный жир и кости — новые перспективы. Дж Клин Эндокринол Метаб . (2013) 98: 935–45. DOI: 10.1210 / jc.2012-3634

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    2. Cawthorn WP, Scheller EL, Learman BS, Parlee SD, Simon BR, Mori H, et al. Жировая ткань костного мозга — это эндокринный орган, который способствует увеличению циркулирующего адипонектина во время ограничения калорийности. Cell Metab. (2014) 20: 368–75. DOI: 10.1016 / j.cmet.2014.06.003

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    3. Li Q, Wu Y, Kang N. Жировая ткань костного мозга: ее происхождение, функция и регуляция ремоделирования и регенерации костей. Стволовые клетки Инт . (2018) 2018: 7098456. DOI: 10.1155 / 2018/7098456

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    8. Юстесен Дж., Стендеруп К., Эббесен Э. Н., Мосекилде Л., Стейниче Т., Кассем М.Объем ткани адипоцитов в костном мозге увеличивается с возрастом и у пациентов с остеопорозом. Биогеронтология (2001) 2: 165–71. DOI: 10.1023 / A: 1011513223894

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    9. Девлин MJ, Cloutier AM, Thomas NA, Panus DA, Lotinun S, Pinz I, et al. Ограничение калорийности приводит к высокому ожирению костного мозга и низкой костной массе у растущих мышей. J Bone Miner Res. (2010) 25: 2078–88. DOI: 10.1002 / jbmr.82

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    10.Такешита С., Фумото Т., Наое Ю., Икеда К. Возрастное адипогенез костного мозга связан с повышенной экспрессией RANKL. J Biol Chem. (2014) 289: 16699–710. DOI: 10.1074 / jbc.M114.547919

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    11. Гир Э.Б., Шен В., Стромайер Э., Пост К.Д., Фреда ПУ. Состав тела и маркеры риска сердечно-сосудистых заболеваний после ремиссии болезни Кушинга: проспективное исследование с использованием МРТ всего тела. Дж Клин Эндокринол Метаб . (2012) 97: 1702–11.DOI: 10.1210 / jc.2011-3123

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    12. Ботолин С., МакКейб Л.Р. Потеря костной массы и повышенное ожирение костей у мышей со спонтанным и фармакологически индуцированным диабетом. Эндокринология (2007) 148: 198–205. DOI: 10.1210 / en.2006-1006

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    13. Hardaway AL, Herroon MK, Rajagurubandara E, Podgorski I. Полученные из адипоцитов костного мозга CXCL1 и CXCL2 способствуют остеолизу при метастатическом раке простаты. Clin Exp Metastasis (2015) 32: 353–68. DOI: 10.1007 / s10585-015-9714-5

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    14. Темплтон З.С., Ли В. Р., Ван В., Розенберг-Хассон Ю., Аллури Р. В., Тамарезис Дж. С. и др. Колонизация клетками рака молочной железы ниши жировой ткани костного мозга человека. Неоплазия (2015) 17: 849–61. DOI: 10.1016 / j.neo.2015.11.005

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    15. Tavassoli M ed. Справочник по кроветворной микросреде. Клифтон, Нью-Джерси: Humana Press (1989).

    Google Scholar

    16. Кальво В., Флиднер Т.М., Хербст Э., Хугл Э., Брух С. Регенерация кроветворных органов после переливания аутологичных лейкоцитов у смертельно облученных собак. II. Распределение и клеточность костного мозга у облученных и переливаемых животных. Кровь (1976) 47: 593–601.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    18. Scheller EL, Doucette CR, Learman BS, Cawthorn WP, Khandaker S, Schell B, et al.Регион-специфические вариации свойств скелетных адипоцитов выявляют регулируемые и конститутивные жировые ткани костного мозга. Nat Commun. (2015) 6: 7808. DOI: 10.1038 / ncomms8808

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    19. Ambrosi TH, Scialdone A, Graja A, Gohlke S, Jank AM, Bocian C, et al. Накопление адипоцитов в костном мозге при ожирении и старении нарушает кроветворную и костную регенерацию на основе стволовых клеток. Стволовая клетка (2017) 20: 771–84.e6. DOI: 10.1016 / j.stem.2017.02.009

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    20. Баттула В.Л., Чен Й., Кабрейра М.Г., Руволо В., Ван З., Ма В. и др. Фактор роста соединительной ткани регулирует дифференцировку адипоцитов мезенхимальных стромальных клеток и способствует приживлению лейкозного костного мозга. Кровь (2013) 122: 357–66. DOI: 10.1182 / кровь-2012-06-437988

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    21. Акуне Т., Охба С., Камекура С., Ямагути М., Чунг У.И., Кубота Н. и др.Недостаточность PPAR-гамма усиливает остеогенез за счет образования остеобластов из предшественников костного мозга. Дж Клин Инвест . (2004) 113: 846–55. DOI: 10.1172 / JCI19900

