Măduva osoasă este un țesut situat în centrul oaselor .
Se prezintă sub două forme: măduva osoasă roșie, unde se produc celule sanguine (hematopoieză ) și măduva osoasă galbenă, formată în mare parte din grăsimi.
Măduva osoasă roșie produce toate tipurile diferite de celule sanguine: celule roșii din sânge (necesare pentru transportul oxigenului din plămâni către celule și dioxid de carbon din celule în plămâni), celule albe din sânge (celulele care protejează corpul de străine substanțe) și trombocite (celule care se acumulează în timpul unei leziuni pentru a opri sângerarea).
Cele Oasele sunt compuse din substanță compactă situată în afara osului, și o substanță spongioasă situată în interiorul osului. Această substanță spongioasă arată ca un burete rigid și rezervă cavități mai mult sau mai puțin mari între substanța osoasă ( trabeculele ). Aceste cavități sunt umplute cu un material numit măduvă osoasă.
Cavitățile osoase sunt căptușite cu celule care construiesc oase ( osteoblaste) și mai puține celule care distrug oasele ( osteoclaste) . Această activitate de construire și distrugere a oaselor este permanentă în toate etapele vieții și este necesară pentru oase puternice. Cavitățile sunt umplute cu un gel fibros, matricea extracelulară , care susține diferitele componente ale măduvei osoase. Această matrice conține o rețea de artere și vene mici ( capilare) , celule de sprijin ( fibroblaste ), celule nervoase, celule grase ( adipocite) , celule sanguine în diferite stadii de maturare ( celule hematopoietice) și reticulină , o proteină de susținere similară cu colagenul . În plus, sunt prezente și celule stromale ; aceste celule par să joace un rol important în formarea celulelor sanguine.
Există două tipuri de măduvă osoasă:
Sângele ajunge în măduva osoasă printr-un vas de sânge care intră în os în mijlocul acestuia. Acest vas se ramifică din ce în ce mai mult și după ce a drenat osul ajunge în măduva osoasă prin vase mici, capilare . Peretele acestora ( endoteliul ) este format din celule plate între care celulele sanguine mature trec în sânge.
Masa totală a măduvei osoase este mai mare decât cea a ficatului , acesta din urmă având o masă de 1,5-2 kg . Masa osoasă galbenă este de 50% până la 70% din masa osoasă la un om în vârstă de 25 de ani. Dar această proporție nu este fixă, crește odată cu vârsta, menopauza, abuzul de alcool și bolile, de exemplu; dar poate scădea și făcând mai mult sport sau expunându-se la frig.
Nou-născuții au măduvă osoasă roșie. La vârsta adultă, măduva osoasă roșie se găsește numai în vertebre, coaste, clavicule, stern, os pelvian și cranian și în capetele cele mai apropiate de trunchiul femurului și humerusului. Măduva osoasă roșie este foarte vascularizată, deoarece celulele hematopoietice produc celulele sanguine acolo.
Măduva osoasă galbenă este alcătuită în principal din adipocite (celule adipoase). La omul adult, acesta reprezintă aproximativ 10% din masa totală de grăsime corporală. Aceste adipocite sunt diferite de celulele adipoase din alte părți ale corpului și au un rol important în reglarea echilibrului intern natural al corpului, homeostazia .
Sângele este alcătuit dintr-un fluid, plasma sanguină , care transportă celulele sanguine și alte materiale, cum ar fi proteinele , nutrienții, gazele și alte substanțe. La femei 42%, la bărbați 45%, sângele este format din celule sanguine, din care 99% este alcătuit din celule roșii din sânge, eritrocite . Celelalte celule sunt celule albe din sânge, leucocite , care există în 5 variante ( neutrofile , eozinofile , bazofile , monocite și limfocite) și trombocite , care nu sunt celule strict vorbitoare, ci mai degrabă fragmente celulare.
Toate aceste celule sunt produse în măduva osoasă de către celulele stem hematopoietice. Înainte de naștere, celulele sanguine sunt produse în măduva osoasă, dar mai întâi în sacul gălbenuș și în ficat , splină și țesut limfatic și, în cele din urmă, din luna a 4- a, în măduva osoasă roșie; în a 6- a lună de sarcină, producția de către măduva osoasă este predominantă. Cu toate acestea, atunci când producția de celule sanguine trebuie urgent stimulată, ficatul și splina pot relua această producție, chiar și la vârsta adultă. Măduva osoasă galbenă se poate transforma, de asemenea, în măduvă osoasă roșie atunci când este necesar.
