مغز استخوان، عملکرد و نقش آن در خون سازی

مغز استخوان

مغز استخوان یک ماده اسفنجی است که در مرکز استخوان ها یافت می شود. سلول های بنیادی مغز استخوان و سایر مواد را تولید می کند که به نوبه خود سلول های خونی را تولید می کند. هر نوع سلول خونی که توسط مغز استخوان ساخته می شود وظیفه مهمی دارد برای مثال:
•    گلبول ‌های قرمز خون، اکسیژن را به بافت ‌های بدن می‌رسانند.
•    پلاکت ها با کمک به لخته شدن خون، خونریزی را متوقف می کنند.
•    گلبول های سفید با عفونت ها مبارزه می کنند.

عملکرد مغز استخوان

بیشتر گلبول های قرمز، پلاکت ها و بیشتر گلبول های سفید در مغز استخوان قرمز تشکیل می شوند. مغز استخوان زرد چربی، غضروف و استخوان تولید می کند.
گلبول های سفید از چند ساعت تا چند روز، پلاکت ها حدود 10 روز و گلبول های قرمز حدود 120 روز زنده می مانند. مغز استخوان باید دائماً سلول های خونی جایگزین را تولید کند.
برخی شرایط ممکن است باعث تولید بیشتر سلول های خونی شود. این شرایط ممکن است زمانی اتفاق بیفتد که میزان اکسیژن بافت ‌های بدن کم باشد، در صورت از دست دادن خون یا کم خونی، یا اگر تعداد گلبول ‌های قرمز کاهش یابد. اگر این اتفاقات رخ دهد، کلیه ها اریتروپویتین را تولید و آزاد می کنند، (هورمونی که مغز استخوان را برای تولید گلبول های قرمز بیشتر تحریک می کند).
مغز استخوان همچنین گلبول های سفید بیشتری را در پاسخ به عفونت ها و پلاکت های بیشتری را در پاسخ به خونریزی تولید و آزاد می کند. اگر فردی از دست دادن خون جدی را تجربه کند، مغز استخوان زرد می تواند فعال شده و به مغز استخوان قرمز تبدیل شود. بنابراین داشتن مغز استخوان سالم برای طیف وسیعی از سیستم ها و فعالیت ها مهم است.

سیستم گردش خون

سیستم گردش خون تمام اندام ها و سیستم های بدن را لمس می کند. که شامل تعدادی سلول مختلف با عملکرد های مختلف است. گلبول‌ های قرمز اکسیژن را به سلول ‌ها و بافت ‌ها منتقل می‌کنند، پلاکت‌ ها توسط آن در خون حرکت می‌کنند تا به لخته شدن پس از آسیب کمک کنند، و گلبول ‌های سفید خون به محل‌های عفونت یا آسیب می‌روند.

هموگلوبین

هموگلوبین پروتئین موجود در گلبول های قرمز خون است که به آنها رنگ می دهد. اکسیژن را در ریه ها جمع آوری می کند، آن را در گلبول های قرمز خون منتقل می کند و اکسیژن را به بافت هایی مانند قلب، ماهیچه ها و مغز آزاد می کند. هموگلوبین همچنین دی اکسید کربن (CO2) را که محصول زائد تنفس است، حذف می کند و آن را برای بازدم به ریه ها می فرستد.

آهن

آهن یک ماده مغذی مهم برای فیزیولوژی انسان است. با پروتئین ترکیب می شود تا هموگلوبین موجود در گلبول های قرمز را بسازد و برای تولید گلبول های قرمز خون (اریتروپویزیس) ضروری است. بدن آهن را در کبد، طحال و مغز استخوان ذخیره می کند. بیشتر آهنی که یک فرد روزانه برای ساخت هموگلوبین نیاز دارد، از بازیافت گلبول های قرمز قدیمی به دست می آید.