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    23. Day TF, Guo X, Garrett-Beal L, Yang Y. Передача сигналов Wnt / бета-катенина в мезенхимальных предшественниках контролирует дифференцировку остеобластов и хондроцитов во время скелетогенеза позвоночных. Dev Cell (2005) 8: 739–50. DOI: 10.1016 / j.devcel.2005.03.016

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    25. Наттолл М.Э., Шах Ф., Сингх В., Томас-Порч К., Фрейзер Т., Гимбл Дж. М.. Адипоциты и регуляция ремоделирования костей: балансирующий акт. Кальциф Ткани Инт . (2014) 94: 78–87. DOI: 10.1007 / s00223-013-9807-6

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    26. Lassailly F, Foster K, Lopez-Onieva L, Currie E, Bonnet D. Мультимодальная визуализация выявляет структурную и функциональную гетерогенность в различных компартментах костного мозга: функциональные последствия для гемопоэтических стволовых клеток. Кровь (2013) 122: 1730–40. DOI: 10.1182 / кровь-2012-11-467498

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    27. Розен С. Дж., Акерт-Бикнелл С., Родригес Дж. П., Пино А. М.. Костный жир и микросреда костей: последствия для развития, функции и патологии. Crit Rev Eukaryot Gene Expr . (2009) 19: 109–24. DOI: 10.1615 / CritRevEukarGeneExpr.v19.i2.20

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    28.Герруахен Б.С., Аль-Хиджи I, Тебризи АР. Остеобластические и сосудистые эндотелиальные ниши, их контроль над нормальными гемопоэтическими стволовыми клетками и их влияние на развитие лейкемии. Stem Cells Int. (2011) 2011: 375857. DOI: 10.4061 / 2011/375857

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    29. Саркария С.М., Декер М., Динг Л. Микросреда костного мозга при нормальном и нарушенном кроветворении: возможности для регенеративной медицины и терапии. Bioessays (2018) 40: 3. DOI: 10.1002 / bies.201700190

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    30. Чжан Дж., Ню Ц., Йе Л., Хуанг Х., Хе Х, Тонг В.Г. и др. Идентификация ниши гемопоэтических стволовых клеток и контроль размера ниши. Nature (2003) 425: 836–41. DOI: 10.1038 / nature02041

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    31. Ким Дж. Й., Чой Дж. С., Сонг Ш., Им Дж. Э., Ким Дж. М., Ким К. и др. Фактор стволовых клеток — мощный фактор проницаемости эндотелия. Артериосклер Тромб Vasc Biol . (2014) 34: 1459–67. DOI: 10.1161 / ATVBAHA.114.303575

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    32. Tuljapurkar SR, McGuire TR, Brusnahan SK, Jackson JD, Garvin KL, Kessinger MA, et al. Изменения содержания жира в костном мозге человека, связанные с изменением количества гемопоэтических стволовых клеток и уровней цитокинов с возрастом. J Anat. (2011) 219: 574–81. DOI: 10.1111 / j.1469-7580.2011.01423.x

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    33.Роблес Х., Парк С., Джоэнс М.С., Фицпатрик ДжейДжей, Крафт С.С., Шеллер Э.Л. Характеристика ниши адипоцитов костного мозга с помощью трехмерной электронной микроскопии. Кость (2018). DOI: 10.1016 / j.bone.2018.01.020. [Epub перед печатью].

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    34. DiMascio L, Voermans C, Uqoezwa M, Duncan A, Lu D, Wu J, et al. Идентификация адипонектина как нового фактора роста гемопоэтических стволовых клеток. J Immunol. (2007) 178: 3511–20.DOI: 10.4049 / jimmunol.178.6.3511

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    35. Диас С.Ч., Ногейра-Педро А., Токуяма П.Й., Мартинс М.Н., Сегрето Х.Р., Бури М.В. и др. Синтетический фрагмент лептина увеличивает популяцию гемопоэтических стволовых клеток и улучшает их способность к приживлению. J Cell Biochem. (2015) 116: 1334–40. DOI: 10.1002 / jcb.25090

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    36. Беннетт Б.Д., Solar GP, Юань Дж.К., Матиас Дж., Томас Г.Р., Мэтьюз В.Роль лептина и его родственных рецепторов в кроветворении. Curr Biol. (1996) 6: 1170–80. DOI: 10.1016 / S0960-9822 (02) 70684-2

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    37. Умемото Ю., Цудзи К., Ян Ф.К., Эбихара Ю., Канеко А., Фурукава С. и др. Лептин стимулирует пролиферацию миелоцитарных и примитивных гемопоэтических клеток-предшественников мыши. Кровь (1997) 90: 3438–43.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    39.Симозато Т., Кинкаде П.В. Простагландин E (2) и фактор стволовых клеток могут доставлять противоположные сигналы предшественникам B-лимфоцитов. Cell Immunol. (1999) 198: 21–9. DOI: 10.1006 / cimm.1999.1575

