Vše o kostní dřeni – jak vypadá a jaké má funkce v těle?



Kostní dřeň je měkká, gelovitá tkáň obsažená v dutinách kostí. Je to houbovitá tkáň, která se tedy nachází uvnitř kostí.
Existují dva hlavní typy kostní dřeně: červená kostní dřeň a žlutá kostní dřeň.
Červená kostní dřeň: Tvoří se hlavně v dutinách kostí, jako jsou páteřní kosti, hrudní kosti, žeberní kosti a kosti pánve. Její hlavní funkcí je produkce krvetvorných buněk, jako jsou červené krvinky (erytrocyty), bílé krvinky (leukocyty) a krevní destičky (trombocyty). Proces tvorby nových krvinek se nazývá hematopoéza. Červená kostní dřeň je tedy zásadní pro udržení správného složení krve a pro její schopnost přenášet kyslík a živiny, bojovat proti infekcím a zastavit krvácení.
Žlutá kostní dřeň: Tato forma kostní dřeně obsahuje především tukové buňky. Její hlavní funkcí je ukládat energii v podobě tuku a zásoby živin. Pokud je potřeba, může se žlutá kostní dřeň přeměnit zpět na červenou kostní dřeň a zapojit se do tvorby krvinek.
Kostní dřeň je tedy klíčovou součástí hematopoetického systému a má zásadní vliv na celkové zdraví a funkci těla.

Kostní dřeň je houbovitá tkáň uvnitř některých kostí v těle, třeba v kyčelních a stehenních kostech. Kostní dřeň obsahuje nezralé buňky zvané kmenové buňky. Mohou se stát červenými nebo bílými krvinkami nebo krevními destičkami.

Zdraví mnoha lidí s rakovinou krve, jako je leukémie a lymfom, srpkovitá anémie a další život ohrožující stavy, závisí na transplantaci kostní dřeně nebo pupečníkové krve, aby přežili.

Lidé potřebují k životu zdravou kostní dřeň a krvinky. Když nějaké onemocnění postihne kostní dřeň natolik, že již nemůže efektivně fungovat, transplantace dřeně nebo pupečníkové krve jsou často nejlepší možností léčby. Pro některé lidi to může být jediná možnost léčby.

Tento článek se zabývá vším, co je třeba vědět o kostní dřeni.

Co je kostní dřeň?

Kostní dřeň je měkká, houbovitá, želatinová tkáň, která vyplňuje naše kosti. Existují 2 typy kostní dřeně: červená kostní dřeň, známá jako myeloidní tkáň, a žlutá kostní dřeň, známá jako tuková tkáň.

Dle studií kostní dřeň vytváří více než 220 miliard nových krvinek každý den. Většina krvinek v těle se vyvíjí z buněk v kostní dřeni.

Kmenové buňky kostní dřeně

Kostní dřeň obsahuje dva typy kmenových buněk:

hematopoetické kmenové buňky
mezenchymální kmenové buňky

Červená kostní dřeň se skládá z jemné, vysoce vaskulární vazivové tkáně obsahující hematopoetické kmenové buňky. Jedná se o krvetvorné kmenové buňky. Žlutá kostní dřeň obsahuje mezenchymální kmenové buňky. Ty produkují tuk, chrupavky a kosti.

Kmenové buňky jsou nezralé buňky, které se mohou proměnit v řadu různých typů buněk.

Hematopoetické kmenové buňky v kostní dřeni dávají vzniknout dvěma hlavním typům buněk: myeloidní a lymfoidní linii. Patří mezi ně monocyty, makrofágy, neutrofily, bazofily, eozinofily, erytrocyty, dendritické buňky a megakaryocyty neboli krevní destičky, stejně jako T buňky, B buňky a přirozené zabíječe (NK) buňky. Různé typy hematopoetických kmenových buněk se liší svou regenerační schopností a potencí. Mohou být multipotentní, oligopotentní nebo unipotentní v závislosti na tom, kolik typů buněk mohou vytvořit.

Pluripotentní hematopoetické kmenové buňky mají obnovovací a diferenciační vlastnosti. Mohou reprodukovat jinou buňku identickou se sebou samými a mohou generovat jednu nebo více podskupin více zralých buněk.

