بررسی منظره میکروسکوپی گسترش مغز استخوان در آزمایشگاه بالینی

مغز استخوان یک بافت نیمه جامد است که در بخش های اسفنجی^[۱] استخوان‌ها یافت می‌شود. بررسی منظره میکروسکوپی گسترش مغز استخوان (bone-marrow-smear) می‌تواند به تشخیص انواع بیماری‌ها کمک زیادی بنماید.  به همین دلیل در این مطلب قصد داریم به بررسی اجزای گسترش مغز استخوان و سلول‌های احتمالی موجود در آن بپردازیم. پس در ادامه با ما همراه باشید.

مروری بر مغز استخوان

پیش از آشنایی با اجزای گسترش مغز استخوان زیر میکروسکوپ، ابتدا لازم است مروری بر خود این ماده و کاربردهای آن در بدن داشته باشیم.

در پرندگان و پستانداران، مغز استخوان محل اولیه تولید سلول‌های خونی جدید (یا محل هماتوپویزیس) است. در انسان بالغ، مغز استخوان عمدتاً در دنده‌ها، مهره‌ها، جناغ سینه و استخوان‌های لگن قرار دارد. تقریباً ۵٪ از کل توده بدن را تشکیل می‌دهد. به طوری که یک مرد با وزن ۷۳ کیلوگرم  حدود ۳٫۷ کیلوگرم مغز استخوان دارد.

مغز استخوان تقریباً ۵۰۰ میلیارد سلول خونی در روز تولید می‌کند که از طریق سینوزوئیدهای عروقی نفوذپذیر^[۲] در داخل حفره مدولاری^[۳] به گردش خون سیستمیک می‌پیوندند. همه انواع سلول‌‌های خونساز، از جمله دودمان میلوئید و لنفوئید، در مغز استخوان ایجاد می‌شوند. با این حال، سلول‌های لنفاوی باید به سایر اندام‌های لنفاوی (مانند تیموس) مهاجرت کنند تا به بلوغ کامل برسند.

پیوند مغز استخوان می‌تواند برای درمان بیماری‌های شدید مغز استخوان، از جمله انواع خاصی از سرطان مانند لوسمی انجام شود. انواع مختلفی از سلول‌های بنیادی مربوط به مغز استخوان هستند.

ساختار و اجزای مغز استخوان

ترکیب مغز استخوان پویا است. به این معنی که اجزای سلولی و غیر سلولی (بافت همبند) با افزایش سن و در پاسخ به عوامل سیستمیک تغییر می‌کنند. این تغییرات ترکیبی بر اساس یکسری الگو رخ می‌دهد. به عنوان مثال، استخوان‌های یک نوزاد تازه متولد شده منحصراً حاوی مغزاستخوان فعال خونساز هستند و با افزایش سن، بخش خونساز  به تدریج کاهش می‌یابد. در شرایط هیپوکسی مزمن^[۴]، بدن ممکن است تولید سلول‌های خونی را مجددا افزایش دهد.

مغز استخوان فعال یک بافت  پر سلول است. اکثر سلول‌های در حال رشد به گلبول‌های قرمز تبدیل می‌شوند که رنگ قرمز را به مغز استخوان می‌دهند. به همین دلیل، مغز استخوان فعال به عنوان مغز استخوان قرمز نیز شناخته می‌شود. با گذشت زمان، از فعالیت مغز استخوان کاسته  می‌شود و محتوای چربی آن افزایش می‌یابد و  به آن مغز استخوان زرد می‌گویند.

در واقع مغز استخوان به دو صورت مغز قرمز و مغز زرد دیده می‌شود. اولی بیشتر از سلول‌های خونساز پایه‌ریزی شده و بافت میلوئید نیز خوانده می‌شود. دومی بیشتر دربر گیرنده سلول‌های چربی است و می‌تواند باعث ایجاد بافت استخوان، چربی و غضروف گردد.

اجزای خونساز در گسترش مغز استخوان

در سطح سلولی، مغز استخوان شامل سلول‌های پیش ساز است که قرار است به سلول‌های خون و لنفوئیدی تبدیل  شوند. مغز انسان تقریباً ۵۰۰ میلیارد سلول خونی در روز تولید می‌کند. مغز استخوان حاوی سلول‌های بنیادی خونساز است که سه دسته از سلول‌های خونی را تشکیل می‌دهند:

• گلبول‌های سفید (لکوسیت‌ها)
• گلبول‌های قرمز خون (اریتروسیت‌ها)
• پلاکت‌ها (ترومبوسیت‌ها)

جدول زیر اجزای سلولی پارانشیم مغز استخوان قرمز را نشان می‌دهد.

