Konwersja czerwonego szpiku kostnego do żółtej przyczyny i mechanizmów

ubytki szpiku we wszystkich kościach nowonarodzonych ssaków zawierają aktywną tkankę krwiotwórczą, znaną jako czerwony szpik kostny. Od wczesnego okresu poporodowego tkanka krwiotwórcza, głównie w kościach kończyn, jest stopniowo zastępowana przez nie-krwiotwórcze komórki mezenchymalne, które gromadzą krople lipidów, znane jako żółty lub tłuszczowy szpik kostny. Dla jego utrzymania, tkanka krwiotwórcza zależy od wsparcia specjalnych komórek mezenchymalnych w jamie szpiku kostnego, znany jako mikrośrodowiska krwiotwórczego. Zarówno komórki kościotwórcze, jak i komórki mikrośrodowiska krwiotwórczego mają wspólne komórki progenitorowe-mezenchymalne komórki macierzyste (MSCs). Stawiamy hipotezę, że: (1) komórki mikrośrodowiska krwiotwórczego postępują wzdłuż trzyetapowego szlaku różnicowania/dojrzewania. W pierwszym etapie wspierają hematopoezę i nie zawierają tłuszczu. W drugim etapie komórki gromadzą tłuszcz i nie wspierają już hematopoezy w stanie stacjonarnym; jednak w warunkach zwiększonego zapotrzebowania krwiotwórczego tracą tłuszcz i odzyskują zdolność do podtrzymywania hematopoezy. W ostatnim etapie komórki mikrośrodowiska krwiotwórczego zachowują wygląd żółtego szpiku kostnego i nie obsługują hematopoezy, niezależnie od stanu zapotrzebowania krwiotwórczego.(2) ponieważ msc są związane z powierzchniami śródstopia i beleczkowatymi, w kościach rurkowych ich liczba jest stosunkowo niewielka, w porównaniu z kośćmi kanalikowymi, które mają znacznie większe obszary wewnętrznej powierzchni kości. Msc są narażone na presję proliferacyjną i różnicującą, co prowadzi do stopniowego zmniejszania ich liczby. W konsekwencji populacja MSC w kościach rurkowych wyczerpuje się dość wcześnie, a przedział po dojrzewaniu komórek mezenchymalnych ostatecznie składa się z unipotencjalnych prekursorów kostnych, utrzymujących tkankę kostną i mikrośrodowisko krwiotwórcze postępujące w kierunku ostatniego (tłuszczowego) etapu różnicowania. Natomiast w kościach rakowych stosunkowo duża liczba MSCs nie cierpi wyczerpania i nadal zapewnia nowo zróżnicowane mikrośrodowisko krwiotwórcze, utrzymując w ten sposób czerwony szpik kostny przez całe życie organizmu.(3) drogi różnicowania osteogennego i hematopoetycznego mikrośrodowiska konkurują ze sobą o wspólny prekursor. W okresie wzrostu organizmu przeważają bodźce osteogenne, natomiast w okresie po dojrzewaniu różnicowanie MSC w mikrośrodowisko krwiotwórcze zwiększa się kosztem różnicowania w kości. Powoduje to zmniejszenie objętości kości i rozszerzenie ubytków szpiku w hematopoetycznie aktywnych kościach nowotworowych, ale nie w kościach kanalikowych już zubożonych w MSCs i nie uczestniczących w hematopoezie. Omówiono dane eksperymentalne i kliniczne potwierdzające te hipotezy.