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    40. Йокота Т., Мека С.С., Куро Т., Медина К.Л., Игараси Х., Такахаши М. и др. Адипонектин, продукт жировых клеток, влияет на самые ранние предшественники лимфоцитов в культурах костного мозга путем активации пути циклооксигеназа-простагландин в стромальных клетках. J Immunol. (2003) 171: 5091–9. DOI: 10.4049 / jimmunol.171.10.5091

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    41. Полони А., Маурици Г., Серрани Ф., Манчини С., Зингаретти М.С., Фронтини А. и др. Молекулярная и функциональная характеристика адипоцитов костного мозга человека. Exp Hematol. (2013) 41: 558–566.e2. DOI: 10.1016 / j.exphem.2013.02.005

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    42. Маэда К., Окубо К., Шимомура И., Фунахаси Т., Мацудзава И., Мацубара К.Клонирование кДНК и экспрессия нового специфического для жировой ткани коллагеноподобного фактора, apM1 (транскрипт гена 1, наиболее распространенный в жировой ткани). 1996. Biochem Biophys Res Commun . (2012) 425: 556–9. DOI: 10.1016 / j.bbrc.2012.08.023

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    43. Чжан Ю., Проенка Р., Маффей М., Бароне М., Леопольд Л., Фридман Дж. М.. Позиционное клонирование гена ожирения мыши и его человеческого гомолога. Nature (1994) 372: 425–32. DOI: 10.1038 / 372425a0

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    44.Лахарраг П., Ларруи Д., Фонтаниль А.М., Труэль Н., Кэмпфилд А., Тененбаум Р. и др. Высокая экспрессия лептина адипоцитами костного мозга человека в первичной культуре. Faseb J. (1998) 12: 747–52. DOI: 10.1096 / fasebj.12.9.747

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    45. Тарталья Л.А., Дембски М., Вен X, Дэн Н., Калпеппер Дж., Девос Р. и др. Идентификация и клонирование экспрессии рецептора лептина, OB-R. Cell (1995) 83: 1263–71. DOI: 10.1016 / 0092-8674 (95) -5

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    47. Тавассоли М, Маниатис А, Кросби WH. Индукция устойчивого кроветворения в жировом костном мозге. Кровь (1974) 43: 33–8.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    48. Naveiras O, Nardi V, Wenzel PL, Hauschka PV, Fahey F, Daley GQ. Адипоциты костного мозга как негативные регуляторы кроветворного микроокружения. Nature (2009) 460: 259–63. DOI: 10.1038 / природа08099

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    49. Лу В., Ван В., Ван С., Фэн Ю., Лю К. Росиглитазон способствует адипогенезу костного мозга, нарушая миелопоэз в условиях стресса. PLoS ONE (2016) 11: e0149543. DOI: 10.1371 / journal.pone.0149543

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    50. Ямадзаки К., Аллен Т.Д. Ультраструктурные и морфометрические изменения стромальной ткани костного мозга после облучения 7 Гр. Клетки крови (1991) 17: 527–49.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    52. Шпиндлер Т.Дж., Ценг А.В., Чжоу Х, Адамс ГБ. Адипоцитарные клетки увеличивают поддержку примитивных кроветворных клеток in vitro , но не оказывают никакого влияния на нишу костного мозга в гомеостатических условиях. Stem Cells Dev. (2014) 23: 434–41. DOI: 10.1089 / scd.2013.0227

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    53. Чжоу БО, Ю Х, Юэ Р., Чжао З., Риос Дж. Дж., Навейрас О. и др.Адипоциты костного мозга способствуют регенерации стволовых клеток и кроветворению, секретируя SCF. Nat Cell Biol. (2017) 19: 891–903. DOI: 10.1038 / ncb3570

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    54. Адлер Б.Дж., Грин Д.Е., Паньотти Г.М., Чан М.Э., Рубин СТ. Диета с высоким содержанием жиров быстро подавляет лимфопоэз B , нарушая поддерживающую способность ниши костного мозга. PLoS ONE (2014) 9: e. DOI: 10.1371 / journal.pone.00

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    55. Панг В.В., Прайс Е.А., Саху Д., Берман И., Мэлони В.Дж., Росси Д.Дж. и др. Гемопоэтические стволовые клетки костного мозга человека с возрастом увеличиваются по частоте и становятся миелоидными. Proc Natl Acad Sci USA . (2011) 108: 20012–7. DOI: 10.1073 / pnas.1116110108

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    56. Росси Д. Д., Брайдер Д., Зан Дж. М., Алениус Х., Сону Р., Уэйджерс А. Дж. И др.Внутренние изменения клеток лежат в основе старения гемопоэтических стволовых клеток. Proc Natl Acad Sci USA . (2005) 102: 9194–9. DOI: 10.1073 / pnas.0503280102