سلول های قرمز خون

تولید گلبول های قرمز خون را erythropoiesis می نامند. حدود 7 روز طول می کشد تا یک سلول بنیادی متعهد به یک گلبول قرمز کاملاً عملکردی بالغ شود. با افزایش سن گلبول های قرمز، فعالیت کمتر و شکننده تر می شوند.
گلبول های سفید خون به نام ماکروفاژ ها سلول های قرمز پیر را در فرآیندی به نام فاگوسیتوز حذف می کنند. محتویات این سلول ها در خون آزاد می شود. آهن آزاد شده در این فرآیند یا به مغز استخوان برای تولید گلبول های قرمز جدید یا به کبد یا سایر بافت ها برای ذخیره سازی می رود.
به طور معمول، بدن روزانه حدود 1 درصد از کل گلبول های قرمز خون خود را جایگزین می کند. در یک فرد سالم، این بدان معناست که بدن روزانه حدود 200 میلیارد گلبول قرمز تولید می کند.

گلبول های سفید خون

مغز استخوان انواع مختلفی از گلبول های سفید را تولید می کند. اینها برای یک سیستم ایمنی سالم ضروری هستند.  گلبول های سفید خون از عفونت ها پیشگیری کرده و با آن مبارزه می کنند.

انواع اصلی گلبول های سفید یا لکوسیت ها به شرح زیر است.

لنفوسیت ها

لنفوسیت ها در مغز استخوان تولید می شوند. آنها آنتی بادی های طبیعی برای مبارزه با عفونت ناشی از ویروس هایی می سازند که از طریق بینی، دهان یا غشای مخاطی دیگر یا از طریق بریدگی ها و زخم ها وارد بدن می شوند. سلول های خاص وجود مهاجمان (آنتی ژن) را تشخیص می دهند که وارد بدن می شوند و سیگنالی را به سلول های دیگر می فرستند تا به آنها حمله کنند.
تعداد لنفوسیت ها در پاسخ به این تهاجمات افزایش می یابد. دو نوع عمده لنفوسیت وجود دارد: لنفوسیت های B و T

مونوسیت ها

مونوسیت ها در مغز استخوان تولید می شوند. مونوسیت های بالغ در خون تنها 3 تا 8 ساعت طول می کشند، اما وقتی آن ها به داخل بافت ها حرکت می کنند و به سلول های بزرگ تری به نام ماکروفاژ بالغ می شوند.
ماکروفاژ ها می‌توانند برای مدت طولانی در بافت‌ها زنده بمانند، جایی که باکتری ‌ها، برخی قارچ ‌ها، سلول‌ های مرده و سایر موادی که برای بدن بیگانه هستند را می‌بلعند و از بین می‌برند.

گرانولوسیت ها

"گرانولوسیت  ها" نامی است که به سه نوع گلبول سفید خون داده می شود: نوتروفیل ها، ائوزینوفیل ها و بازوفیل ها. رشد یک گرانولوسیت ممکن است ۲ هفته طول بکشد، اما در صورت افزایش تهدید، مانند عفونت باکتریایی، این زمان کاهش می‌یابد.

نوتروفیل ها

نوتروفیل ها رایج ترین نوع گرانولوسیت هستند. آن ها می توانند باکتری ها و ویروس ها را مورد حمله قرار دهند و از بین ببرند.

ائوزینوفیل ها

ائوزینوفیل ها در مبارزه با بسیاری از انواع عفونت های انگلی و علیه لارو (کرم های انگلی) و سایر موجودات نقش دارند. آنها همچنین در برخی از واکنش های آلرژیک نقش دارند.

بازوفیل ها

بازوفیل ها کمترین گلبول های سفید هستند. آنها به آلرژن های مختلفی که باعث آزاد شدن هیستامین، هپارین و سایر مواد می شوند پاسخ می دهند.
هپارین یک ضد انعقاد است. از لخته شدن خون جلوگیری می کند. هیستامین ها گشادکننده عروق هستند که باعث تحریک و التهاب می شوند. انتشار این مواد باعث نفوذپذیری پاتوژن می شود و به گلبول های سفید و پروتئین ها اجازه می دهد تا وارد بافت ها شوند تا با عامل بیماری زا درگیر شوند.

