Knoglemarv - Bone marrow
| Knoglemarv | |
|---|---|
.jpg) En del af knoglemarvsvæv
( preussisk blåfarvet ) | |
| detaljer | |
| System | Hæmatopoietisk system Immunsystem Lymfesystem |
| Identifikatorer | |
| Latin | Medulla ossium |
| MeSH | D001853 |
| TA98 | A13.1.01.001 |
| TA2 | 388 |
| FMA | 9608 |
| Anatomisk terminologi | |
Knoglemarv er et halvfast væv, der findes i de svampede (også kendt som kræftfremkaldende) dele af knogler . Hos fugle og pattedyr er knoglemarv det primære sted for produktion af nye blodlegemer (eller hæmatopoiesis ). Det består af hæmatopoietiske celler , marvfedtvæv og understøttende stromaceller . Hos voksne mennesker er knoglemarv primært placeret i ribbenene , ryghvirvlerne , brystbenet og knoglerne i bækkenet . Knoglemarv udgør cirka 5% af den samlede kropsmasse hos raske voksne mennesker, således at en mand, der vejer 73 kg (161 lbs), vil have omkring 3,7 kg (8 lbs) knoglemarv.
Menneskemarv producerer cirka 500 milliarder blodlegemer om dagen, som slutter sig til den systemiske cirkulation via permeable vaskulatur -sinusoider i medullærhulen . Alle typer hæmatopoietiske celler, herunder både myeloid og lymfoide slægter , dannes i knoglemarv; lymfoide celler skal imidlertid migrere til andre lymfoide organer (f.eks. thymus ) for at fuldføre modning.
Knoglemarvstransplantationer kan udføres for at behandle alvorlige sygdomme i knoglemarven, herunder visse former for kræft, såsom leukæmi . Flere typer stamceller er relateret til knoglemarv. Hæmatopoietiske stamceller i knoglemarven kan give anledning til hæmatopoietiske slægtceller, og mesenkymale stamceller , som kan isoleres fra den primære kultur af knoglemarvstroma, kan give anledning til knogle , fedt og bruskvæv .
Struktur
Sammensætningen af marv er dynamisk, da blandingen af cellulære og ikke-cellulære komponenter (bindevæv) skifter med alderen og som reaktion på systemiske faktorer. Hos mennesker er margen i daglig tale karakteriseret som "rød" eller "gul" marv ( latin : henholdsvis medulla ossium rubra , latin : medulla ossium flava ) afhængigt af forekomsten af hæmatopoietiske celler vs fedtceller . Selvom de præcise mekanismer, der ligger til grund for marvregulering, ikke forstås, sker kompositionsændringer i henhold til stereotype mønstre. For eksempel indeholder et nyfødt barns knogler udelukkende hæmatopoietisk aktiv "rød" marv, og der er en progressiv omdannelse til "gul" marv med alderen. Hos voksne findes rødmarg hovedsageligt i det centrale skelet , såsom bækkenet , brystbenet , kranium , ribben , hvirvler og scapulae , og findes variabelt i de proksimale epifysiske ender af lange knogler såsom lårbenet og humerus . I tilfælde af kronisk hypoksi kan kroppen omdanne gul marv tilbage til rød marv for at øge produktionen af blodlegemer.
Hæmatopoietiske komponenter
På celleniveau omfatter den vigtigste funktionelle komponent i knoglemarv stamcellerne, der er bestemt til at modnes til blod og lymfoide celler. Menneskemarv producerer cirka 500 milliarder blodlegemer om dagen. Marv indeholder hæmatopoietiske stamceller, der giver anledning til de tre klasser af blodlegemer, der findes i omløb: hvide blodlegemer (leukocytter), røde blodlegemer (erytrocytter) og blodplader (trombocytter).