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    58. Kennedy DE, Knight KL. Ингибирование B лимфопоэза адипоцитами и продуцирующими ИЛ-1 миелоидными супрессорными клетками. J Immunol. (2015) 195: 2666–74. DOI: 10.4049 / jimmunol.1500957

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    59.Kennedy DE, Knight KL. Воспалительные изменения в микросреде костного мозга, связанные со снижением лимфопоэза B. J Immunol. (2017) 198: 3471–9. DOI: 10.4049 / jimmunol.1601643

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    60. Ванданмагсар Б., Йом Й.Х., Равуссин А., Галгани Дж. Э., Стадлер К., Майнатт Р. Л. и др. Инфламмасома NLRP3 провоцирует воспаление, вызванное ожирением, и инсулинорезистентность. Nat Med. (2011) 17: 179–88. DOI: 10,1038 / нм.2279

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    62. Youm YH, Kanneganti TD, Vandanmagsar B, Zhu X, Ravussin A, Adijiang A, et al. Инфламмасома Nlrp3 способствует возрастной гибели тимуса и иммунному старению. Сотовый представитель . (2012) 1: 56–68. DOI: 10.1016 / j.celrep.2011.11.005

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    63. Бейкер А.Х., Ву Т.Х., Болт А.М., Герстенфельд Л.С., Манн К.К., Шлезингер Дж. Дж. С обложки: трибутилолово изменяет микросреду костного мозга и подавляет развитие В-клеток. Toxicol Sci. (2017) 158: 63–75. DOI: 10.1093 / toxsci / kfx067

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    64. Schlezinger JJ, Jensen BA, Mann KK, Ryu HY, Sherr DH. Активирование рецептора, активируемого пролифератором пероксисом, гамма-опосредованная активация NF-каппа B и апоптоз в пре-B-клетках. Дж Иммунол . (2002) 169: 6831–41. DOI: 10.4049 / jimmunol.169.12.6831

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    65. Belaid-Choucair Z, Lepelletier Y, Poncin G, Thiry A, Humblet C, Maachi M, et al.Адипоциты костного мозга человека блокируют гранулопоэз за счет ингибирования колониестимулирующего фактора гранулоцитов, индуцированного нейропилином-1. стволовая клетка. (2008) 26: 1556–64. DOI: 10.1634 / стволовые клетки.2008-0068

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    66. Накамура М., Харигая К., Ватанабе Ю. Корреляция между производством колониестимулирующей активности (CSA) и превращением жировой ткани в линии преадипоцитов, полученных из костного мозга мыши (H-1 / A). Proc Soc Exp Biol Med .(1985) 179: 283–7. DOI: 10.3181 / 00379727-179-42097

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    69. Йокояма Т., Это Т., Китагава Х., Цукахара С., Каннан Ю. Миграция эритробластических островков в сторону синусоиды по мере созревания эритроидов в костном мозге крысы. Журнал Ветеринарной медицины . (2003) 65: 449–52. DOI: 10.1292 / jvms.65.449

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    71. Тавассоли М. Жировые клетки костного мозга. Гистохимическая идентификация лабильных и стабильных компонентов. Arch Pathol Lab Med. (1976) 100: 16–8.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    72. Суреш С., Кабан Альварес Дж., Ногучи, Коннектикут. Эритропоэтин устраняет повышенное ожирение костного мозга и изменяет костные характеристики у мышей с ожирением. В: 59 th Ежегодное собрание и выставка ASH . Атланта, Джорджия: Американское общество гематологов (2017). 3778 с.

    Google Scholar

    73. Коноплева М., Михаил А., Эстров З., Чжао С., Харрис Д., Санчес-Вильямс Г. и др.Экспрессия и функция изоформ рецептора лептина при миелолейкозе и миелодиспластических синдромах: пролиферативная и антиапоптотическая активность. Кровь (1999) 93: 1668–76.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    74. Табе Ю., Коноплева М., Манселл М.Ф., Марини ФК, Зомпетта С., Маккуин Т. и др. PML-RARalpha связан с индукцией рецептора лептина: роль адипоцитов, полученных из мезенхимальных стволовых клеток, в выживаемости APL-клеток. Кровь (2004) 103: 1815–22.DOI: 10.1182 / кровь-2003-03-0802

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    75. Бехан Дж. В., Юн Дж. П., Проектор М. П., Эхсанипур Е. А., Арутюнян А., Моисей А. С. и др. Адипоциты ухудшают лечение лейкемии у мышей. Cancer Res. (2009) 69: 7867–74. DOI: 10.1158 / 0008-5472.CAN-09-0800