پلاکت ها

مغز استخوان در فرآیندی به نام ترومبوز پلاکت تولید می کند. پلاکت ها برای انعقاد خون و تشکیل لخته ها به منظور توقف خونریزی ضروری هستند.
از دست دادن ناگهانی خون باعث فعالیت پلاکتی در محل آسیب یا زخم می شود. در امحل آسیب پلاکت ها به هم چسبیده و با مواد دیگر ترکیب می شوند و فیبرین را تشکیل می دهند. فیبرین ساختاری مانند نخ دارد و یک دلمه یا لخته خارجی را تشکیل می دهد.

سیستم لنفاوی

سیستم لنفاوی از اندام های لنفاوی مانند مغز استخوان، لوزه ها، تیموس، طحال و غدد لنفاوی تشکیل شده است.
تمام لنفوسیت ها در مغز استخوان از سلول های نابالغ به نام سلول های بنیادی ایجاد می شوند. لنفوسیت هایی که در غده تیموس (پشت استخوان سینه) بالغ می شوند سلول های T نامیده می شوند. آنهایی که در مغز استخوان یا اندام های لنفاوی بالغ می شوند سلول های B نامیده می شوند.

سه نوع اصلی لنفوسیت نقش مهمی در سیستم ایمنی دارند: لنفوسیت ‌های B، لنفوسیت‌ های T و سلول‌های NK.

لنفوسیت های B (سلول های B)

این سلول ها از سلول های بنیادی خون ساز در مغز استخوان در پستانداران منشاء می گیرند.
سلول های B گیرنده های سلول B را در سطح خود بیان می کنند. اینها به سلول اجازه می دهد تا به آنتی ژن روی سطح یک میکروب مهاجم یا عامل آنتی ژنیک دیگر بچسبد.
به همین دلیل، سلول‌های B به عنوان سلول‌های ارائه‌دهنده آنتی‌ژن شناخته می‌شوند، زیرا سلول‌های دیگر سیستم ایمنی را از حضور یک میکروب مهاجم آگاه می‌کنند.
سلول های B همچنین آنتی بادی هایی ترشح می کنند که به سطح میکروب های عامل عفونت می چسبند. این آنتی‌بادی‌ها Y شکل هستند و هر کدام شبیه به یک «قفل» تخصصی هستند که یک «کلید» آنتی ژن منطبق در آن قرار می‌گیرد. به همین دلیل، هر آنتی بادی Y شکل به میکروب متفاوتی واکنش نشان می‌دهد و پاسخ سیستم ایمنی بزرگ‌تری را برای مبارزه با عفونت ایجاد می‌کند.

لنفوسیت های T (سلول های T)

این سلول ها به این دلیل نامیده می‌شوند که در تیموس، که اندام کوچکی در قسمت فوقانی قفسه سینه، درست در پشت جناغ است، بالغ می‌شوند. (برخی سلول های T در لوزه ها بالغ می شوند.)

انواع مختلفی از سلول های T وجود دارد، و آنها a را انجام می دهند. طیف وسیعی از عملکرد ها به عنوان بخشی از ایمنی سازگار با واسطه سلولی. سلول های T به سلول های B کمک می کنند تا آنتی بادی در برابر باکتری ها، ویروس ها یا سایر میکروب های مهاجم بسازند.
بر خلاف سلول های  B، برخی از سلول های T پس از اتصال به آنتی ژن روی سطح میکروب، پاتوژن ها را مستقیماً می بلعند و از بین می برند.