| Gruppe | Celletype | Gennemsnitlig brøkdel |
henvisning rækkevidde |
|---|---|---|---|
|
Myelopoietiske celler |
Myeloblaster | 0,9 | 0,2–1,5 |
| Promyelocytter | 3,3% | 2.1–4.1 | |
| Neutrofile myelocytter | 12,7% | 8.2–15.7 | |
| Eosinofile myelocytter | 0,8% | 0,2–1,3 | |
| Neutrofile metamyelocytter | 15,9% | 9,6–24,6 | |
| Eosinofile metamyelocytter | 1,2% | 0,4–2,2 | |
| Neutrofile båndceller | 12,4% | 9.5–15.3 | |
| Eosinofile båndceller | 0,9% | 0,2–2,4 | |
| Segmenterede neutrofiler | 7,4% | 6,0–12,0 | |
| Segmenterede eosinofiler | 0,5% | 0,0–1,3 | |
| Segmenterede basofiler og mastceller | 0,1% | 0,0–0,2 | |
|
Erytropoietiske celler |
Pronormoblaster | 0,6% | 0,2–1,3 |
| Basofile normoblaster | 1,4% | 0,5–2,4 | |
| Polykromatiske normoblaster | 21,6% | 17.9–29.2 | |
| Ortokromatisk normoblast | 2,0% | 0,4–4,6 | |
| Andre celle typer |
Megakaryocytter | <0,1% | 0,0-0,4 |
| Plasmaceller | 1,3% | 0,4-3,9 | |
| Retikulære celler | 0,3% | 0,0-0,9 | |
| Lymfocytter | 16,2% | 11.1-23.2 | |
| Monocytter | 0,3% | 0,0-0,8 |
Stroma
Den stroma af knoglemarven omfatter alle væv ikke direkte involveret i marven primære funktion af hæmatopoiese . Stromale celler kan være indirekte involveret i hæmatopoiesis, hvilket giver et mikromiljø, der påvirker funktionen og differentieringen af hæmatopoietiske celler. For eksempel genererer de kolonistimulerende faktorer , som har en betydelig effekt på hæmatopoiesis . Celletyper, der udgør knoglemarvsstroma, omfatter:
- fibroblaster ( retikulært bindevæv )
- makrofager , som især bidrager til produktionen af røde blodlegemer , da de leverer jern til hæmoglobinproduktion .
- fedtceller (fedtceller)
- osteoblaster (syntetiserer knogle)
- osteoklaster (resorber knogle)
- endotelceller , som danner sinusoiderne . Disse stammer fra endotelstamceller , som også findes i knoglemarven.
Fungere
Mesenkymale stamceller
Knoglemarvstroma indeholder mesenkymale stamceller (MSC'er), som også er kendt som marvstromaceller. Disse er multipotente stamceller, der kan differentiere sig til en række celletyper. MSC'er har vist sig at differentiere, in vitro eller in vivo , til osteoblaster , chondrocytter , myocytter , marvadipocytter og celler i beta-bugspytkirtlen .
Knoglemarvsbarriere
De blodkar i knoglemarven udgøre en hindring, inhibering umodne blodlegemer i at forlade marv. Kun modne blodlegemer indeholder de membranproteiner , såsom aquaporin og glycophorin , der skal bindes til og passere blodkarets endotel . Hæmatopoietiske stamceller kan også krydse knoglemarvsbarrieren og kan derfor høstes fra blod.
Lymfatisk rolle
Den røde knoglemarv er et centralt element i lymfesystemet , idet det er et af de primære lymfoide organer, der genererer lymfocytter fra umodne hæmatopoietiske stamceller . Knoglemarven og thymus udgør det primære lymfoide væv, der er involveret i produktionen og tidlig selektion af lymfocytter. Endvidere knoglemarv udfører en ventil til lignende funktion forhindre tilbagestrømning af lymfevæske i lymfesystemet.
Opdeling
Biologisk opdeling er tydelig i knoglemarven, idet visse celletyper har tendens til at aggregeres i bestemte områder. For eksempel har erytrocytter , makrofager og deres forstadier en tendens til at samle sig omkring blodkar , mens granulocytter samler sig ved grænserne af knoglemarven.
Som mad
Dyr knoglemarv er blevet brugt i køkkenet verden over i årtusinder, såsom den berømte Milanese Ossobuco .
