Hematopoëtische stamcel
Hematopoëtische stamcellen (HSC's) of bloedstamcellen zijn multipotente stamcellen, die in de regel primair in het rode beenmerg voorkomen. Uit deze cellen worden alle bloedcellen gevormd: witte bloedcellen via leukopoëse, rode bloedcellen via erytropoëse en bloedplaatjes via trombopoëse. Dit vormingsproces wordt hematopoëse genoemd.
Bij gewervelden ontstaan de eerste definitieve HSC's uit de ventrale endotheelwand van de embryonale aorta in het (midden van de zwangerschap) aorta-gonad-mesonephros-gebied, via een proces dat bekend staat als endotheel-naar-hematopoëtische transitie.[1][2] Bij volwassenen vindt hematopoëse plaats in het rode beenmerg, in de kern van de meeste botten. Het rode beenmerg is afgeleid van de laag van het embryo die mesoderm wordt genoemd. Onderzoek uit 2025 markeert de eerste wereldwijde ontdekking van niches voor hematopoëtische stamcellen (HSC's) in ongewervelde skeletten – waarmee de lang bestaande opvatting dat skeletale hematopoëse uniek is voor gewervelden, wordt ontkracht.[3]
Hematopoëtische stamcellen geven aanleiding tot verschillende typen bloedcellen, in lijnen die myeloïde en lymfoïde worden genoemd. Zowel de myeloïde als de lymfoïde lijn zijn betrokken bij de vorming van dendritische cellen. Myeloïde cellen omvatten monocyten, macrofagen, neutrofiele granulocyten, basofiele granulocyten, eosinofiele granulocyten, erytrocyten en megakaryocyten tot bloedplaatjes. Lymfoïde cellen omvatten T-cellen, B-cellen, NK-cellen en aangeboren lymfoïde cellen.
De definitie van hematopoëtische stamcellen is geëvolueerd sinds ze voor het eerst werden ontdekt in 1961.[4] Het hematopoëtisch weefsel bevat cellen met regeneratieve capaciteiten op de lange en korte termijn, evenals gecommitteerde multipotente, oligopotente en unipotente voorlopercellen. Hematopoëtische stamcellen vormen 1 op de 10.000 cellen in myeloïd weefsel.
De hematopoëtische stamcellen uit het beenmerg of uit het bloed van de navelstreng of de placenta worden bij de behandeling van leukemie en andere aandoeningen van het immuunsysteem[5] due to their regenerative properties.[6] gebruikt voor de stamceltransplantatie of dat is hetzelfde beenmergtransplantatie als de stamcellen rechtstreeks uit het bloed worden gehaald.
Structuur
[bewerken | brontekst bewerken]Hematopoëtische stamcellen zijn rond met een afgeronde kern en een lage cytoplasma-kernverhouding. Qua vorm lijken hematopoëtische stamcellen op lymfocyten.
Locatie
[bewerken | brontekst bewerken]De allereerste hematopoëtische stamcellen tijdens de embryonale ontwikkeling (van muizen en mensen) worden gevonden in het aorta-gonad-mesonefrosgebied en de dooiergang- en navelstrengslagaders.[7][8][9] Iets later worden HSC's ook gevonden in de placenta, de dooierzak, het embryonale hoofd en de foetale lever.[1][10]
Stam- en voorlopercellen kunnen met een naald en spuit uit het bekken, bij de iliacale kam, worden genomen.[11] De cellen kunnen als vloeistof worden verwijderd (om een uitstrijkje te maken en de celmorfologie te bekijken) of ze kunnen worden verwijderd via een biopsie (om de architectuur of de relatie van de cellen tot elkaar en tot het bot te behouden).
Functie
[bewerken | brontekst bewerken]_diagram_en.svg)
Hematopoëse
[bewerken | brontekst bewerken]Hematopoëtische stamcellen zijn essentieel voor hematopoëse, de vorming van de cellen in het bloed. Hematopoëtische stamcellen kunnen alle bloedceltypen aanvullen (d.w.z. ze zijn multipotent) en zichzelf vernieuwen. Een klein aantal hematopoëtische stamcellen kan zich vermenigvuldigen en een zeer groot aantal dochterhematopoëtische stamcellen genereren. Dit fenomeen wordt gebruikt bij stamceltransplantatie,[12] waarbij een klein aantal hematopoëtische stamcellen het hematopoëtische systeem herstelt. Dit proces geeft aan dat na een stamceltransplantatie symmetrische celdelingen in twee dochterhematopoëtische stamcellen moeten plaatsvinden.
Er wordt aangenomen dat zelfvernieuwing van stamcellen plaatsvindt in de stamcelniche in het beenmerg, en het is redelijk om aan te nemen dat belangrijke signalen in deze niche van belang zijn voor zelfvernieuwing.[13] Er is veel interesse in de omgevings- en moleculaire vereisten voor zelfvernieuwing van HSC's, omdat inzicht in het vermogen van HSC's om zichzelf aan te vullen uiteindelijk de generatie van uitgebreide populaties HSC's in vitro mogelijk zal maken die therapeutisch kunnen worden gebruikt.
