Zellhierarchie und koloniebildende Einheiten
Der Blutbildung liegt eine strikte Hierarchie zugrunde. Die hämatopoetische Stammzelle bildet den Ursprung für zwei globale Linien über multipotente Vorläuferzellen. In der internationalen Nomenklatur werden dafür die Begriffe CFU (Colony Forming Units — koloniebildende Einheiten, KBE) und BFU (Burst Forming Units — Burst-forming Units) verwendet.
Multipotente Vorläufer:
- CFU-GEMM — gemeinsame Vorläuferzelle der Myelopoese. Aus dieser Zelle gehen im weiteren Verlauf Granulozyten, Erythrozyten, Monozyten und Megakaryozyten hervor.
- CFU-Ly — basischer Vorläufer der Lymphozytopoese.
- CFU-GM — stärker spezialisierter Vorläufer, der den Ursprung für Granulozyten und Monozyten bildet.
- CFU-G — Vorläuferzelle für Neutrophile und Basophile.
Es folgen die unipotenten Vorläuferzellen, die auf die Bildung nur eines Zelltyps ausgerichtet sind:
- BFU-E und CFU-E — entwickeln sich ausschließlich zu Erythrozyten.
- CFU-Meg — sind für die Bildung von Megakaryozyten verantwortlich.
- CFU-Eo — differenzieren sich zu Eosinophilen.
- CFU-M — entwickeln sich zu reifen Monozyten.
Wichtigste Differenzierungslinien
Von der multipotenten Zelle CFU-GEMM gehen drei Hauptreihen der myeloischen Blutbildung aus:
- Erythropoetische Reihe: Die Entwicklung verläuft über die Kette CFU-GEMM $\rightarrow$ BFU-E $\rightarrow$ CFU-E, was letztendlich zur Bildung eines reifen Erythrozyten führt.
- Megakaryozytäre Reihe: Der Weg von CFU-GEMM zu CFU-Meg führt zur Entstehung einer Riesenzelle — dem Megakaryozyten. Später schnüren sich von diesem Blutplättchen ab und bilden Thrombozyten.
- Granulozyten-Monozyten-Reihe: Wird über das Zwischenstadium CFU-GM realisiert. Danach teilt sich die Linie auf: über CFU-G entstehen Neutrophile und Basophile, über CFU-Eo reifen Eosinophile heran und über CFU-M bilden sich Monozyten.
Die lymphoide Linie entwickelt sich aus einem separaten Vorläufer — CFU-Ly. Die endgültige Reifung der B-Lymphozyten findet direkt im Knochenmark statt. Die Zellen hingegen, die zu T-Lymphozyten werden sollen, migrieren in den Thymus und durchlaufen dort ihre Differenzierung.
Funktionelles System der Selbstregulation
Der Organismus muss ein optimales Niveau an zellulären Elementen im Blut aufrecht erhalten, das dem aktuellen Stoffwechselbedarf adäquat ist. Das einzigartige Merkmal dieses funktionellen Systems besteht darin, dass es ausschließlich über ein internes Selbstregulationsglied verfügt (gewährleistet die Homöostase ohne Beteiligung des externen Verhaltens).
Eine Sonderstellung in diesem Prozess nehmen lokale Mechanismen im Knochenmark ein. Ein entscheidender Faktor ist der Prozess des Blutzellenabbaus. Der Untergang alter geformter Elemente findet nicht im zirkulierenden Blut statt, sondern in spezialisierten Organen: Milz, Lymphknoten und Knochenmark. Dabei wirken die Zerfallsprodukte der zerstörten Zellen selbst als Stimulatoren der Hämopoese und aktivieren die entsprechenden Zellreihen (Erythropoese, Leukopoese oder Thrombopoese).
Neurohumorale Regulation der Hämopoese
Die Hämopoese wird durch ein umfassendes Netzwerk von Mechanismen kontrolliert:
- Nervöse Faktoren: Aktivität des sympathischen und parasympathischen Nervensystems.
- Hormone: Das endokrine System moduliert die Zellreifung aktiv. Einen Einfluss haben Hypophysenhormone (ACTH, Somatotropin), Schilddrüsenhormone sowie Thymushormone (Signalmoleküle, die spezifisch den Leukozytenspiegel regulieren).
- Thrombopoetin: Wird in der Leber synthetisiert und stimuliert gezielt die Bildung von Megakaryozyten.
