Krwiotworzenie (Hematopoeza)
Zgadnienia Rozwój układu krwiotwórczego Szpik kostny jako główny narząd krwiotwórczy Metody badania szpiku Krwiotwórcze komórki macierzyste (KKM) Regulacja krwiotworzenia Przeszczepianie komórek krwiotwórczych
Skróty KKM krwiotwórcza komórka macierzysta KKU krwiotwórcza komórka ukierunkowana (progenitorowa) CSF colony stimulating factor CFU colony forming unit BFU burst forming unit
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
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.
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)
Szpik kostny jest głównym narządem krwiotwórczym - szpik czerwony (aktywny), - szpik żółty (tkanka tłuszczowa) Szpik kostny produkuje dziennie 2 x 10 11 erytrocytów oraz 10 10 leukocytów
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
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
Nisza Krwiotwórcza: Wyspecjalizowany obszar mikrośrodowiska potrzebny dla prawidłowego funkcjonowania KKM czyli jej samoodnowy lub rożnicowania. - Kostna - Naczyniowa
PODZIAŁ KKM SYMETRYCZNY NIESYMETRYCZNY
Regulacja krwiotworzenia
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..
Erytropoetyna - Wydzielana w nerkach - Regulowana przez niedotlenienie (hipoksję) - Niezbędna do produkcji/wytwarzania krwinek czerwonych
Trombopoetyna - Wydzielana w wątrobie, nerkach i śledzionie - Regulowana przez liczbę/masę płytek we krwi - Stymuluje megakriopoezę/trombopoezę - Odpowiedzialna za 80% produkcji płytek
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
Metody Izolacji KKM
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
MARKERY KKM CD34 C-KIT CD133 CXCR4
FACS sorter Sorter Komórek Aria Sorter Komórek (MoFlo)
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.
Metody badania KKM Ocena liczby KKM (np. komorek CD34 + lub CD133 + ) za pomocą cytometru przepływowego (fenotyp) Ocena czynnościowa KKM - przeszczep - kliniczna (pacjenci) - doświadczalna (myszy)
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
Metody badania KKU Ocena liczby KKU za pomocą cytometru przepływowego (fenotyp) Testy klonogenne (czynnościowe) in vitro KKU kolonie
Badanie klonogenności Cytokiny + Czynniki Wzrostowe kolonie
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
Burst Forming Unit of Erythroblasts (BFU-E)
Colony Forming Unit of Granulocyte-Macrophages (CFU-GM)
Colony Forming Unit of Megakaryocytes (CFU-Meg)
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
Przeszczep krwiotwórczy
Homing - Mobilizacja KKM CXCR4 SDF-1 SDF-1 KKM CXCR4 Szpik Podścielisko
Wszczepienie - Homing Cy/TBI KKM CXCR4 SDF-1 SDF-1 KKM CXCR4 SDF-1
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
Szpik Kostny
Mobilizacja G-CSF KKM CXCR4 SDF-1 SDF-1 KKM CXCR4 Szpik Podścielisko SDF-1 Proteazy
Krew Mobilizowana
Krew Pępowinowa
Nieproszeni goście w szpiku kostnym przerzuty nowotworowe
Rola osi SDF-1-CXCR4 w przerzutowaniu nowotworów Pluca Węzły chłonne Szpik kostny Gradient SDF-1 Komórka macierzysta nowotworu
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