Proces vývoje různých krevních buněk z těchto pluripotentních kmenových buněk je známý jako hematopoéza. Právě tyto kmenové buňky jsou potřebné při transplantacích kostní dřeně.

Kmenové buňky se neustále dělí a produkují nové buňky. Některé nové buňky zůstávají jako kmenové buňky, zatímco jiné procházejí řadou fází zrání, jako prekurzorové nebo blastické buňky, než se stanou vytvořenými nebo zralými krvinkami. Kmenové buňky se rychle množí a vytvářejí miliony krvinek každý den.

Krvinky mají omezenou životnost. Ta je přibližně 120 dní pro červené krvinky. Tělo je neustále nahrazuje. Produkce zdravých kmenových buněk je životně důležitá.

Krevní cévy působí jako bariéra, která brání nezralým krvinkám opustit kostní dřeň. Pouze zralé krevní buňky obsahují membránové proteiny potřebné k připojení a průchodu endotelem krevních cév.

Kmenové buňky tvořící krev v červené kostní dřeni se mohou množit a dozrát na tři významné typy krevních buněk, z nichž každá má svou vlastní funkci:

Červené krvinky (erytrocyty): Tyto transportují kyslík po těle.
Bílé krvinky (leukocyty): Tyto pomáhají bojovat s infekcí a nemocí. Mezi bílé krvinky patří lymfocyty, které tvoří základní kámen imunitního systému, a myeloidní buňky, mezi které patří granulocyty, neutrofily, monocyty, eozinofily a bazofily.
Krevní destičky (trombocyty): Pomáhají při srážení krve po poranění. Krevní destičky jsou fragmenty cytoplazmy megakaryocytů, které jsou dalším typem buněk kostní dřeně.

Funkce kostní dřeně – ilustrace

Jakmile tyto krvinky dozrají, přesunou se z kostní dřeně do krevního řečiště, kde plní důležité funkce, které udržují tělo živé a zdravé.

Mezenchymální kmenové buňky jsou přítomny v dutině kostní dřeně. Mohou se diferencovat do řady linií, jako jsou:

chondrocyty (generace chrupavky)
osteoblasty (tvorba kostí)
osteoklasty
adipocyty (tuková tkáň)
myocyty (svaly)
makrofágy
endoteliální buňky
fibroblasty

Červená kostní dřeň

Červená kostní dřeň produkuje všechny červené krvinky a krevní destičky a přibližně 60–70 % lymfocytů u dospělých lidí. Jiné lymfocyty začínají život v červené kostní dřeni a plně se tvoří v lymfatických tkáních, v brzlíku, slezině a lymfatických uzlinách.

Spolu s játry a slezinou hraje roli při zbavování se starých červených krvinek i červená kostní dřeň.

Žlutá kostní dřeň

Žlutá kostní dřeň funguje především jako zásobárna tuků. Pomáhá poskytovat výživu a udržovat správné prostředí pro fungování kosti. Za určitých podmínek – například při těžké ztrátě krve nebo během horečky – se však žlutá kostní dřeň může změnit na červenou kostní dřeň.

Žlutá kostní dřeň má tendenci se nacházet v centrálních dutinách dlouhých kostí a je obecně obklopena vrstvou červené kostní dřeně.

Časová osa kostní dřeně

Před narozením, ale ke konci vývoje plodu se kostní dřeň nejprve vyvíjí v klíční kosti. Aktivuje se asi po 3 týdnech. Kostní dřeň přebírá játra jako hlavní hematopoetický orgán ve 32.–36. týdnu těhotenství.

Kostní dřeň zůstává červená až do věku kolem 7 let, protože v tomto věku je potřeba nové kontinuální krvetvorby vysoká. Jak tělo stárne, postupně nahrazuje červenou kostní dřeň žlutou tukovou tkání. Dospělí mají v průměru asi 2,6 kilogramů kostní dřeně, z nichž asi polovina je červená.

U dospělých je nejvyšší koncentrace červené kostní dřeně v kostech obratlů, kyčlí (ilium), hrudní kosti (sternu), žeber a lebky, jakož i na koncích metafýz dlouhých kostí paže (humerus) a nohu (femur a holenní kost).