În măduva osoasă roșie, în medie, 18% din celulele prezente formează globule roșii și aproape 80% formează sau maturizează globule albe.
Celulele stem hematopoietice produc toate tipurile de celule sanguine. Aceste celule sunt puține la număr, reprezentând o singură celulă din 10.000 până la 15.000 de celule din măduva osoasă. De asemenea, pot scăpa în sânge, dar în acest caz reprezintă doar o celulă din 100.000 de celule sanguine. Proteinele specifice, în funcție de nevoi, vor încuraja aceste celule să se divizeze și să producă diferite celule sanguine. În plus, ele se împart și pentru a se reproduce și astfel asigura producția continuă de celule sanguine.
Celulele stem hematopoietice se împart mai întâi în două tipuri diferite de celule, celulele progenitoare mieloide care vor da naștere la celule roșii, celule albe și trombocite și celule progenitoare limfoide care vor da naștere la limfocite. Când celulele sanguine se maturizează, acestea sunt eliberate în sânge. Acești progenitori pot produce o mulțime de celule, dar numai pentru un timp limitat după crearea lor. Se estimează că durează între 15 și 20 de zile până la maturarea celulelor sanguine, dar acest timp poate varia în funcție de necesități.
În funcție de localizarea lor, celulele stem hematopoietice sau celulele progenitoare se vor specializa diferit. Aceste locații, nișele de celule stem (în) , sunt definite de celulele din jur, cum ar fi adipocite, osteoblaste, vase de sânge și celule stromale.
Celulele roșii din sânge sunt celule aplatizate responsabile de transportul oxigenului (O 2 ) din plămâni către celule și o mare parte din dioxidul de carbon din celule în plămâni. Fiecare milimetru cub (mm 3 ) de sânge conține 5 milioane de celule roșii din sânge. Aceste celule nu au nuclei sau alte organite și sunt în esență saci plini cu molecule de hemoglobină . Au o durată de viață de aproximativ 4 luni și sunt înlocuite cu 2 până la 3 milioane de celule roșii din sânge în fiecare secundă. Splina elimina celulele rosii din sange , care sunt prea vechi.
Celulele roșii din sânge sunt produse în măduva osoasă în diferite stadii și în ultima etapă celulele roșii din sânge sunt eliberate în sânge. Măduva osoasă este stimulată de proteine specifice, eritropoietine (EPO), produse în rinichi atunci când există o lipsă de O 2 . Fiecare celulă roșie din sânge conține peste 250 de milioane de molecule de hemoglobină, fiecare dintre acestea conținând 4 atomi de fier. Măduva osoasă, ficatul și splina pot stoca fierul ca feritină sau hemosiderină . Atunci când eritropoietina stimulează producția de celule roșii din sânge, atomii de fier sunt legați de o proteină de transport, transferrina , care trebuie livrată în măduva osoasă prin sânge, astfel încât să poată fi create noi celule roșii din sânge.
Globulele roșii din sânge în formare se aglutinează în jurul unui macrofag și formează astfel insule de eritroblaste. Aceste insulițe sunt aproape de capilare. Celulele cele mai apropiate de macrofag sunt cele mai puțin mature. Macrofagul absoarbe celulele defecte și, de asemenea, îndepărtează nucleele celulelor roșii din sânge înainte ca acestea să ajungă la vasele de sânge.
Rolul celulelor albe din sânge este de a ne proteja împotriva substanțelor străine corpului nostru (bacterii, viruși, ciuperci etc.) prin distrugerea lor. De asemenea, ucid celulele anormale, cum ar fi celulele canceroase , și curăță corpul de celule uzate și resturi de țesuturi. Există mult mai puține globule albe decât celule roșii, fiecare mm 3 conține aproximativ 7.000. Globulele albe folosesc sângele doar ca mijloc de transport, la destinație, îl lasă prin capilare, vasele de sânge mai mici, țesând între celule din peretele vasului. Durata de viață a globulelor albe granulare este numărată în zile sau chiar ore.