* در زیست شناسی سلولی، Fraction فرآیندی است که برای جداسازی اجزای سلولی و در عین حال حفظ عملکردهای جداگانه هر جزء استفاده می شود. این روشی است که در ابتدا برای نشان دادن مکان سلولی فرآیندهای مختلف بیوشیمیایی مورد استفاده قرار گرفت. اما برای تسهیل تشخیص بیماری های مختلف نیز استفاده می‌شود.

استرومای  مغز استخوان

استرومای مغز استخوان (stroma of the bone marrow) شامل تمام بافت‌هایی است که مستقیماً در عملکرد اولیه خونسازی مغز استخوان دخالت ندارند. سلول‌های استرومایی ممکن است به‌طور غیرمستقیم در خون‌سازی نقش داشته باشند و محیطی فراهم کنند که بر عملکرد و تمایز سلول‌های خونساز تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال،  عوامل تحریک کننده کلنی را تولید می‌کنند که تأثیر قابل توجهی بر خون سازی دارند. انواع سلولی که استرومای مغز استخوان را تشکیل می‌دهند عبارتند از:

• فیبروبلاست‌ها (بافت همبند شبکه‌ای)
• ماکروفاژها که به ویژه در تولید گلبول‌های قرمز نقش دارند، زیرا آهن را برای تولید هموگلوبین حمل می‌کنند.
• سلول‌های چربی (adipocytes)
• استئوبلاست‌ها (osteoblasts)
• استئوکلاست‌ها (endothelial)
• سلول‌های اندوتلیال که سینوزوئیدها را تشکیل می‌دهند.

عملکردهای مغز استخوان

در ادامه به بررسی عملکردهای مهم مغزاستخوان و اجزای آن خواهیم پرداخت.

اندام خونساز مرکزی و پاسخگو به آنتی ژن

مغز استخوان یک مکان اولیه برای پاسخ سلول‌های T به آنتی ژن‌های منتقله از خون است. این موضوع اولین بار در سال ۲۰۰۳ مطرح شد. سلول‌های T در حال گردش پس از عبور از شریان‌ها، در سینوس‌های مغز استخوان جای می‌گیرند.

آن‌ها از اندوتلیوم سینوس ها عبور کرده و وارد پارانشیم حاوی سلول‌های دندریتیک (DC) می‌شوند. برهمکنش‌های مشابه بین سلول‌های T اختصاصی آنتی ژن و DCهای ارائه‌دهنده آنتی‌ژن (APCs) در پارانشیم منجر به تشکیل سریع خوشه T-APC و به دنبال آن فعال‌سازی، تکثیر و گردش مجدد سلول‌های T به خون می‌شود. این یافته‌ها در سال ۲۰۱۳ توسط تصویربرداری دینامیکی دو فوتونی درجا از جمجمه موش‌ها تأیید شدند.

اهمیت ذخیره سازی و بقای طولانی مدت سلول های خاطره ای  B و T

مغز استخوان مکانی برای سلول های T خاطره ای  مهاجر و سلول های پلاسما است. این امر پیامدهایی برای ایمنی تطبیقی ​​و واکسن‌شناسی دارد. سلول‌های خاطره ای  B و T در پارانشیم باقی می مانند. مغز استخوان از خاطره  ایمونولوژیک محافظت می کند. در بیماران سرطانی، سلول‌های T خاطره ای  واکنش‌دهنده به سرطان می‌توانند خود به خود یا پس از واکسیناسیون خاص در مغز استخوان ایجاد شوند.

مغز استخوان مرکز انواع فعالیت‌های ایمنی زیر است:

 ۱) خون سازی

 ۲) استخوان سازی

 ۳) پاسخ های ایمنی

 ۴) تمایز بین آنتی ژن های خودی و غیر خودی

 ۵) عملکرد تنظیم کننده سیستم ایمنی مرکزی

 ۶) ذخیره سازی سلول‌های خاطره

۷) نظارت ایمنی بر سیستم عصبی مرکزی

 ۸) سازگاری با بحران انرژی

۹) تهیه سلول‌های بنیادی مزانشیمی برای ترمیم بافت.