Všechny ostatní spongiózní nebo houbovité kosti a centrální dutiny dlouhých kostí jsou vyplněny žlutou kostní dření.

Funkce kostní dřeně

Většina červených krvinek, krevních destiček a většina bílých krvinek se tvoří v červené kostní dřeni. Žlutá kostní dřeň produkuje tuk, chrupavku a kost.

Bílé krvinky přežívají několik hodin až několik dní, krevní destičky přibližně 10 dní a červené krvinky přibližně 120 dní. Kostní dřeň musí tyto buňky neustále nahrazovat, protože každá krvinka má stanovenou délku života.

Určité stavy mohou vyvolat další produkci krevních buněk. K tomu může dojít, když je obsah kyslíku v tělesných tkáních nízký, pokud dojde ke ztrátě krve nebo chudokrevnosti, nebo pokud se sníží počet červených krvinek. Pokud se tyto věci stanou, ledviny produkují a uvolňují erytropoetin, což je hormon, který stimuluje kostní dřeň, aby produkovala více červených krvinek.

Kostní dřeň také produkuje a uvolňuje více bílých krvinek v reakci na infekce a více krevních destiček v reakci na krvácení. Pokud člověk zažije vážnou ztrátu krve, žlutá kostní dřeň se může aktivovat a přeměnit na červenou kostní dřeň.

Zdravá kostní dřeň je obecně velmi důležitá pro řadu systémů a činností. Například pro:

Oběhový systém

Oběhový systém se dotýká každého orgánu a systému v těle. Zahrnuje řadu různých buněk s různými funkcemi. Červené krvinky transportují kyslík do buněk a tkání, krevní destičky putují v krvi, aby napomáhaly srážení po poranění, a bílé krvinky putují do míst infekce nebo poranění.

Hemoglobin

Hemoglobin je protein v červených krvinkách, který jim dává jejich barvu. Shromažďuje kyslík v plicích, transportuje ho v červených krvinkách a uvolňuje kyslík do tkání, jako je srdce, svaly a mozek. Hemoglobin také odstraňuje oxid uhličitý (CO2), který je odpadním produktem dýchání, a posílá jej zpět do plic k výdechu.

Hemoglobin se tvoří v červených krvinkách (erytrocytech), konkrétně ve zralých erytrocytech v jejich buněčném cytoplazmatu. Proces syntézy hemoglobinu, nazývaný hemopoéza, začíná v kostní dřeni, kde jsou předchůdci červených krvinek, nazývaní erytroblasty, stimulováni k produkci hemoglobinu. Postupně se vyvíjejí a diferencují do zralých erytrocytů.

Železo

Železo je důležitou živinou pro lidskou fyziologii. Kombinuje se s bílkovinami a vytváří hemoglobin v červených krvinkách a je nezbytný pro tvorbu červených krvinek (erytropoézu). Tělo ukládá železo v játrech, slezině a právě kostní dřeni. Většina železa, které člověk potřebuje každý den pro tvorbu hemoglobinu, pochází z recyklace starých červených krvinek.

Červené krvinky

Tvorba červených krvinek se nazývá erytropoéza. Trvá asi 7 dní, než kmenová buňka dozraje v plně funkční červenou krvinku. Jak červené krvinky stárnou, stávají se méně aktivními a křehčími.

Bílé krvinky zvané makrofágy odstraňují stárnoucí červené krvinky v procesu známém jako fagocytóza. Obsah těchto buněk se uvolňuje do krve. Železo uvolněné při tomto procesu putuje buď do kostní dřeně pro produkci nových červených krvinek nebo do jater či jiných tkání ke skladování.

Typicky tělo každý den nahradí přibližně 1 % celkového počtu červených krvinek. U zdravého člověka to znamená, že tělo každý den vyprodukuje kolem 200 miliard červených krvinek.

Bílé krvinky

Kostní dřeň produkuje mnoho typů bílých krvinek. Ty jsou nezbytné pro zdravý imunitní systém. Zabraňují infekcím a bojují proti nim.

Hlavní typy bílých krvinek neboli leukocytů jsou následující.

