Krwiotworzenie (Hematopoeza)

Transkrypt

1 Krwiotworzenie (Hematopoeza)

2 Zgadnienia Rozwój układu krwiotwórczego Szpik kostny jako główny narząd krwiotwórczy Metody badania szpiku Krwiotwórcze komórki macierzyste (KKM) Regulacja krwiotworzenia Przeszczepianie komórek krwiotwórczych

3 Skróty KKM krwiotwórcza komórka macierzysta KKU krwiotwórcza komórka ukierunkowana (progenitorowa) CSF colony stimulating factor CFU colony forming unit BFU burst forming unit

4 Krwiotwórcze komórki macierzyste (KKM) i ukierunkowane (KKU) KKM posiada zdolność do samoodnawiania i rożnicowania się we wszystkie linie hematopotyczne i limfopopetyczne. KKU posiada zdolność do tworzenia klonu komórek potomnych lecz traci już zdolność do samoodnawiania

5 Rozwój układu krwiotwórczego Krwiotwórcze Komórki Macierzyste (KKM) przemieszczają się podczas embriogenezy pomiędzy różnymi obszarami zarodka/płodu wykazującymi aktywność krwiotwórczą w poszukiwaniu ostatecznego miejsca ich przeznaczenia, jakim jest szpik kostny.

6

7 Szpik kostny jako główny narząd krwiotwórczy u ssaków Szpik kostny jest głównym narządem krwiotwórczym po porodzie. W niektórych stanach patologicznych hematopoeza może pojawić się również w tych narządach, w których miała miejsce podczas rozwoju płodowego (np. w wątrobie). Ryby (nerka), Żaba (watroba)

8 Szpik kostny jest głównym narządem krwiotwórczym - szpik czerwony (aktywny), - szpik żółty (tkanka tłuszczowa) Szpik kostny produkuje dziennie 2 x erytrocytów oraz leukocytów

9 SDF-1 (stromal derived factor-1) - chemokina wiążąca się z receptorem CXCR4. - Myszy z knock-outem SDF-1 lub CXCR4 giną wewnątrzmacicznie i nie wytwarzają prawidłowego szpiku kostnego - SDF-1 jest głównym chemoatraktantem dla KKM CXCR4 + KKM CXCR4 + KKM Marrow colonization Transplantation

10 OŚ CXCR4-SDF-1 SDF-1 CXCR4 Adhesion Fak Paxillin p130 CAS PI-3K AKT IkB NF-kB MEK MAPK p42/44 Jak, Tyk Phosphatases SHIP 1 SHIP 2 CD45 NF-kB Elk-1 STAT Efekty biologiczne

11 Nisza Krwiotwórcza: Wyspecjalizowany obszar mikrośrodowiska potrzebny dla prawidłowego funkcjonowania KKM czyli jej samoodnowy lub rożnicowania. - Kostna - Naczyniowa

12 PODZIAŁ KKM SYMETRYCZNY NIESYMETRYCZNY

13 Regulacja krwiotworzenia

14 KL Kit Ligand c-kit receptor - Czynnik wzrostowy wielu tkanek - Brak KL lub c-kit receptora anemia, bielactwo, zaburzenia płodności - Stymuluje wczesne etapy hematopoezy - Aktywuje komórki tuczne..

15 Erytropoetyna - Wydzielana w nerkach - Regulowana przez niedotlenienie (hipoksję) - Niezbędna do produkcji/wytwarzania krwinek czerwonych

16 Trombopoetyna - Wydzielana w wątrobie, nerkach i śledzionie - Regulowana przez liczbę/masę płytek we krwi - Stymuluje megakriopoezę/trombopoezę - Odpowiedzialna za 80% produkcji płytek

17 G-CSF Granulocyte colony stimulating factor - Cytokina stymulująca produkcję leukocytów obojętnochłonnych (granulocytów) - Działa na poziomie komórki CFU-GM, CFU-G - Stosowany w klinice do mobilizacji KKM oraz stymulacji odnowy granulopoezy

18 Metody Izolacji KKM

19 FENOTYP KKM - CD34 + CD133 + CXCR4 + Lin - CD45 + (człowiek) - Sca-1 + CD133 + CXCR4 + Lin - CD45 + (mysz) - Słabo barwi się Hoechst33342 (wiąże się z DNA), Rhodamina123 (barwnik usuwany przez komórkę) oraz Pyronina Y (wiąże się z mrna) - Posiada wysoką aktywność dehydrogenazy aldehydowej