Klinisk betydning
Sygdom
Den normale knoglemarvsarkitektur kan blive beskadiget eller fortrængt af aplastisk anæmi , maligniteter såsom myelomatose eller infektioner såsom tuberkulose , hvilket kan føre til et fald i produktionen af blodlegemer og blodplader. Knoglemarven kan også påvirkes af forskellige former for leukæmi , som angriber dets hæmatologiske stamceller. Desuden vil udsættelse for stråling eller kemoterapi dræbe mange af knoglemarvs hurtigt delende celler og vil derfor resultere i et deprimeret immunsystem . Mange af symptomerne på strålingsforgiftning skyldes skader, der opstår ved knoglemarvscellerne.
For at diagnosticere sygdomme, der involverer knoglemarven, udføres undertiden en knoglemarvsaspiration . Dette indebærer typisk at bruge en hul nål til at erhverve en prøve af rødt knoglemarv fra iliums kam under generel eller lokalbedøvelse .
Anvendelse af stamceller i terapi
Knoglemarvsafledte stamceller har en bred vifte af anvendelser inden for regenerativ medicin.
Billeddannelse
Medicinsk billeddannelse kan give en begrænset mængde information om knoglemarv. Almindelige filmrøntgenstråler passerer gennem blødt væv såsom marv og giver ikke visualisering, selvom eventuelle ændringer i strukturen af den tilhørende knogle kan påvises. CT -billeddannelse har noget bedre kapacitet til at vurdere knoglemarvshulrum, dog med lav følsomhed og specificitet. For eksempel er normal fed "gul" marv i voksne lange knogler med lav densitet (-30 til -100 Hounsfield -enheder) mellem subkutant fedt og blødt væv. Væv med forøget cellesammensætning, såsom normal "rød" marv eller kræftceller i medullærhulen, vil måle variabelt højere i densitet.
MR er mere følsom og specifik til vurdering af knoglesammensætning. MR gør det muligt at vurdere den gennemsnitlige molekylære sammensætning af bløde væv og giver dermed information om det relative fedtindhold i marv. Hos voksne mennesker er "gul" fed marv det dominerende væv i knogler, især i det (perifere) appendikulære skelet . Fordi fedtmolekyler har en høj T1-afslapningsevne , viser T1-vægtede billeddannelsessekvenser "gul" fedtmarv som lys (hyperintensiv). Desuden mister normal fedtmarv signal om fedtmætningssekvenser i et lignende mønster som subkutant fedt.
Når "gul" fed marv bliver erstattet af væv med mere cellulær sammensætning, er denne ændring tydelig som nedsat lysstyrke på T1-vægtede sekvenser. Både normale "røde" marv og patologiske marvlæsioner (såsom kræft) er mørkere end "gule" marv på T1-vægtssekvenser, selv om de ofte kan skelnes ved sammenligning med MR-signalintensiteten af tilstødende bløde væv. Normal "rød" marv er typisk ækvivalent eller lysere end skeletmuskulatur eller intervertebral disk på T1-vægtede sekvenser.
Fed marvændring, det omvendte ved rødmarvshyperplasi , kan forekomme ved normal ældning, selvom det også kan ses med visse behandlinger såsom strålebehandling . Diffus marv T1 hypointensitet uden kontrastforbedring eller kortikal diskontinuitet tyder på omdannelse af rød marv eller myelofibrose . Falsk normal marv på T1 kan ses med diffust myelomatose eller leukæmisk infiltration, når forholdet mellem vand og fedt ikke er tilstrækkeligt ændret, som det kan ses med tumorer af lavere kvalitet eller tidligere i sygdomsprocessen.
Histologi
Knoglemarvsundersøgelse er den patologiske analyse af prøver af knoglemarv opnået via biopsi og knoglemarvsaspiration. Knoglemarvsundersøgelse bruges til at diagnosticere en række tilstande, herunder leukæmi, myelomatose, anæmi og pancytopeni . Knoglemarven producerer blodets cellulære elementer, herunder blodplader , røde blodlegemer og hvide blodlegemer . Selvom mange oplysninger kan indsamles ved at teste selve blodet (hentet fra en vene ved flebotomi ), er det undertiden nødvendigt at undersøge kilden til blodcellerne i knoglemarven for at få mere information om hæmatopoiesis; dette er rollen som knoglemarvsaspiration og biopsi.
Forholdet mellem myeloide serier og erythroidceller er relevant for knoglemarvsfunktion og også for sygdomme i knoglemarv og perifert blod , såsom leukæmi og anæmi. Det normale myeloide-til-erythroid-forhold er omkring 3: 1; dette forhold kan stige i myelogene leukæmier , fald i polycytemier og vende tilbage i tilfælde af thalassæmi .