سلول های NK

اینها نوعی لنفوسیت هستند که مستقیماً به سلول هایی که ویروس آلوده کرده است حمله می کند.
منابع جایگزین سلول های بنیادی مغز استخوان
منبع دیگر سلول های بنیادی مغز استخوان، خونی است که در رگ ها و شریان های همه افراد عادی در گردش است. این سلول های بنیادی به عنوان سلول های بنیادی خون محیطی (PBSC) شناخته می شوند. بیمارانی که پس از شیمی درمانی بهبود می یابند و افراد سالمی که تحت درمان با داروهای خاصی هستند که باعث تحریک رشد مغز استخوان می شوند، تعداد نسبتاً زیادی PBSC در خون خود دارند. PBSC را می توان جمع آوری کرد و در شرایط خاصی به عنوان منبع سلول های بنیادی برای پیوند استفاده کرد.
منبع دیگر سلول های بنیادی خونی است که در جفت نوزاد تازه متولد شده پس از بریدن بند ناف یافت می شود. خون بند ناف (UCB) با موفقیت به عنوان منبع سلول های بنیادی مغز استخوان برای پیوند در بیماران مرتبط و غیرمرتبط مورد استفاده قرار گرفته است.

انواع مغز استخوان

مغز استخوان بافت نرم و ژلاتینی است که حفره های متخلخل یا مراکز استخوان ها را پر می کند. دو نوع مغز استخوان وجود دارد که عبارتند از:
 مغز استخوان قرمز که به بافت میلوئیدی معروف است
مغز استخوان زرد که به بافت چربی معروف است
هر دو نوع مغز استخوان با رگ های خونی و مویرگ ها غنی می شوند.
مغز استخوان روزانه بیش از 220 میلیارد سلول خونی جدید می سازد. بیشتر سلول های خونی در بدن از سلول های مغز استخوان ایجاد می شوند.

سلول های بنیادی مغز استخوان

مغز استخوان شامل دو نوع سلول بنیادی است: مزانشیمی و خونساز
مغز استخوان قرمز از یک بافت فیبری ظریف و بسیار عروقی حاوی سلول های بنیادی خونساز تشکیل شده است. اینها سلول های بنیادی خون ساز هستند.
مغز استخوان زرد حاوی سلول های بنیادی مزانشیمی یا سلول های استرومایی مغز است. اینها چربی، غضروف و استخوان تولید می کنند.
سلول های بنیادی سلول های نابالغی هستند که می توانند به انواع مختلفی از سلول ها تبدیل شوند.

سلول های بنیادی خونساز در مغز استخوان دو نوع سلول اصلی را ایجاد می کنند:
•    میلوئید
•    لنفوئید

این ها شامل مونوسیت ها، ماکروفاژها، نوتروفیل ها، بازوفیل ها، ائوزینوفیل ها، گلبول های قرمز، سلول های دندریتیک و مگاکاریوسیت ها یا پلاکت ها و همچنین سلول هایT، سلول های B و سلول های کشنده طبیعی (NK) می شوند.

انواع مختلف سلول های بنیادی خونساز از نظر ظرفیت و قدرت بازسازی متفاوت هستند. بسته به اینکه چند نوع سلول می توانند ایجاد کنند، می توانند چند توان یا تک توان باشند.
سلول های بنیادی خونساز پرتوان دارای خواص تجدید و تمایز هستند. آنها می توانند سلول دیگری مشابه خودشان را تولید مثل کنند و می توانند یک یا چند زیرمجموعه از سلول های بالغ بیشتری تولید کنند.
فرآیند تولید سلول های خونی مختلف از این سلول های بنیادی پرتوان به نام خون سازی شناخته می شود. این سلول های بنیادی هستند که در پیوند مغز استخوان مورد نیاز هستند.

سلول‌های بنیادی خون‌ساز

سلول‌های بنیادی خون‌ساز در مغز استخوان قرمز می‌توانند تکثیر شده و به سه نوع مهم از سلول‌های خونی بالغ شوند که هر کدام وظایف خاص خود را دارند:

گلبول های قرمز خون (گلبول های قرمز): این گلبول ها اکسیژن را در سراسر بدن حمل می کنند.