Sponzorováno

Lymfocyty
Lymfocyty jsou produkovány v kostní dřeni. Vytvářejí přirozené protilátky pro boj s infekcí způsobenou viry, které pronikají do těla nosem, ústy nebo jinou sliznicí nebo řeznými ranami a odřeninami. Specifické buňky rozpoznávají přítomnost vetřelců (antigenů), které vstupují do těla, a vysílají signál ostatním buňkám, aby je napadly.

V reakci na tyto invaze se zvyšuje počet lymfocytů. Existují dva hlavní typy lymfocytů: B a T lymfocyty.

Monocyty
Monocyty jsou produkovány v kostní dřeni. Zralé monocyty mají očekávanou délku života v krvi pouze 3–8 hodin, ale když se přesunou do tkání, dozrávají ve větší buňky zvané makrofágy.

Makrofágy mohou přežívat ve tkáních po dlouhou dobu, kde pohlcují a ničí bakterie, některé houby, mrtvé buňky a další materiál, který je tělu cizí.

Granulocyty
Granulocyty je souhrnný název pro tři typy bílých krvinek: neutrofily, eozinofily a bazofily. Vývoj granulocytu může trvat 2 týdny, ale tato doba se zkracuje při zvýšené hrozbě, jako je bakteriální infekce.

Kostní dřeň uchovává velkou zásobu zralých granulocytů. Na každý granulocyt cirkulující v krvi může existovat 50–100 buněk čekajících v kostní dřeni na uvolnění do krevního řečiště. Výsledkem je, že polovina granulocytů v krevním řečišti může být k dispozici pro aktivní boj s infekcí v těle do 7 hodin od zjištění infekce.

Jakmile granulocyt opustí krev, obvykle se nevrátí. Granulocyt může přežít v tkáních až 4–5 dní v závislosti na podmínkách, ale v cirkulující krvi může přežít jen několik hodin.

Neutrofily
Neutrofily jsou nejběžnějším typem granulocytů. Mohou napadnout a zničit bakterie a viry.

Eosinofily
Eozinofily se podílejí na boji proti mnoha typům parazitárních infekcí a proti larvám parazitických červů a dalších organismů. Podílejí se také na některých alergických reakcích.

Bazofily
Bazofily jsou z bílých krvinek nejméně časté. Reagují na různé alergeny, které způsobují uvolňování histaminů, heparinu a dalších látek. Heparin je antikoagulant. Zabraňuje srážení krve. Histaminy jsou vazodilatátory, které způsobují podráždění a zánět. Uvolnění těchto látek činí patogen propustnějším a umožňuje bílým krvinkám a proteinům vstupovat do tkání, aby se zapojily do patogenu.

Podráždění a zánět ve tkáních, které alergeny ovlivňují, jsou součástí reakce spojené se sennou rýmou, některými formami astmatu, kopřivkou a ve své nejzávažnější formě anafylaktickým šokem.

Krevní destičky

Kostní dřeň produkuje krevní destičky v procesu známém jako trombopoéza. Krevní destičky jsou nezbytné pro srážení krve a pro tvorbu sraženin, aby se zastavilo krvácení.

Náhlá ztráta krve spouští aktivitu krevních destiček v místě poranění nebo rány. Zde se krevní destičky shlukují a spojují s jinými látkami za vzniku fibrinu. Fibrin má nitkovitou strukturu a tvoří vnější strup neboli sraženinu.

Nedostatek krevních destiček způsobuje tělu snadnější tvorbu modřin a krvácení. Krev se nemusí dobře srážet v otevřené ráně a může existovat vyšší riziko vnitřního krvácení, pokud je počet krevních destiček velmi nízký.

Lymfatický systém

Lymfatický systém se skládá z lymfatických orgánů, jako je kostní dřeň, mandle, brzlík, slezina a lymfatické uzliny.

Všechny lymfocyty se vyvíjejí v kostní dřeni z nezralých buněk nazývaných kmenové buňky. Lymfocyty, které dozrávají v brzlíku (za hrudní kostí), se nazývají T buňky. Ty, které dozrávají v kostní dřeni nebo v lymfatických orgánech, se nazývají B buňky.

Kostní dřeň a imunitní systém

Imunitní systém chrání tělo před nemocemi. Zabíjí nežádoucí mikroorganismy, jako jsou bakterie a viry, které mohou napadnout tělo.

Jak imunitní systém bojuje s infekcí?