Donation og transplantation
Ved en knoglemarvstransplantation fjernes hæmatopoietiske stamceller fra en person og infunderes i en anden person ( allogen ) eller i den samme person på et senere tidspunkt ( autolog ). Hvis donor og modtager er kompatible, vil disse infunderede celler derefter rejse til knoglemarven og starte blodcelleproduktion. Transplantation fra en person til en anden udføres til behandling af alvorlige knoglemarvssygdomme, såsom medfødte defekter, autoimmune sygdomme eller maligniteter. Patientens egen marv dræbes først med medicin eller stråling , og derefter introduceres de nye stamceller. Inden strålebehandling eller kemoterapi i tilfælde af kræft høstes nogle af patientens hæmatopoietiske stamceller undertiden og infunderes senere, når behandlingen er færdig for at genoprette immunsystemet.
Knoglemarvsstamceller kan induceres til at blive neurale celler til behandling af neurologiske sygdomme og kan også potentielt bruges til behandling af andre sygdomme, såsom inflammatorisk tarmsygdom . I 2013, efter et klinisk forsøg, foreslog forskere, at knoglemarvstransplantation kunne bruges til behandling af HIV i forbindelse med antiretrovirale lægemidler; det blev imidlertid senere konstateret, at hiv forblev i testpersonernes kroppe.
Høstning
Stamcellerne høstes typisk direkte fra den røde marv i iliacekammen , ofte under generel anæstesi . Proceduren er minimalt invasiv og kræver ikke sting bagefter. Afhængig af donors helbred og reaktion på proceduren kan den egentlige høst være en ambulant procedure eller kan kræve 1-2 dages genopretning på hospitalet.
En anden mulighed er at administrere visse lægemidler, der stimulerer frigivelse af stamceller fra knoglemarven til cirkulerende blod. Et intravenøst kateter indsættes i donorens arm, og stamcellerne filtreres derefter ud af blodet. Denne procedure ligner den, der bruges ved blod- eller trombocytdonation. Hos voksne kan knoglemarv også tages fra brystbenet , mens skinnebenet ofte bruges, når der tages prøver fra spædbørn. Hos nyfødte kan stamceller hentes fra navlestrengen .
Fossil rekord
Den tidligste forstenede tegn på knoglemarv blev opdaget i 2014 i Eusthenopteron , en lap-finner fisk som levede i Devon periode ca. 370 millioner år siden. Forskere fra Uppsala University og European Synchrotron Radiation Facility brugte røntgensynkrotronmikrotomografi til at studere det fossiliserede indre af skeletets humerus og fandt organiserede rørformede strukturer, der ligner moderne hvirveldyrs knoglemarv. Eusthenopteron er nært beslægtet med de tidlige tetrapoder , der i sidste ende udviklede sig til nutidens pattedyr og firben i land.
Se også
- National Marrow Donor Program , en nonprofit organisation, der driver et register over frivillige hæmatopoietiske celledonorer og navlestrengsblodsenheder i USA
- Gift of Life Marrow Registry , et amerikansk knoglemarvstransplantationsregister
Referencer
Yderligere læsning
- Nature Bone Marrow Transplantation ( Nature Publishing Group ) - videnskabeligt tidsskrift med artikler om knoglemarvsbiologi og klinisk anvendelse.
- Cooper, B (2011). "Oprindelsen af knoglemarv som vores blods såbed: fra antikken til Osler 'tid" . Baylor University Medical Center Proceedings . 24 (2): 115–8. doi : 10.1080/08998280.2011.11928697 . PMC 3069519 . PMID 21566758 .
- Wang J, Liu X, Lu H, Jiang C, Cui X, Yu L, Fu X, Li Q, Wang J (2015). "CXCR4 (+) CD45 (-) BMMNC-subpopulation er bedre end ufraktionerede BMMNC'er til beskyttelse efter iskæmisk slagtilfælde hos mus" . Brain Behav. Immun . 45 : 98–108. doi : 10.1016/j.bbi.2014.12.015 . PMC 4342301 . PMID 25526817 .