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    76. Ehsanipour EA, Sheng X, Behan JW, Wang X, Butturini A, Avramis VI, et al. Адипоциты вызывают устойчивость лейкозных клеток к L-аспарагиназе через высвобождение глутамина. Cancer Res. (2013) 73: 2998–3006. DOI: 10.1158 / 0008-5472.CAN-12-4402

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    77. Шенг X, Туччи Дж., Парментье Дж. Х., Джи Л., Бехан Дж. В., Хейстеркамп Н. и др. Адипоциты вызывают устойчивость лейкозных клеток к даунорубицину через реакцию на окислительный стресс. Oncotarget (2016) 7: 73147–59. DOI: 10.18632 / oncotarget.12246

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    78. Форнари Ф.А., Рэндольф Дж. К., Ялович Дж. К., Ритке М.К., Гевирц Д.А.Вмешательство доксорубицина в раскручивание ДНК в клетках опухоли молочной железы MCF-7. Мол Фармакол . (1994) 45: 649–56.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    79. Tung S, Shi Y, Wong K, Zhu F, Gorczynski R, Laister RC, et al. PPARalpha и окисление жирных кислот опосредуют устойчивость к глюкокортикоидам при хроническом лимфолейкозе. Кровь (2013) 122: 969–80. DOI: 10.1182 / кровь-2013-03-489468

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    80.Шафат М.С., Эллерих Т., Мор С., Робинсон С.Д., Эдвардс Д.Р., Марлейн С.Р. и др. Лейкозные бласты программируют адипоциты костного мозга для создания проопухолевого микроокружения. Кровь (2017) 129: 1320–32. DOI: 10.1182 / кровь-2016-08-734798

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    81. Лу В., Вен В., Чжу К., Чжай Ю., Ван И, Лю Х и др. Маленькие адипоциты костного мозга предсказывают плохой прогноз при остром миелоидном лейкозе. Haematologica (2018) 103: e21–4.DOI: 10.3324 / haematol.2017.173492

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    82. Лу В., Ван И, Ли З, Чжу Б., Инь С., Лю Х. и др. Фактор дифференцировки роста 15 способствует ремоделированию адипоцитов костного мозга в ответ на рост лейкозных клеток. J Exp Clin Cancer Res . (2018) 37:66. DOI: 10.1186 / s13046-018-0738-y

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    83. Лю Х., Чжай Ю., Чжао В., Ван И, Лу В., Ян С. и др.Консолидационная химиотерапия предотвращает рецидив, косвенно регулируя адипогенез костного мозга у пациентов с острым миелоидным лейкозом. Cell Physiol Biochem. (2018) 45: 2389–400. DOI: 10.1159 / 000488225

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    84. Бойд А.Л., Рид Дж. К., Салчи К. Р., Аслостовар Л., Бенуа Ю. Д., Шаповалова З. и др. Острый миелоидный лейкоз нарушает эндогенный миелоэритропоэз, нарушая нишу адипоцитов в костном мозге. Nat Cell Biol. (2017) 19: 1336–47. DOI: 10.1038 / ncb3625

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    85. Caers J, Deleu S, Belaid Z, De Raeve H, Van Valckenborgh E, De Bruyne E, et al. Соседние адипоциты участвуют в микросреде костного мозга клеток множественной миеломы. Лейкемия (2007) 21: 1580–4. DOI: 10.1038 / sj.leu.2404658

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    86. Alexandrakis MG, Passam FH, Sfiridaki A, Pappa CA, Moschandrea JA, Kandidakis E, et al.Уровни лептина в сыворотке крови пациентов с множественной миеломой и его связь с ангиогенными и воспалительными цитокинами. Int J Biol Markers (2004) 19: 52–7. DOI: 10.1177 / 172460080401

    7

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    87. Кумар С., Грейпп П.Р., Хауг Дж., Клайн М., Чнг В.Дж., Блад Е. и др. Профиль экспрессии генов миеломных клеток при постановке диагноза может предсказать ответ на терапию комбинацией талидомида и дексаметазона. В: 47 th Ежегодное собрание и выставка ASH .Атланта, Джорджия: Американское общество гематологов (2005). 508 с.

    Google Scholar

    88. Лю З., Сюй Дж., Хэ Дж, Лю Х., Линь П., Ван Х и др. Зрелые адипоциты в костном мозге защищают клетки миеломы от химиотерапии за счет активации аутофагии. Oncotarget (2015) 6: 34329–41. DOI: 10.18632 / oncotarget.6020

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    89. Панг Дж., Ши К., Лю З., Хе Дж., Лю Х., Линь П. и др. Резистин вызывает множественную лекарственную устойчивость миеломы, ингибируя гибель клеток и повышая экспрессию переносчика ABC. Haematologica (2017) 102: 1273–80. DOI: 10.3324 / haematol.2016.154062