گلبول های سفید (لکوسیت): این گلبول ها به مبارزه با عفونت و بیماری کمک می کنند. گلبول های سفید شامل لنفوسیت ها که سنگ بنای سیستم ایمنی بدن را تشکیل می دهند و سلول های میلوئیدی شامل گرانولوسیت ها، نوتروفیل ها، مونوسیت ها، ائوزینوفیل ها و بازوفیل ها هستند.
پلاکت ها (ترومبوسیت ها): این پلاکت ها به لخته شدن خون پس از آسیب کمک می کنند. پلاکت ها قطعاتی از سیتوپلاسم مگاکاریوسیت ها هستند که نوع دیگری از سلول های مغز استخوان هستند.
پس از بالغ شدن، این سلول های خونی از مغز استخوان به جریان خون حرکت می کنند، جایی که عملکردهای مهمی را انجام می دهند که بدن را زنده و سالم نگه می دارد.

سلول های بنیادی مزانشیمی

سلول های بنیادی مزانشیمی در حفره مغز استخوان وجود دارند. آنها می توانند به تعدادی از دودمان استرومایی متمایز شوند، مانند:
•    سلولهای غضروفی (تولید غضروف)
•    استئوبلاست (تشکیل استخوان)
•    استئوکلاست ها
•    سلول های چربی (بافت چربی)
•    میوسیت ها (عضله)
•    ماکروفاژها
•    سلول های اندوتلیال
•    فیبرو بلاست ها

مغز استخوان قرمز

مغز استخوان قرمز تمام گلبول های قرمز خون و پلاکت ها و حدود 60 تا 70 درصد لنفوسیت ها را در بزرگسالان انسان تولید می کند. سایر لنفوسیت ها زندگی خود را در مغز استخوان قرمز آغاز می کنند و به طور کامل در بافت های لنفاوی از جمله تیموس، طحال و غدد لنفاوی تشکیل می شوند.

مغز استخوان زرد

مغز استخوان زرد عمدتا به عنوان ذخیره چربی عمل می کند. مغز استخوان زرد به تامین غذا و حفظ محیط مناسب برای استخوان کمک می کند. با این حال، تحت شرایط خاص مانند از دست دادن خون شدید یا در هنگام تب مغز استخوان زرد ممکن است به مغز استخوان قرمز بازگردد.
مغز استخوان زرد معمولاً در حفره‌های مرکزی استخوان‌های بلند قرار دارد و عموماً توسط لایه‌ای از مغز استخوان قرمز با ترابکول‌های بلند (ساختارهای پرتو مانند) در یک چارچوب مشبک اسفنج مانند احاطه شده است.

آزمایشات مغز استخوان

آزمایش‌های مغز استخوان می‌تواند به تشخیص برخی بیماری‌ها، به‌ویژه موارد مربوط به خون و اندام‌های سازنده خون کمک کند. آزمایش اطلاعاتی در مورد ذخایر آهن و تولید خون ارائه می دهد.
از آنجایی که مغز استخوان بر بسیاری از سیستم‌های بدن تأثیر می‌گذارد، یک مشکل می‌تواند منجر به طیف وسیعی از شرایط، از جمله سرطان‌هایی شود که بر خون تأثیر می‌گذارند.
تعدادی از شرایط تهدیدی برای مغز استخوان هستند زیرا از تبدیل سلول های بنیادی به سلول های ضروری جلوگیری می کنند.
لوسمی، بیماری هوچکین و سایر سرطان های لنفوم می توانند به توانایی تولید مغز استخوان آسیب رسانده و سلول های بنیادی را از بین ببرند.
معاینه مغز استخوان می تواند به تشخیص بیماری های زیر کمک کند

•    سرطان خون
•    مولتیپل میلوما
•    بیماری گوچر
•    موارد غیر معمول کم خونی
•    سایر شرایط هماتولوژیک