ایجاد سد مغز استخوان

رگ‌های خونی مغز استخوان سدی را تشکیل می‌دهند که از خروج سلول‌های خونی نابالغ از مغزاستخوان جلوگیری می‌کنند. فقط سلول‌های خونی بالغ حاوی پروتئین‌های غشایی مانند آکواپورین و گلیکوفورین هستند که برای اتصال و عبور از اندوتلیوم عروق خونی لازم هستند. سلول های بنیادی خونساز نیز ممکن است از سد مغز استخوان عبور کنند.

نقش لنفاوی

مغز استخوان قرمز یک عنصر کلیدی از سیستم لنفاوی است که لنفوسیت‌ها را از سلول‌های پیش‌ساز خونساز نابالغ تولید می‌کند. مغز استخوان و تیموس بافت‌های لنفوئیدی اولیه را تشکیل می‌دهند که در تولید و انتخاب اولیه لنفوسیت‌ها نقش دارند. علاوه بر این، مغز استخوان یک عملکرد دریچه مانند برای جلوگیری از برگشت مایع لنفاوی در سیستم لنفاوی انجام می‌دهد.

بخش بندی بیولوژیکی

بخش‌بندی بیولوژیکی (Biological compartmentalization) در مغز استخوان مشهود است. زیرا انواع سلول‌های خاصی تمایل دارند در مناطق خاصی تجمع یابند. به عنوان مثال، گلبول های قرمز، ماکروفاژها و پیش سازهای آن‌ها در اطراف رگ‌های خونی جمع می‌شوند. در حالی که گرانولوسیت‌ها در مرزهای مغز استخوان جمع می شوند.

مروری بر گسترش مغز استخوان در بافت شناسی

با آزمایش خون می‌توان اطلاعات زیادی را در رابطه با بیماری‌ها و سلول‌های خونی به دست آورد. اما گاهی اوقات لازم است منبع سلول‌های خونی در مغز استخوان بررسی شود تا اطلاعات بیشتری در مورد خون سازی به دست آید. در اینجا آسپیراسیون و بیوپسی مغز استخوان منبعی ارزشمند خواهد بود.

بررسی گسترش مغز استخوان در بافت شناسی در تشخیص بیماری ها از جمله لوسمی، مولتیپل میلوما، کم خونی و پان سیتوپنی استفاده می‌شود. به عنوان مثال نسبت بین سری‌های میلوئید و سلول‌های اریتروئیدی به عملکرد مغز استخوان و همچنین به بیماری‌های مغز استخوان و خون محیطی مانند لوسمی و کم خونی مربوط می‌شود. نسبت طبیعی میلوئید به اریتروئید حدود ۳:۱ است. این نسبت ممکن است در لوسمی‌های میلوژن افزایش یابد. در پلی سیتمی‌ها کاهش یابد و در موارد تالاسمی معکوس شود.

در بررسی گسترش مغز استخوان، ۴ بخش اصلی مورد آنالیز قرار می‌گیرد:

• گسترش آسپیره مغز استخوان (marrow aspirate smear)
• بیوپسی هسته مغز استخوان (marrow core biopsy)
• بخش لخته (clot section)
• آماده سازی اثر لمسی (touch imprint preparation.)

 هر یک از این چهار نمونه نقاط قوت و محدودیت‌های خود را دارند. بنابراین، باید جداگانه ارزیابی شوند. گزارش بررسی این نمونه‌ها معمولا به طور همزمان ارائه می‌شود تا اطمینان حاصل شود که همه جنبه‌ها در نظر گرفته شده است. این امر می‌تواند تقریباً سه روز طول بکشد.

آسپیراسیون مغز استخوان

آسپیراسیون مغز استخوان مسلماً ساده‌ترین جنبه بررسی گسترش مغز استخوان است. یک سرنگ با فشار منفی درناحیه کمر وارد شده و محتوای مغز قرمز تیره و نیمه مایع را برمی دارد. این نمونه برای تهیه یک تا ۱۰ لام شیشه‌ای مناسب است. معمولاً با استفاده از Giemsa رنگ آمیزی می‌شود تا مورفولوژی سلولی (شکل ظاهری سلول‌ها) ارزیابی شود. از آنجایی که این یک نمونه “مایع” است، نیازی به دکلسیفیکاسیون ندارد. می‌توان آن را روی یک لام قرار داد و نسبتاً سریع رنگ آمیزی کرد. این نمونه را می‌توان برای فلوسیتومتری (که نیاز به سلول‌های مایع و ثابت نشده دارد) استفاده کرد.