Există 5 tipuri de celule albe din sânge care sunt clasificate în funcție de aspectul lor la microscop:
Toate celulele albe din sânge și monocitele granulare sunt produse numai în măduva osoasă unde se maturizează prin mai multe faze; producțiile lor sunt stimulate de proteine adecvate.
Rupturile vaselor mici (arteriole, capilare și venule) sunt destul de frecvente și sunt ușor de reparat de celulele pereților acestor vase. Când apare o vătămare în vase mai mari, are loc un proces în trei etape pentru a opri sângerarea:
Trombocitele nu numai că formează unghia trombocitelor, ci determină și contractarea vaselor și coagularea sângelui.
Trombocitele nu sunt celule, ci fragmente de celule mari numite megacariocite produse în trei faze de celulele stem hematopoietice din măduva osoasă. Trombocitele, de 0,002 până la 0,004 mm , sunt formate din puțină citoplasmă și membrană . Un megacariocit, de la 0,05 la 0,1 mm , produce 2.000 până la 3.000 de trombocite, dintre care aproximativ o treime este depozitată în splină pentru a fi disponibilă în timpul unei rupturi a vasului. Sângele conține între 150.000 și 350.000 de trombocite pe mm 3 ; supraviețuiesc aproximativ 10 zile și sunt reciclate de splină și ficat. Trombopoietinei secretat de ficat regleaza producerea de trombocite din maduva osoasa.
La mamifere și păsări, producerea de celule sanguine (globule roșii, globule albe și trombocite sau trombocite) are loc, ca și la om, în măduva osoasă, unde se găsesc celulele stem hematopoietice. Rinichiul și splina produc celule sanguine la amfibieni și pești osoși. La peștii inferiori, celulele stem hematopoietice se găsesc în sânge.
Globulele roșii din mamifere sunt în formă de disc cu o cavitate centrală și sunt lipsite de nuclee. La majoritatea vertebratelor, aceste celule sunt mai mari, au o formă ovoidă și au un nucleu. Producția de celule roșii din sânge este controlată de eritropoietina produsă de rinichi la mamifere și posibil la alte vertebrate.
Mamiferele produc trombocite care sunt fragmente de celule. Alte vertebrate produc celule întregi, numite trombocite, care circulă în sânge în așteptarea rănirii și se separă în acest moment pentru a ajuta sângele să se coaguleze.
Splina elimină celulele roșii din sânge vechi și le poate stoca, precum și celulele albe din sânge și trombocitele pentru a le pune la dispoziție, dacă este necesar.
Pentru o lungă perioadă de timp, s-a presupus că migrarea producției de celule sanguine în oase a fost o adaptare la viața de pe pământ, pentru a proteja acest proces vital de eventualele daune cauzate de radiațiile UV și de fluctuațiile de temperatură. După o analiză atentă a oaselor membrelor și a existenței cavităților interne, se presupune că primele animale care permit hematopoieza în măduva osoasă ar fi seymouria și discosauriscul care au trăit acum aproximativ 280 de milioane de ani, în timpul Permianului inferior.
Când sângele nu mai poate transporta oxigenul de care are nevoie, vorbim despre anemie. Această afecțiune poate fi cauzată de lipsa sau anomalia celulelor roșii sau a hemoglobinei. Există mai mult de 400 de tipuri de anemie și OMS estimează că un sfert din populația lumii suferă de aceasta, copiii preșcolari și femeile din țările în curs de dezvoltare sunt deosebit de afectate.
Diferitele cauze ale anemiei pot fi grupate în următoarele categorii:
Sângele poate conține mai multe celule roșii decât în mod normal; temporar în timpul deshidratării, de exemplu, sau cronic pentru fumători, deoarece în aceștia hemoglobina nu mai transportă oxigenul la fel de eficient sau la persoanele care trăiesc la altitudine. Policitemia vera este o tulburare a măduvei osoase caracterizată printr-o supraproducție de globule roșii; această situație duce la o creștere semnificativă a vâscozității sângelui, dăunătoare pentru organe, care poate produce cheaguri de sânge , atacuri de cord și accidente vasculare cerebrale .
În leucemie, există o supraproducție de celule anormale în diferite stadii de maturare a globulelor albe din sânge. În acest caz, globulele albe din sânge nu își mai pot îndeplini rolul în mod normal. Aceste celule anormale invadează măduva osoasă și alte celule nu mai pot produce globule roșii sau trombocite. Pacienții mor adesea din cauza infecțiilor severe sau din cauza sângerărilor.