Malé žlázy zvané lymfatické uzliny jsou umístěny po celém těle. Jakmile se lymfocyty vytvoří v kostní dřeni, putují do lymfatických uzlin. Lymfocyty pak mohou cestovat mezi každou uzlinou lymfatickými kanály, které se setkávají ve velkých drenážních kanálcích, které ústí do krevní cévy. Těmito „vývody“ pak vstupují lymfocyty do krve.

V imunitním systému hrají důležitou roli tři hlavní typy lymfocytů: B lymfocyty, T lymfocyty a NK buňky.

B lymfocyty (B buňky)
Tyto buňky pocházejí z hematopoetických kmenových buněk v kostní dřeni u savců. B buňky exprimují B buněčné receptory na svém povrchu. Ty umožňují buňce připojit se k antigenu na povrchu napadajícího mikroba nebo jiného antigenního agens. Z tohoto důvodu jsou B buňky známé jako buňky prezentující antigen, protože upozorňují ostatní buňky imunitního systému na přítomnost napadajícího mikroba.

B buňky také vylučují protilátky, které se vážou na povrch mikrobů způsobujících infekci. Tyto protilátky mají tvar Y a každá z nich je podobná specializovanému „zámku“, do kterého zapadá odpovídající antigenní „klíč“. Z tohoto důvodu každá protilátka ve tvaru Y reaguje na jiného mikroba a spouští větší odpověď imunitního systému na boj s infekcí.

Za určitých okolností B buňky chybně identifikují zdravé buňky jako antigeny, které vyžadují reakci imunitního systému. To je mechanismus, který stojí za vývojem autoimunitních stavů, jako je roztroušená skleróza, sklerodermie a diabetes 1. typu.

T lymfocyty (T buňky)
Tyto buňky se tak nazývají proto, že dozrávají v brzlíku, což je malý orgán v horní části hrudníku, hned za hrudní kostí. (Některé T buňky dozrávají v mandlích.)

Existuje mnoho různých typů T buněk a plní řadu funkcí jako součást adaptivní imunity zprostředkované buňkami. T buňky pomáhají B buňkám vytvářet protilátky proti napadajícím bakteriím, virům nebo jiným mikrobům.

Na rozdíl od B buněk některé T buňky pohlcují a ničí patogeny přímo po navázání na antigen na povrchu mikroba.

NK buňky
Jedná se o typ lymfocytů, které přímo napadají buňky infikované virem.

Problémy s kostní dření

Kostní dřeň je rozhodující pro tvorbu krevních buněk. Proto řada stavů souvisejících s krví znamená problémy s kostní dření.

Mnoho z těchto stavů ovlivňuje počet krvinek produkovaných v kostní dřeni. To způsobuje, že tyto zdravotní problémy sdílejí mnoho společných příznaků, jako například:

Horečka. To může být důsledkem nedostatku zdravých bílých krvinek.
Únava nebo slabost. To je způsobeno nedostatkem hemoglobinu, bílkoviny v červených krvinkách, která přenáší kyslík.
Zvýšené množství infekcí. To je způsobeno tím, že máme méně zdravých bílých krvinek, které pomáhají bojovat s infekcemi.
Dušnost. Nižší počet červených krvinek může vést k tomu, že se do tkání vašeho těla dostane méně kyslíku.
Snadné krvácení a tvorba modřin. To je způsobeno tím, že máte méně zdravých krevních destiček, které jsou důležité pro napomáhání srážení krve.

Zde je pohled na některé specifické stavy týkající se problémů s kostní dření.

Leukémie

Leukémie je druh rakoviny, který může ovlivnit jak kostní dřeň, tak lymfatický systém. Stává se to, když krevní buňky dostanou mutace do své DNA. To způsobuje, že rostou a dělí se rychleji než zdravé krvinky. Postupem času tyto buňky začnou vytlačovat zdravé buňky ve vaší kostní dřeni.

Leukémie je klasifikována jako akutní nebo chronická v závislosti na tom, jak rychle postupuje. Dále se rozděluje podle typu bílých krvinek, které zasahuje.

Myeloidní leukémie zasahuje červené krvinky, bílé krvinky a krevní destičky. Lymfocytární leukémie zahrnuje lymfocyty, specifický typ bílých krvinek.