بیوپسی هسته استخوان (قسمت جامدتر مغز استخوان)

یکی دیگر از موارد برای بررسی  گسترش مغز استخوان، بیوپسی با سوزن مرکزی است. پس  از گرفتن نمونه، بیوپسی هسته به ظرفی با فیکساتور مناسب (معمولاً فرمالین) منتقل می‌شود و برای پردازش به آزمایشگاه فرستاده می‌شود. نمونه در پارافین ثابت شده و برای تهیه لام برش داده می‌شود. به دلیل کلسیفیکاسیون و نیاز به تثبیت، اسلایدهای بیوپسی هسته استخوان معمولاً تا روز بعد برای بررسی در دسترس نیستند.

بیوپسی هسته برای ارزیابی سلولی بودن کلی مغز استخوان، خون سازی سه خطی و حالت ساختمانی طبیعی  مغز استخوان مفید است. اسلایدهای بیوپسی هسته آماده شده را می توان برای بررسی های ایمونوهیستوشیمی (IHC) استفاده کرد (تعیین فنوتیپ  سلول ها با استفاده از رنگ های IHC)، و یک رنگ آمیزی استاندارد اولیه هماتوکسیلین و ائوزین برای ارزیابی بافت شناسی پایه انجام می‌شود.

از آنجایی که این یک نمونه دو بعدی است و سلول‌ها را در بخش برش نشان می‌دهد، برای ارزیابی دیسپلازی ایده‌آل نیست (آسپیراته مغز استخوان ترجیح داده می‌شود).

بخش لخته

از آنجایی که مغز استخوان بسیار تیره‌تر و چسبناک تر از خون است، در صورت عدم وجود ضد انعقاد، گلبول های قرمز و اجزای پلاکت در نهایت لخته ایجاد می‌کنند. قبل از اینکه نمونه به ظرف حاوی ضد انعقاد منتقل شود، ممکن است برخی از نمونه‌های لخته شده برای بافت شناسی دائمی در فرمالین ارسال شود. این نمونه‌های فرمالین در بلوک‌های پارافینی تعبیه شده و توسط هیستوتکنولوژیست‌ها برش داده می‌شوند تا سطح مقطعی دوبعدی از بافت لخته‌شده را فراهم کنند. برخلاف بیوپسی هسته، کلسیفیکاسیون برای بخش لخته لازم نیست.

در داخل این بخش‌ها، اغلب نواحی کوچکی از مواد خونساز وجود دارد. این‌ها زمانی می‌توانند بسیار مفید باشند که بیوپسی هسته‌ای کمتر از حد مطلوب باشد.

آماده سازی touch imprint

Touch imprints باید از نمونه بیوپسی قبل از قرارگیری در فیکساتیو تهیه شود. این نوع نمونه در گسترش مغز استخوان، به‌ویژه در مواقعی که آسپیره مغز استخوان dry است مفيد می‌باشد.

imprints از طريق تماس آرام نمونه بيوپسي تازه و فيكس‌نشده روي لام و يا قرارگيري لام روي نمونه به دست می‌آید.

به دلیل ترکیب سلولی متراکم مغز استخوان، imprints سلول‌های زیادی را مستقیماً روی لام پخش می‌کنند. imprints نیازی به دکلسیفیکاسیون ندارند و جزئیات مورفولوژیکی خوبی را ارائه می‌کند.

سخن پایانی

به طور خلاصه، بررسی گسترش مغز استخوان نتایج پویایی را به همراه دارد که به تشخیص بالینی و برنامه‌های درمانی کمک زیادی می‌کند. چندین ویژگی مهم وجود دارد که باید هنگام مشاهده اسمیر مغز استخوان در نظر گرفت. این‌ها شامل موارد زیر هستند:

• اندازه سلول
• نسبت حجم سیتوپلاسم به هسته
• شکل هسته
• درجه تراکم کروماتین
• وجود یا عدم وجود هسته
• رنگ آمیزی سیتوپلاسمی
• وجود گرانول های سیتوپلاسمی

امیدواریم این مطلب مورد توجه شما قرار گرفته باشد.

واژه نامه