Dlaczego struktury hematopoetyczne "ukrywają się" w kościach?

Komórki krwi pępowinowej podczas ich ewolucji "wyglądały" dla siebie w miejscu niedostępnym dla przenikania promieniowania ultrafioletowego.

Co wiemy o systemie hematopoetycznym? W szkole dowiedzieliśmy się, że komórki krwi pochodzą z czerwonego szpiku kostnego, który jest obecny w kościach miednicy, żebrach, mostku, czaszce i długich rurowatych kościach wewnątrz kręgów. Struktury szpiku kostnego są reprezentowane przez komórki macierzyste, które produkują inne nowe komórki - erytrocyty, a także prekursory trombocytów (megakariocyty) i immunocyty. Ale co wiemy o mechanizmie hematopoezy i dlaczego występuje ona wewnątrz kości? Wszakże w rybach takie struktury znajdują się na przykład w nerkach.

Naukowcy z Harvardu sugerowali, że u różnych gatunków fauny, w miarę ich rozwoju, układ hematopoetyczny powstał w strefie najbardziej chronionej przed działaniem promieni słonecznych. Dr Friedrich G. Kapp i jego koledzy zauważyli, że u ryb takie struktury są pokryte inną warstwą komórkową reprezentowaną przez melanocyty. Komórki te wydzielają substancję pigmentową - melaninę, zdolną do neutralizowania promieniowania ultrafioletowego. Melanocyty mogą występować niemal wszędzie, mimo że wiemy tylko o ich obecności w skórze. Rzeczywiście, gdyby te komórki nie były, nie moglibyśmy chronić naszej skóry przed szkodliwym działaniem promieniowania ultrafioletowego. W rezultacie DNA skóry ulegnie uszkodzeniu, co doprowadzi do rozwoju procesów złośliwych lub zniszczenia struktur. Najprawdopodobniej warstwa melanocytów w rybach służy również jako ochrona układu krwiotwórczego.

Artykuł opublikowany w Nature publikuje interesujący eksperyment. Ryby wolne od komórek barwnikowych, poddane promieniowaniu ultrafioletowemu: liczba struktur łodygi w nich zmniejszyła się w porównaniu z rybami, w których znajdowała się warstwa melanocytowa. Ale nawet normalne ryby mogłyby być podatne na ataki, gdyby światło ultrafioletowe było na nich od dołu, a nie z góry: dolna część nerek nie ma ochrony melanocytowej.

Po dokładnej analizie ewolucji ryb naukowcy doszli do wniosku: warstwa melanocytów jest rzeczywiście niezbędna do ochrony układu krwiotwórczego. Ta ochrona jest szczególnie widoczna, gdy obserwujemy rozwój żaby. Na etapie kijanki struktury łodygi przechodzą wzdłuż ścieżki "szpik kostny": podczas wszystkich etapów rozwoju system hematopozy pozostaje chroniony przed promieniowaniem ultrafioletowym.

Oczywiście wewnętrzne zagłębienie kości nie jest jedynym odosobnionym miejscem, w którym komórki mogą się ukryć przed słońcem. Ale nie wolno nam zapominać o innych warunkach niezbędnych do prawidłowej hematopoezy. Szanse są, na pewnym etapie ewolucji - na przykład, gdy opanowanie kręgowców lądowych - układu krwiotwórczego „gone” z nerek i „osiadł” w szpiku kostnym, który jest bezpiecznie i spokojnie.

Informacje są dostępne na stronie https://phys.org/news/2018-06-blood-cells-bones.html