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    90. Fain JN, Cheema PS, Bahouth SW, Lloyd HM. Высвобождение резистина эксплантатами жировой ткани человека в первичной культуре. Biochem Biophys Res Commun. (2003) 300: 674–8. DOI: 10.1016 / S0006-291X (02) 02864-4

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    91. Шипунова И.Н., Петрова Т.В., Свинарева Д.А., Момотук К.С., Михайлова Е.А., Дризе Н.И.Изменения кроветворного микроокружения у пациентов с апластической анемией. Clin Transl Sci. (2009) 2: 67–74. DOI: 10.1111 / j.1752-8062.2008.00074.x

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    92. Chen YH, Yeh FL, Yeh SP, Ma HT, Hung SC, Hung MC и др. Репрессор транскрипции (MITR), взаимодействующий с фактором усиления миоцитов-2, является переключателем, который способствует остеогенезу и ингибирует адипогенез мезенхимальных стволовых клеток путем инактивации рецептора гамма-2, активируемого пролифератором пероксисом. Дж Биол Химия . (2011) 286: 10671–80. DOI: 10.1074 / jbc.M110.199612

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    93. Хошиба Т., Кавазо Н., Чен Г. Баланс остеогенной и адипогенной дифференцировки в мезенхимальных стволовых клетках человека с помощью матриц, имитирующих ступенчатое развитие ткани. Биоматериалы (2012) 33: 2025–31. DOI: 10.1016 / j.biomaterials.2011.11.061

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    94.Трипати Н.К., Сингх С.П., Нитьянанд С. Повышенная адипогенность мезенхимальных стволовых клеток костного мозга при апластической анемии. Stem Cells Int. (2014) 2014: 276862. DOI: 10.1155 / 2014/276862

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    95. Song Y, Li N, Liu Y, Fang B. Улучшение результатов у взрослых с апластической анемией, получавших триоксид мышьяка плюс циклоспорин. Br J Haematol . (2013) 160: 266–9. DOI: 10.1111 / bjh.12110

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    97.Wang HY, Ding TL, Xie Y, Xu XP, Yu L, Chen T. [Остеогенная и адипогенная дифференцировка мезенхимальных стволовых клеток костного мозга у пациентов с апластической анемией]. Чжунхуа Нэй Кэ За Чжи (2009) 48: 39–43.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    98. Zhao J, Wang C, Song Y, Fang B. Триоксид мышьяка и микроРНК-204 проявляют противоположные эффекты в регулировании адипогенной и остеогенной дифференцировки мезенхимальных стволовых клеток при апластической анемии. Acta Biochim Biophys Sin (2014) 46: 885–93.DOI: 10.1093 / abbs / gmu082

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    100. Чжан Н., Дай Ю.Л., Хуан Л.Ф., Лю В.Л. [Терапевтический эффект хлорида лития в сочетании с циклоспорином А на мышиной модели с апластической анемией]. Чжунго Ши Ян Сюэ Е Сюэ За Чжи . (2012) 20: 654–7.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    101. Цай Ф. Я., Келлер Г., Куо Ф. К., Вайс М., Чен Дж., Розенблатт М. и др. Ранний дефект кроветворения у мышей, лишенных фактора транскрипции GATA-2. Nature (1994) 371: 221–6. DOI: 10.1038 / 371221a0

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    102. Ling KW, Ottersbach K, van Hamburg JP, Oziemlak A, Tsai FY, Orkin SH, et al. GATA-2 играет две функционально разные роли в онтогенезе гемопоэтических стволовых клеток. J Exp Med . (2004) 200: 871–82. DOI: 10.1084 / jem.20031556

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    103. Родригес Н.П., Янзен В., Форкерт Р., Домбковски Д.М., Бойд А.С., Оркин С.Х. и др.Гаплонедостаточность GATA-2 нарушает гомеостаз гемопоэтических стволовых клеток у взрослых. Кровь (2005) 106: 477–84. DOI: 10.1182 / кровь-2004-08-2989

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    104. Fujimaki S, Harigae H, Sugawara T, Takasawa N, Sasaki T, Kaku M. Снижение экспрессии фактора транскрипции GATA-2 в гемопоэтических стволовых клетках у пациентов с апластической анемией. Br J Haematol . (2001) 113: 52–7. DOI: 10.1046 / j.1365-2141.2001.02736.х

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    105. Цзэн В., Чен Г., Каджигая С., Нуньес О., Чарроу А., Биллингс Е. М. и др. Профили экспрессии генов в клетках CD34 для выявления различий между пациентами с апластической анемией и здоровыми добровольцами. Кровь (2004) 103: 325–32. DOI: 10.1182 / кровь-2003-02-0490

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    107. Сюй И, Такахаши И, Ван И, Хама А., Нишио Н., Мурамацу Х и др.Подавление GATA-2 и сверхэкспрессия адипогенного гена PPARgamma в мезенхимальных стволовых клетках пациентов с апластической анемией. Exp Hematol. (2009) 37: 1393–9. DOI: 10.1016 / j.exphem.2009.09.005