- Interleukin-3 (IL-3): Ein starkes Zytokin, das von T-Lymphozyten und Knochenmarkstromazellen sezerniert wird. Seine Zielzellen sind Stamm- und Vorläuferzellen der Myelopoese. IL-3 unterstützt die Vermehrung dieser frühen Zellen und stimuliert die Bildung der meisten Zellen der myeloischen Reihe.
Kurz gefasst: Antworten auf Fragen zum Thema
Wo wird Erythropoetin synthetisiert und welche Funktion erfüllt es?
Erythropoetin wird vorwiegend in den Nieren (etwa 90 % bei Erwachsenen) sowie in der Leber synthetisiert. Die Hauptfunktion dieses Glykoproteins besteht in der Regulation des Proliferations- und Differenzierungszyklus der Erythrozytenvorläuferzellen.
Wirkungen von Erythropoetin:
- Stimulation der Erythropoese — aktiviert die Blutbildung im roten Knochenmark.
- Vermehrung und Differenzierung — wirkt auf den unipotenten Erythrozytenvorläufer und nachfolgende Zellen der erythroiden Reihe ein.
- Verhinderung der Apoptose — bindet an Rezeptoren erythroider Zellen und blockiert deren programmierten Zelltod.
Welche morphologisch erkennbaren Zellstadien durchläuft ein Erythrozyt bei der Reifung?
Bei der Reifung durchläuft der Erythrozyt eine Reihe von Stadien, die mit einer Verkleinerung der Zelle, Rückbildung von Organellen, Hämoglobinanreicherung und Kernverlust einhergehen. Die Abfolge der Differenzierung umfasst folgende Etappen:
- Präerythroblast — die größte Zelle mit basophilem Kern.
- Basophiler Erythroblast — zeichnet sich durch eine ausgeprägte Basophilie des Zytoplasmas aus.
- Polychromatophiler Erythroblast — besitzt ein graurosafarbenes Zytoplasma und ist die letzte sich teilende Zelle der erythroiden Reihe.
- Oxyphiler Erythroblast (Normoblast) — eine Zelle mit oxyphilem (rosafarbenem) Zytoplasma und verdichtetem pyknotischem Kern.
- Retikulozyt — eine kernlose postzelluläre Struktur.
- Reifer Erythrozyt.
Welche Rolle spielen Vitamin B12 und Folsäure bei der Blutbildung?
Vitamin B12 und Folsäure wirken als Nährstoffe und Coenzyme, die für die DNA-Synthese, die normale Funktion und Zellteilung im Rahmen der Hämopoese unerlässlich sind.
Bei einem Mangel an Vitamin B12 oder Folsäure ist die DNA-Synthese gestört, was zur Entwicklung einer megaloblastären Blutbildungsstörung führt. Bei megaloblastären Anämien treten im Knochenmark große Vorläuferzellen — Megaloblasten — auf, die sich zu Megalozyten entwickeln.
Die Myelopoese-Vorläuferzellen (CFU-GEMM) lassen sich anhand der Anfangsbuchstaben merken: Granulozyt, Erythrozyt, Monozyt, Megakaryozyt.
Fragen aus Vorlesungen und Prüfungen
Wo findet der Abbau alter Blutzellen statt?
Der Blutzellenabbau findet nicht im systemischen Blutstrom statt, sondern in Filterorganen: Milz, Lymphknoten und dem Knochenmark selbst.
Welche Rolle spielen die Abbauprodukte der geformten Blutelemente?
Sie werden nicht einfach aus dem Körper ausgeschieden, sondern wirken als starke natürliche Stimulatoren der entsprechenden Blutbildungsreihen.
Worin unterscheidet sich die Entwicklung von T- und B-Lymphozyten?
Beide Linien stammen von einem gemeinsamen Vorläufer CFU-Ly ab. B-Lymphozyten reifen jedoch im Knochenmark aus, während T-Lymphozyten ihre endgültige Differenzierung im Thymus durchlaufen.
Was ist Interleukin-3 und woher stammt es?
Dies ist ein humorales Regulatorsystem, das von T-Lymphozyten und dem Knochenmarkstroma gebildet wird. Es stimuliert Stammzellen und Vorläufer der Myelopoese.
Was es zum Thema noch zu wiederholen gibt
- Mechanismen des Einflusses von ACTH und Somatotropin auf die Blutbildung.
- Besonderheiten der lokalen Selbstregulation der Mikroumgebung im roten Knochenmark.
- Spezifische Thymushormone und deren detaillierter Einfluss auf die Leukopoese.
- Die Rolle des vegetativen Nervensystems (Sympathikus und Parasympathikus) in der Hämopoese.
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