Dlaczego struktury krwiotwórcze "ukrywają się" w kościach?

W toku ewolucji komórki macierzyste krwi „znalazły” dla siebie miejsce niedostępne dla promieniowania ultrafioletowego.

Co wiemy o układzie krwiotwórczym? W szkole dowiedzieliśmy się, że komórki krwi powstają w czerwonym szpiku kostnym, który znajduje się w kościach miednicy, żebrach, mostku, kościach czaszki i długich cewkowych oraz wewnątrz kręgów. Struktury szpiku kostnego są reprezentowane przez komórki macierzyste, które produkują inne nowe komórki – erytrocyty, a także prekursory płytek krwi (megakariocyty) i immunocyty. Ale co wiemy o mechanizmie hematopoezy i dlaczego zachodzi ona wewnątrz kości? W końcu u ryb, na przykład, podobne struktury znajdują się wewnątrz nerek.

Naukowcy z Harvardu zasugerowali, że układ krwiotwórczy różnych przedstawicieli fauny ukształtował się w strefie najbardziej chronionej przed światłem słonecznym w trakcie ich rozwoju. Dr Friedrich G. Kapp i jego współpracownicy zauważyli, że u ryb podobne struktury są pokryte inną warstwą komórkową, reprezentowaną przez melanocyty. Komórki te wydzielają pigment melaniny, który jest zdolny do neutralizacji promieniowania ultrafioletowego. Melanocyty mogą być obecne niemal wszędzie, mimo że wiemy o ich obecności tylko w skórze. Rzeczywiście, gdyby tych komórek tam nie było, nie bylibyśmy w stanie chronić naszej skóry przed szkodliwym działaniem promieniowania ultrafioletowego. W rezultacie DNA skóry uległoby uszkodzeniu, co spowodowałoby rozwój procesów złośliwych lub obumarcie struktur. Najprawdopodobniej warstwa melanocytów u ryb służy również jako ochrona układu krwiotwórczego.

Artykuł opublikowany w czasopiśmie Nature opisuje ciekawy eksperyment. Ryby, którym pozbawiono komórek pigmentowych, wystawiono na działanie promieniowania ultrafioletowego: liczba struktur macierzystych w nich zmniejszyła się w porównaniu do ryb, które miały warstwę melanocytów. Ale normalne ryby również mogłyby być narażone, gdyby światło ultrafioletowe padało na nie od dołu, a nie od góry: dolna część nerek nie ma ochrony melanocytów.

Po gruntownej analizie ewolucji ryb naukowcy doszli do wniosku, że warstwa melanocytów jest rzeczywiście niezbędna do ochrony układu krwiotwórczego. Ochrona ta jest szczególnie widoczna podczas obserwacji rozwoju żaby. W stadium kijanki struktury macierzyste przechodzą przez szlak „nerki – szpik kostny”: przez wszystkie stadia rozwoju układ krwiotwórczy jest nadal chroniony przed promieniowaniem ultrafioletowym.

Oczywiście, wewnętrzna jama kostna nie jest jedynym odosobnionym miejscem, w którym komórki mogą się ukryć przed słońcem. Nie możemy jednak zapominać o innych warunkach koniecznych do prawidłowej hematopoezy. Najprawdopodobniej na pewnym etapie ewolucji – na przykład, gdy kręgowce kolonizowały ląd – układ krwiotwórczy „opuścił” nerki i „osiedlił się” w szpiku kostnym, gdzie od tamtej pory szczęśliwie się znajduje.

Informacje uzyskano ze strony internetowej https://phys.org/news/2018-06-blood-cells-bones.html