Prea multă producție de trombocite , trombocitoză sau prea puțină producție de trombocite , trombocitopenie , care poate crea fie cheaguri de sânge nedorite, fie sângerări care nu se opresc. Aceste disfuncții se datorează în principal distrugerii trombocitelor după crearea lor, dar se pot datora și bolilor măduvei osoase.
În cazul unor disfuncții în producerea celulelor sanguine, poate fi necesară puncția măduvei osoase, adică recoltarea măduvei osoase prin aspirarea cu o seringă pentru a face un frotiu ( mielogramă ) sau prin îndepărtarea unei părți cu un trocar , pentru a-i analiza structura.
Puncția este o procedură foarte dureroasă pentru pacient și este necesară anestezie locală sau generală. Pacientul este așezat lateral pentru a accesa partea din spate a părții superioare a osului pelvian, creasta iliacă . Se face o incizie în piele și se folosește un ac pentru puncția osului până la măduvă. Când locul este atins, o seringă este atașată la ac și se face o aspirație de aproximativ 2 ml de măduvă. Dacă este necesară o biopsie (adică este necesară menținerea structurii măduvei osoase), se introduce un trocar în același loc la nivelul pielii, dar la un unghi diferit în os; Se iau în mod normal 2 cm de măduvă osoasă. Complicațiile sunt rare.
Această procedură este relativ ușor de realizat și se poate face în ambulatoriu. Analiza eșantionului permite un diagnostic sigur și rapid al disfuncției.
În bolile care afectează producția de celule sanguine, cum ar fi leucemia sau anemia cu celule secera, transplantul de celule stem hematopoietice este o opțiune de tratament.
Aceste celule pot proveni dintr-o probă autologă , adică de la pacientul însuși înainte de tratament, sau de un donator alogen , adică de o altă persoană. Când celulele provin de la pacientul însuși, problemele de respingere sunt foarte rare (posibile, de exemplu, cu mieloame multiple ).
Când nu este posibilă recoltarea propriilor celule hematopoietice ale pacientului, se caută un donator adecvat, mai întâi în cadrul familiei sale, apoi din lista potențialilor donatori înregistrați. Este important să găsiți un donator care are cea mai mare compatibilitate cu antigenele leucocitelor umane (HLA) ale pacientului.
De asemenea, este posibil să se utilizeze celule hematopoietice din cordoane ombilicale; au avantajul că nu necesită o compatibilitate HLA foarte mare și că sunt disponibile rapid, dar deseori se apucă mai puțin rapid. Aceste celule sunt colectate imediat după nașterea unui copil și imediat înghețate.
Recoltarea celulelor stem de la o persoană se poate face în două moduri:
Înainte de a transfera celulele stem către pacienți, măduva osoasă bolnavă trebuie îndepărtată complet prin chimioterapie și radioterapie , iar sistemul imunitar trebuie stimulat. În timpul acestui tratament, pacientul trebuie izolat deoarece sistemul său imunitar este distrus.
Celulele stem colectate de la donator sunt reinjectate în sânge prin perfuzie. Vor repopula măduva osoasă mai mult sau mai puțin repede.
Creșterea numărului de celule roșii din sânge face posibilă aducerea mai multor oxigen în celule, în special în celulele musculare, ceea ce le permite sportivilor să performeze mai bine. Înainte de descoperirea EPO sintetic, dopajul se făcea prin prelevarea sângelui sportivului pentru a extrage globulele roșii care au fost înghețate și apoi reinjectate înainte de o competiție. Utilizarea EPO sintetică a simplificat această procedură. Un studiu a arătat că această practică poate crește performanța în sporturile de anduranță cu 7% până la 10%.
Creșterea prea mare a globulelor roșii îngroșă sângele, ceea ce poate duce la formarea de cheaguri de sânge , atacuri de cord și accidente vasculare cerebrale . Administrarea de doze repetate de EPO poate provoca, de asemenea, rezistență la EPO, provocând anemie. Credem că EPO sintetic este responsabil pentru moartea a douăzeci de bicicliști europeni din 1987.
De la Jocurile Olimpice de la Sydney din 2000, sportivii au fost testați pentru prezența EPO sintetic.