Některé z hlavních typů leukémie jsou:

akutní myeloidní leukémie (AML)
chronická myeloidní leukémie (CML)
akutní lymfocytární leukémie (ALL)
chronická lymfocytární leukémie (CLL)

Aplastická anémie

Aplastická anémie nastává, když kostní dřeň neprodukuje dostatek nových krvinek. Vyskytuje se v důsledku poškození kmenových buněk kostní dřeně, což ztěžuje jejich růst a vývoj v nové krvinky.

Toto poškození může být buď:

Získané. Vystavení toxinům, záření nebo infekčním chorobám, jako je Epstein-Barr nebo cytomegalovirus, způsobuje poškození. Autoimunitní poruchy, jako je revmatoidní artritida a lupus, mohou také někdy způsobit aplastickou anémii.
Zděděno. Poškození způsobuje genetický stav. Příkladem dědičné aplastické anémie je Fanconiho anémie.

Myeloproliferativní poruchy

K myeloproliferativním poruchám dochází, když kmenové buňky v kostní dřeni abnormálně rostou. To může vést ke zvýšenému počtu určitého typu krvinek. Existuje několik typů myeloproliferativních poruch, jako například:

Primární myelofibróza. S tímto stavem se červené krvinky nevyvíjejí normálně a mají neobvyklý tvar. Může také způsobit snížení tvorby červených krvinek.
Polycythemia vera. Kostní dřeň produkuje příliš mnoho červených krvinek. Tyto extra buňky se mohou shromažďovat ve slezině a způsobit otoky a bolest. Svědění je také běžným příznakem polycythemia vera, pravděpodobně kvůli abnormálnímu uvolňování histaminu.
Esenciální trombocytémie. Kostní dřeň produkuje příliš mnoho krevních destiček, takže krev je lepkavá nebo hustá. Tím se zpomalí průtok krve tělem.
Hypereozinofilní syndrom. Kostní dřeň produkuje příliš mnoho eozinofilů. Jedná se o typ bílých krvinek, které se účastní alergických reakcí a ničí parazity. To může vést ke svědění nebo otoku kolem očí a rtů.
Systémová mastocytóza. Tento stav zahrnuje příliš mnoho žírných buněk. Jedná se o bílé krvinky, které upozorňují krevní buňky bojující s infekcí, aby se zaměřily na konkrétní oblasti těla. Příliš mnoho žírných buněk může ovlivnit funkci vaší kůže, sleziny, kostní dřeně nebo jater.

Transplantace kostní dřeně

Transplantace kostní dřeně, také nazývaná transplantace kmenových buněk, se obvykle provádí, když lidé mají určitá autoimunitní onemocnění nebo rakovinu.

Během transplantace kostní dřeně jsou kmenové buňky odebrány od dárce a nakonec přeneseny do osoby žijící se specifickými rakovinami nebo poruchami imunodeficience. Nové kmenové buňky pracují na vymýcení rakovinných buněk nebo jiných nezdravých buněk.

Nemoci, při kterých mohou mít pacienti prospěch z transplantace kostní dřeně

Mezi onemocnění, která nejčastěji těží z transplantace kostní dřeně, patří:

lymfomy
leukémie
poruchy imunitní nedostatečnosti
mnohočetný myelom
těžká aplastická anémie

Protože však lidé mohou stejnou nemoc prožívat různě, transplantace kostní dřeně nemusí fungovat u každého. Vy a váš lékař se můžete rozhodnout, zda je tato terapie pro vás vhodná.

Sečteno a podtrženo

Kostní dřeň se nachází v kostech celého těla. Existují dva typy kostní dřeně. Červená kostní dřeň se podílí na tvorbě krvinek, žlutá dřeň je zase důležitá pro ukládání tuku. Jak stárnete, žlutá kostní dřeň nahrazuje červenou kostní dřeň.

Kmenové buňky nalezené ve zdravé kostní dřeni mohou zachránit život lidem žijícím s určitými autoimunitními chorobami a rakovinou. Transplantace kostní dřeně, což znamená odběr kmenových buněk a jejich infuzi lidem žijícím v určitých podmínkách, se v úspěšné léčbě používají od konce 60. let 20. století.

VIDEO: Co je to transplantace kostní dřeně?