پیوند مغز استخوان

مغز استخوان بافت اسفنجی داخل برخی از استخوان های بدن از جمله استخوان های لگن و ران است. مغز استخوان حاوی سلول های نابالغی به نام سلول های بنیادی است.
بسیاری از افراد مبتلا به سرطان های خون، مانند لوسمی و لنفوم، کم خونی سلول داسی شکل، و سایر شرایط تهدید کننده زندگی برای زنده ماندن به پیوند مغز استخوان یا خون بند ناف تکیه می کنند.
مردم برای زندگی به مغز استخوان و سلول های خونی سالم نیاز دارند. هنگامی که یک بیماری بر مغز استخوان تاثیر می گذارد به طوری که دیگر نمی تواند به طور موثر عمل کند، پیوند مغز استخوان یا خون بند ناف می تواند بهترین گزینه درمانی باشد. برای برخی افراد، ممکن است تنها گزینه باشد.

فوائد پیوند مغز استخوان

پیوند مغز استخوان به دلایل مختلف مفید است. مثلا:
پیوند مغز استخوان می تواند مغز استخوان بیمار و بدون عملکرد را با مغز استخوان سالم جایگزین کند. این در شرایطی مانند لوسمی، کم خونی آپلاستیک و کم خونی داسی شکل مفید است.
پیوند مغز استخوان می تواند سیستم ایمنی جدیدی را بازسازی کند که با لوسمی موجود یا باقیمانده یا سایر سرطان هایی که شیمی درمانی یا پرتودرمانی آنها را از بین نبرده مبارزه می کند.
پس از دریافت دوزهای بالای شیمی درمانی یا پرتودرمانی برای درمان بدخیمی، پیوند مغز استخوان می تواند جایگزین مغز استخوان شود و عملکرد معمول خود را بازیابی کند.
پیوند مغز استخوان می تواند مغز استخوان را با مغز استخوان سالم و عملکرد ژنتیکی جایگزین کند تا از آسیب بیشتر ناشی از یک روند بیماری ژنتیکی مانند سندرم هورلر یا آدرنولوکودیستروفی جلوگیری کند.
پیوند مغز استخوان بهترین گزینه درمانی برای شرایطی است که توانایی عملکرد مغز استخوان را تهدید می کند، مانند سرطان خون.
پیوند می تواند به بازسازی ظرفیت بدن برای تولید سلول های خونی و رساندن تعداد آنها به سطح قابل قبول کمک کند. شرایطی که ممکن است با پیوند مغز استخوان قابل درمان باشند شامل بیماری‌های سرطانی و غیرسرطانی هستند.

انواع پیوند مغز استخوان

پیوند اتولوگ: افراد سلول های بنیادی خود را از خون محیطی یا بند ناف خود دریافت می کنند تا مغز استخوان را دوباره پر کنند.

پیوند همزمان: افراد سلول های بنیادی را از دوقلو های همسان خود دریافت می کنند.

پیوند آلوژنیک: افراد سلول‌ های بنیادی مشابه را از یک خواهر یا برادر، والدین یا اهداکننده غیرمرتبط دریافت می‌کنند.

پیوند هاپلوئیدیکال: این یک گزینه درمانی برای تقریباً 70٪ افرادی است که اهداکننده مشابه آنتی ژن لکوسیت انسانی (HLA) ندارند.
خون بند ناف (نوعی پیوند آلوژنیک): یک متخصص سلول های بنیادی را از بند ناف نوزاد تازه متولد شده بلافاصله پس از تولد خارج می کند. آنها سلول های بنیادی را منجمد و ذخیره می کنند تا زمانی که برای پیوند مورد نیاز باشند. سلول های خون بند ناف بسیار نابالغ هستند، بنابراین نیاز کمتری به تطبیق وجود دارد، اما بازیابی شمارش خون بسیار بیشتر طول می کشد.