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    108. Камата М., Окицу Ю., Фудзивара Т., Канехира М., Накадзима С., Такахаши Т. и др. GATA2 регулирует дифференцировку мезенхимальных стволовых клеток костного мозга. Haematologica (2014) 99: 1686–96.DOI: 10.3324 / haematol.2014.105692

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Костный мозг — wikidoc

    Главный редактор: C. Майкл Гибсон, M.S., M.D. [1]

    Обзор

    Костный мозг (или medulla ossea ) — это мягкие ткани, находящиеся во внутренней полости костей. У взрослых костный мозг в крупных костях производит новые клетки крови. Он составляет 4% [1] от общей массы тела, т.е.е. примерно 2,6 кг (5,7 фунта) у взрослых.

    Анатомия

    Типы костного мозга

    Существует два типа костного мозга: красный мозг (состоящий в основном из миелоидной ткани) и желтый костный мозг (состоящий в основном из жировых клеток). Красные кровяные тельца, тромбоциты и большинство лейкоцитов возникают в красном костном мозге; некоторые лейкоциты развиваются в желтом костном мозге.

    Оба типа костного мозга содержат многочисленные кровеносные сосуды и капилляры.

    При рождении весь костный мозг красный.С возрастом он все больше и больше переходит в желтый тип. Около половины костного мозга красного цвета. [1] Красный костный мозг находится в основном в плоских костях, таких как бедренная кость, грудная кость, череп, ребра, позвонки и лопатки, а также в губчатом («губчатом») материале на проксимальных концах длинных кости бедра и плечевой кости. Желтый костный мозг находится во внутренней полости средней части длинных костей.

    В случае сильной кровопотери организм может преобразовать желтый костный мозг обратно в красный, чтобы увеличить производство клеток крови.

    Строма

    Строма костного мозга — это вся ткань, которая не участвует непосредственно в основной функции кроветворения. Сюда относится желтый костный мозг, который составляет большую часть стромы костного мозга в дополнение к стромальным клеткам, расположенным в красном костном мозге.

    Тем не менее, строма косвенно участвует в кроветворении, поскольку она обеспечивает кроветворное микроокружение , которое облегчает кроветворение паренхиматозными клетками.Например, они генерируют колониестимулирующие факторы, влияющие на кроветворение.

    Клетки, составляющие строму костного мозга:

    Макрофаги вносят особый вклад в производство красных кровяных телец. Они поставляют железо для производства гемоглобина.

    Барьер костного мозга

    Кровеносные сосуды представляют собой барьер, препятствующий выходу незрелых клеток крови из костного мозга. Только зрелые клетки крови содержат мембранные белки, необходимые для присоединения к эндотелию кровеносных сосудов и прохождения через него.

    Гематопоэтические стволовые клетки могут также преодолевать барьер костного мозга и, таким образом, могут быть получены из крови.

    Стволовые клетки

    Строма костного мозга содержит мезенхимальных стволовых клеток (также называемых стромальными клетками костного мозга ). Эти клетки представляют собой мультипотентные стволовые клетки, которые могут дифференцироваться в различные типы клеток. Типы клеток, в которые МСК дифференцируются in vitro или in vivo, включают остеобласты, хондроциты, миоциты, адипоциты и, как описано недавно, клетки бета-панкреатических островков.Они также могут трансдифференцироваться в нейрональные клетки.

    Отделение

    В костном мозге существует биологическая компартментализация, заключающаяся в том, что определенные типы клеток имеют тенденцию к агрегации в определенных областях. Например, эритроциты, макрофаги и их предшественники имеют тенденцию собираться вокруг кровеносных сосудов, в то время как гранулоциты собираются на границах костного мозга.

    Типы стволовых клеток

    Костный мозг содержит три типа стволовых клеток: [2]

    Заболевания костного мозга

    Щелкните здесь, чтобы узнать больше о заболеваниях костного мозга.

    Нормальная структура костного мозга может быть нарушена злокачественными новообразованиями или инфекциями, такими как туберкулез, что приводит к снижению выработки клеток крови и тромбоцитов. Кроме того, может возникнуть рак гематологических клеток-предшественников в костном мозге; это лейкемии.

    Для диагностики заболеваний костного мозга иногда проводится его аспирация. Обычно это связано с использованием полой иглы для взятия образца красного костного мозга из гребня подвздошной кости под общей или местной анестезией.Среднее количество клеток в кости ноги — 4410783 00000.

    Воздействие радиации или химиотерапии убьет многие быстро делящиеся клетки костного мозга и, следовательно, приведет к подавлению иммунной системы. Многие симптомы лучевой болезни возникают из-за повреждения клеток костного мозга.