20 MARKERY KKM CD34 C-KIT CD133 CXCR4

21 FACS sorter Sorter Komórek Aria Sorter Komórek (MoFlo)

22 Metody badania szpiku kostnego Szpik kostny oceniany może być za pomocą różnych metod - Pośrednio (jego czynność - obraz krwi obwodowej) - Bezpośrednio -Rozmaz -Trepanobiopsja -Testy klonogenne - Badania chromosomalne/molekularne itd.

23

24

25

26 Metody badania KKM Ocena liczby KKM (np. komorek CD34 + lub CD133 + ) za pomocą cytometru przepływowego (fenotyp) Ocena czynnościowa KKM - przeszczep - kliniczna (pacjenci) - doświadczalna (myszy)

27 Sprawdzenie potencjału KKM człowieka Ksenotransplanty KKM Myszy z brakiem odporności SCID, NOD/SCID, RAGnull Wykazanie chimeryzmu po przeszczepie (obecność ludzkich komórek u myszy) KKM Wykazanie chimeryzmu po przeszczepie (obecność ludzkich komórek u owcy) Płody owcy

28 Metody badania KKU Ocena liczby KKU za pomocą cytometru przepływowego (fenotyp) Testy klonogenne (czynnościowe) in vitro KKU kolonie

29 Badanie klonogenności Cytokiny + Czynniki Wzrostowe kolonie

30 KKM Kit ligand (KL), Interleukina-1, Interleukina-3, Angiopoetyna-1, Trombopoetyna Kit ligand (KL) Kit ligand (KL) Erytropoetyna Erytropoeza Kit Ligand (KL) Trombopoetyna Megakariopoeza Interleukina-3 (IL-3) GM-CSF G-CSF granulocyty M-CSF monocyty IL-5 eozynofile IL-4 bazofile Mielopoeza

31 Burst Forming Unit of Erythroblasts (BFU-E)

32 Colony Forming Unit of Granulocyte-Macrophages (CFU-GM)

33 Colony Forming Unit of Megakaryocytes (CFU-Meg)

34 KKM IL-7 Kit ligand (KL), Interleukina-1 (IL-1), Interleukina-3 (IL-3), Angiopoetyna-1, trombopoetyna IL-7 IL-2 T limfocyty IL-7 IL-15 Komórki NK IL-7 IL-4 B limfocyty

35 Przeszczep krwiotwórczy

36 Homing - Mobilizacja KKM CXCR4 SDF-1 SDF-1 KKM CXCR4 Szpik Podścielisko

37 Wszczepienie - Homing Cy/TBI KKM CXCR4 SDF-1 SDF-1 KKM CXCR4 SDF-1

38 Mechanizm wszczepienia Po podaniu pajcentowi dożylnie KKM odpowiadają na gradient SDF-1, który ulega zwiększonej ekspresji w szpiku Przylegają do śródbłonka naczyń w szpiku Wydzielają metaloproteinazy, które umożliwiają im penetrację przez błonę podstawną śródbłonka Osiedlają się w niszach krwiotwórczych

39 Szpik Kostny

40 Mobilizacja G-CSF KKM CXCR4 SDF-1 SDF-1 KKM CXCR4 Szpik Podścielisko SDF-1 Proteazy

41 Krew Mobilizowana

42 Krew Pępowinowa

43 Nieproszeni goście w szpiku kostnym przerzuty nowotworowe

44 Rola osi SDF-1-CXCR4 w przerzutowaniu nowotworów Pluca Węzły chłonne Szpik kostny Gradient SDF-1 Komórka macierzysta nowotworu

45 Problemy do zapamiętania Definicja komorki macierzystej i ukierunkowanej Różnice między szpikiem dziecka i dorosłego Trepanobiopsja a rozmaz szpiku Metody oceny KKM oraz KKU Mechanizm wydzielania Erytropetyny i Trombopoetyny Nisze krwiotwórcze Mobilizacja i wszczepienie KKM mechanizmy Rola osi SDF-1-CXCR4 w hematopoezie Czynniki regulujące krwiotworzenie