Umwandlung von rotem Knochenmark in Gelb – Ursache und Mechanismen

Markhöhlen in allen Knochen neugeborener Säugetiere enthalten aktives hämatopoetisches Gewebe, das als rotes Knochenmark bekannt ist. Ab der frühen postnatalen Phase wird das hämatopoetische Gewebe, hauptsächlich in den Knochen der Extremitäten, allmählich durch nicht hämatopoetische Mesenchymzellen ersetzt, die Lipidtropfen ansammeln, die als gelbes oder fettiges Knochenmark bekannt sind. Für seine Aufrechterhaltung hängt hämatopoetisches Gewebe von der Unterstützung spezieller mesenchymaler Zellen in der Knochenmarkhöhle ab, die als hämatopoetische Mikroumgebung bekannt sind. Sowohl knochenbildende Zellen als auch hämatopoetische Mikroumgebungszellen haben gemeinsame Vorläuferzellen – mesenchymale Stammzellen (MSCs). Wir nehmen an, dass: (1) Hämatopoetische Mikroumgebungszellen entlang eines dreistufigen Differenzierungs- / Reifungswegs voranschreiten. In der ersten Phase unterstützen sie die Hämatopoese und enthalten kein Fett. In der zweiten Phase akkumulieren Zellen Fett und unterstützen die Steady-State-Hämatopoese nicht mehr; unter Bedingungen eines erhöhten hämatopoetischen Bedarfs verlieren sie jedoch Fett und gewinnen ihre Fähigkeit zur Unterstützung der Hämatopoese zurück. Im letzten Stadium behalten hämatopoetische Mikroumgebungszellen das Aussehen von gelbem Knochenmark bei und unterstützen die Hämatopoese unabhängig vom Zustand des hämatopoetischen Bedarfs nicht.(2) Da MSCs an endostale und trabekuläre Oberflächen gebunden sind, ist ihre Anzahl in Röhrenknochen relativ gering, verglichen mit spongiösen Knochen, die viel größere Bereiche der inneren Knochenoberfläche aufweisen. MSCs sind proliferativen und differenzierenden Drücken ausgesetzt, was zu einer allmählichen Verringerung ihrer Anzahl führt. Folglich wird die MSC-Population in Röhrenknochen ziemlich früh erschöpft, und das Kompartiment der Mesenchymzellen nach der Reifung besteht schließlich aus unipotentiellen Knochenvorläufern, die das Knochengewebe und die hämatopoetische Mikroumgebung erhalten, die sich dem letzten (fettigen) Stadium der Differenzierung nähern. Im Gegensatz dazu leidet die relativ große Anzahl von MSCs in spongiösen Knochen nicht unter Erschöpfung und liefert weiterhin eine neu differenzierte hämatopoetische Mikroumgebung, wodurch das rote Knochenmark während des gesamten Lebens des Organismus erhalten bleibt.(3) Osteogene und hämatopoetische Mikroumgebungsdifferenzierungswege konkurrieren miteinander um ihren gemeinsamen Vorläufer. Während der Wachstumsphase des Organismus überwiegen osteogene Reize, während in der Zeit nach der Reifung die Differenzierung in die hämatopoetische Mikroumgebung auf Kosten der Differenzierung in Knochen zunimmt. Dies führt zu einer Verringerung des Knochenvolumens und einer Ausdehnung der Markhöhlen in hämatopoetisch aktiven spongiösen Knochen, jedoch nicht in Röhrenknochen, die bereits an MSCs abgereichert sind und nicht an der Hämatopoese beteiligt sind. Experimentelle und klinische Daten, die diese Hypothesen stützen, werden diskutiert.