    Экспертиза

    Исследование костного мозга — это патологический анализ образцов костного мозга, полученных при биопсии костного мозга и аспирации костного мозга .Исследование костного мозга используется для диагностики ряда состояний, включая лейкоз, множественную миелому, анемию и панцитопению. Костный мозг производит клеточные элементы крови, включая тромбоциты, эритроциты и лейкоциты. Хотя много информации можно получить, исследуя саму кровь (взятую из вены путем флеботомии), иногда необходимо исследовать источник клеток крови в костном мозге, чтобы получить больше информации о кроветворении; это роль аспирации и биопсии костного мозга.

    (Изображения, представленные ниже, любезно предоставлены доктором медицины Мелихом Актаном, Стамбульским медицинским факультетом, Турция, и Университетом Киото, Япония, и больницей Universitario La Fe Servicio Hematologia)

    • Аспирация костного мозга при множественной миеломе

    • Биопсия костного мозга при апластической анемии

    • Биопсия костного мозга при множественной миеломе

    • Костный мозг при идиопатическом миелофиброзе

    • Костный мозг при мегалобластной анемии

    • Костный мозг при мегалобластной анемии

    • Костный мозг при множественной миеломе

    • Костный мозг при множественной миеломе

    Донорство и трансплантация костного мозга

    Можно взять гемопоэтические стволовые клетки у одного человека и затем влить их другому человеку (аллогенный) или тому же человеку в более позднее время (аутологичный).Если донор и реципиент совместимы, эти инфузированные клетки затем отправятся в костный мозг и инициируют производство клеток крови.

    Трансплантация от одного человека к другому проводится в тяжелых случаях заболевания костного мозга. Костный мозг пациента сначала убивают лекарствами или радиацией, а затем вводят новые стволовые клетки.

    Перед лучевой терапией или химиотерапией в случаях рака некоторые из гемопоэтических стволовых клеток пациента иногда собирают, а затем вводят обратно, когда терапия завершается, чтобы восстановить иммунную систему.

    Сбор урожая

    Стволовые клетки собирают непосредственно из красного костного мозга в гребне подвздошной кости, обычно под общим наркозом. Вопреки распространенному мнению, это малоинвазивная амбулаторная процедура, доставляющая лишь незначительный дискомфорт. Другой вариант — вводить определенные лекарства, которые стимулируют выброс стволовых клеток из костного мозга в циркулирующую кровь. В руку донора вводится капельница, и стволовые клетки отфильтровываются из крови. Процедура аналогична сдаче крови или тромбоцитов.

    Его также можно извлечь из грудины. Большеберцовая кость может показаться хорошим источником, поскольку она очень поверхностна. Однако, за исключением детей, этот костный мозг не содержит сколько-нибудь значительного количества красного костного мозга, а содержит только желтый костный мозг. [1]

    У новорожденных стволовые клетки могут быть извлечены из пуповины.

    Костный мозг: метастатическая аденокарцинома

    Костный мозг как продукт питания

    Костный мозг, который когда-то использовался в различных препаратах, включая пеммикан, в Америке в последнее время утратил популярность в качестве продукта питания.Сейчас его обычно используют только в качестве приправы для супов и соусов, хотя блюда с неповрежденным костным мозгом все еще можно найти в некоторых европейских ресторанах. Костный мозг является источником белка и высоким содержанием мононенасыщенных жиров. Эти жиры, как известно, снижают уровень холестерина ЛПНП, что приводит к снижению риска сердечно-сосудистых заболеваний, что побуждает некоторых делать костный мозг одним из основных продуктов питания. Фактические последствия для здоровья от добавления костного мозга в рацион остаются неясными.

    Список литературы

    1. 1.0 1,1 1,2 Четвертый семестр медицинские лекции в Уппсальском университете 2008 г. Лейф Янссон
    2. Рафаэль Рубин и Дэвид С. Страйер (2007). Патология Рубина: клинико-патологические основы медицины . Липпинкотт Уильямс и Уилкинс. п. 90. ISBN 0781795168.

    См. Также

    Внешние ссылки

    Шаблон: Лимфатическая система. Шаблон: Кость и хрящ

    ар: نقي bs: Koštana srž ca: Medul·la òssia cs: Kostní dřeň da: Knoglemarv de: Knochenmark et: Luuüdi eo: Остмедоло hr: Koštana srž id: Sumsum Tulang это: Midollo osseo он: מוח עצם la: Medulla ossium lt: Raudonieji kaulų čiulpai мк: Коскена срж nl: Beenmerg нет: Benmarg nn: Beinmerg sk: Kostná dreň sr: Коштана срж su: Sungsum tulang fi: Luuydin sv: Benmärg та: எலும்பு மச்சை yi: מארך ביין


    Шаблон: WH Шаблон: WS

    .
    Leave a Reply

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.

    2022 © Все права защищены.