Rusttoestand
[bewerken | brontekst bewerken]Hematopoëtische stamcellen, net als alle volwassen stamcellen, bevinden zich meestal in een rusttoestand, ofwel een omkeerbare groeistop. Het veranderde metabolisme van rustende HSC's helpt de cellen om gedurende langere perioden te overleven in de hypoxische beenmergomgeving.[14] Wanneer ze worden geprovoceerd door celdood of beschadiging, verlaten hematopoëtische stamcellen de rusttoestand en beginnen ze weer actief te delen. De overgang van rust naar proliferatie en terug wordt gereguleerd door de MEK/ERK-route en de PI3K/AKT/mTOR-route. Een verstoring van deze overgangen kan leiden tot uitputting van stamcellen, oftewel het geleidelijke verlies van actieve hematopoëtische stamcellen in het bloedsysteem.[15]
Mobiliteit
[bewerken | brontekst bewerken]Hematopoëtische stamcellen hebben een groter potentieel dan andere onrijpe bloedcellen om de beenmergbarrière te passeren en kunnen dus via het bloed van het beenmerg in het ene bot naar het andere bot migreren. Als ze zich in de thymus vestigen, kunnen ze zich ontwikkelen tot T-cellen. In het geval van foetussen en andere extramedullaire (buiten het beenmerg) hematopoëse kunnen hematopoëtische stamcellen zich ook in de lever of milt vestigen en zich daar ontwikkelen.
Dit maakt het mogelijk om hematopoëtische stamcellen rechtstreeks uit het bloed te oogsten.
- Dit artikel of een eerdere versie ervan is een (gedeeltelijke) vertaling van het artikel Hematopoietic stem cell op de Engelstalige Wikipedia, dat onder de licentie Creative Commons Naamsvermelding/Gelijk delen valt. Zie de bewerkingsgeschiedenis aldaar.
Referenties
- 1 2 Dzierzak E, Bigas A (May 2018). Blood Development: Hematopoietic Stem Cell Dependence and Independence. Cell Stem Cell 22 (5): 639–651. PMID 29727679. DOI: 10.1016/j.stem.2018.04.015.
- ↑ Ottersbach K (April 2019). Endothelial-to-haematopoietic transition: an update on the process of making blood. Biochemical Society Transactions 47 (2): 591–601. PMID 30902922. PMC 6490701. DOI: 10.1042/BST20180320.
- ↑ Lian S, Hu N, et al. (Jun 2025). Widespread presence of bone marrow-like hematopoietic stem cell niches in invertebrate skeletons. Science Advances 11 (26): 639–651. PMID 40561015. PMC 12189941. DOI: 10.1126/sciadv.adw0958.
- ↑ Till JE, McCULLOCH EA (February 1961). A direct measurement of the radiation sensitivity of normal mouse bone marrow cells. Radiation Research 14 (2): 213–22. PMID 13776896. DOI: 10.2307/3570892.
- ↑ 5. Hematopoietic Stem Cells.. Stem Cell Information. National Institutes of Health, U.S. Department of Health and Human Services (17 June 2011). Gearchiveerd op 29 september 2015.
- ↑ Müller, Albrecht M., Huppertz, Sascha, Henschler, Reinhard (July 2016). Hematopoietic Stem Cells in Regenerative Medicine: Astray or on the Path?. Transfusion Medicine and Hemotherapy 43 (4): 247–254. ISSN: 1660-3796. PMID 27721700. PMC 5040947. DOI: 10.1159/000447748.
- ↑ de Bruijn MF, Speck NA, Peeters MC, Dzierzak E (June 2000). Definitive hematopoietic stem cells first develop within the major arterial regions of the mouse embryo. The EMBO Journal 19 (11): 2465–2474. PMID 10835345. PMC 212758. DOI: 10.1093/emboj/19.11.2465.
- ↑ Medvinsky A, Dzierzak E (September 1996). Definitive hematopoiesis is autonomously initiated by the AGM region. Cell 86 (6): 897–906. PMID 8808625. DOI: 10.1016/s0092-8674(00)80165-8.
- ↑ Ivanovs A, Rybtsov S, Welch L, Anderson RA, Turner ML, Medvinsky A (November 2011). Highly potent human hematopoietic stem cells first emerge in the intraembryonic aorta-gonad-mesonephros region. The Journal of Experimental Medicine 208 (12): 2417–2427. PMID 22042975. PMC 3256972. DOI: 10.1084/jem.20111688.
- ↑ Dzierzak E, Speck NA (February 2008). Of lineage and legacy: the development of mammalian hematopoietic stem cells. Nature Immunology 9 (2): 129–136. PMID 18204427. PMC 2696344. DOI: 10.1038/ni1560.
- ↑ Bone Marrow Transplant Process. Mayo Clinic. Geraadpleegd op 18 March 2015.
- ↑ Mahla RS (2016). Stem Cells Applications in Regenerative Medicine and Disease Therapeutics. International Journal of Cell Biology 2016 (7). PMID 27516776. PMC 4969512. DOI: 10.1155/2016/6940283.
- ↑ Birbrair A, Frenette PS (April 2016). Niche heterogeneity in the bone marrow. Annals of the New York Academy of Sciences 1370 (1): 82–96. PMID 27015419. PMC 4938003. DOI: 10.1111/nyas.13016.
- ↑ Srikanth L, Sunitha MM, Venkatesh K, Kumar PS, Chandrasekhar C, Vengamma B, Sarma PV (2015). Anaerobic Glycolysis and HIF1α Expression in Haematopoietic Stem Cells Explains Its Quiescence Nature. Journal of Stem Cells 10 (2): 97–106. PMID 27125138.
- ↑ Baumgartner C, Toifl S, Farlik M, Halbritter F, Scheicher R, Fischer I, Sexl V, Bock C, Baccarini M (June 2018). An ERK-Dependent Feedback Mechanism Prevents Hematopoietic Stem Cell Exhaustion. Cell Stem Cell 22 (6): 879–892.e6. PMID 29804890. PMC 5988582. DOI: 10.1016/j.stem.2018.05.003.