二、骨髓和血细胞发生
各种血细胞都有一定的寿命，红细胞的寿命平均约120天，白细胞的寿命为数天、数周或数年。血细胞不断地衰老和死亡，由新生的血细胞不断补充，使外周血循环中血细胞数量和质量保持动态平衡。
人的血细胞最早是在胚胎卵黄囊壁的血岛生成，胚胎第6周，从卵黄囊迁入肝的造血干细胞开始造血，第4～5月脾内造血干细胞增殖分化产生各种血细胞。从胚胎后期至生后终身，骨髓成为主要的造血器官，产生红细胞系、粒细胞系、单核细胞系和巨核细胞－血小板系；这些细胞系称为骨髓成分。脾和淋巴结等淋巴器官以及淋巴组织产生淋巴成分。
（一）骨髓的结构
骨髓位于骨髓腔中，约占体重的4％－6％，是人体最大的造血器官。骨髓分为红骨髓（red bone marrow）和黄骨髓（yellow bone marrow）。胎儿及婴幼儿时期的骨髓都是红骨髓，大约从5岁开始，长骨干的骨髓腔内出现脂肪组织，并随年龄增长而增多，即为黄骨髓。成人的红骨髓和黄骨髓约各占一半。红骨髓主要分布在扁骨、不规则骨和长骨骺端的骨松质中，造血功能活跃。黄骨髓内仅有少量的幼稚血细胞，故仍保持着造血潜能，当机体需要时可转变为红骨髓进行造血。
红骨髓主要由造血组织和血窦构成。
1．造血组织主要由网状结缔组织和造血细胞组成。网状细胞和网状纤维构成造血组织的网架，网孔中充满不同发育阶段的各种血细胞，以及少量造血干细胞、巨噬细胞、脂肪细胞和间充质细胞等（图5－8）。
目前认为，造血细胞赖以生长发育的内环境也就是造血诱导微环境（hemopoieticinductive microenvironment）极为重要。骨髓造血诱导微环境包括骨髓神经成分、微血管系统及纤维、基质以及各类基质细胞组成的结缔组织成分。基质细胞（stromal cell）是造血微环境中的重要成分，包括有网状细胞、成纤维细胞、血窦内皮细胞、巨噬细胞、脂肪细胞等。一般认为，骨髓基质细胞不仅起支持作用，并且分泌体液因子，调节造血细胞的增殖与分化。发育中的各种血细胞在造血组织中的分布呈现一定规律。幼稚红细胞常位于血窦附近，成群嵌附在巨噬细胞表面，构成幼红细胞岛（erythroblastic islet）（图5－9）；随着细胞的发育成熟而贴近并穿过血窦内皮，脱去胞核成为网织红细胞。幼稚粒细胞多远离血窦，当发育至晚幼粒细胞具有运动能力时，则借其变形运动接近并穿入血窦。巨核细胞常常紧靠血窦内皮间隙，将胞质突起伸入窦腔，脱落形成血小板。这种分布状况表明造血组织的不同部位具有不同的微环境造血诱导作用。
2．血窦由动脉毛细血管分支而成。血窦腔大而迂曲，最终汇入骨髓的中央纵行静脉（图5－8）。血窦形状不规则。窦壁衬贴有孔内皮，内皮基膜不完整，呈断续状。基膜外有扁平多突的周细胞覆盖，当造血功能活跃，血细胞频繁穿过内皮时，覆盖面减小。血窦壁周围和血窦腔内的单核细胞和巨噬细胞，有吞噬清除血流中的异物、细菌和衰老死亡血细胞的功能。
图5－8 红骨髓组织结构模式图
示巨核细胞生成血小板与成熟的血细胞进入血窦
图5-9 骨髓幼红细胞岛超微结构模式图
P吞噬体 Ly溶酶体
（二）造血干细胞和造血细胞
血细胞发生是造血干细胞经增殖、分化直至成为各种成熟血细胞的过程。造血干细胞（hemoplietic stem cell）是生成各种血细胞的原始细胞，又称多能干细胞（multipotentialstem cell）。造血干细胞在一定的微环境和某些因素的调节下，增殖分化为各类血细胞的祖细胞，称造血祖细胞（hemopoieticprogenitor），它也是一种相当原始的具有增殖能力的细胞，但已失去多向分化能力，只能向一个或几个血细胞系定向增殖分化，故也称定向干细胞（committed stem cell）。
1．造血干细胞 造血干细胞起源于人胚（受精后第2周末）的卵黄囊血岛；当胚体建立循环后，造血干细胞经血流迁入胚肝。第3～6月的胎儿肝是主要的造血器官，含造血干细胞较多，近年应用分离的胎肝造血细胞治疗再生障碍性贫血等血液病患者。出生后，造血干细胞主要存在于红骨髓，约占骨髓有核细胞的0.5％，其次是脾和淋巴结，外周血中也有极少量。关于造血干细胞的形态结构，至今尚无定论，多数学者认为类似小淋巴细胞，直径7～9μm，胞质内除大量游离核糖体和少量线粒体外，无其他细胞器。
造血干细胞的基本特性是：①有很强潜能，在一定条件下能反复分裂，大量增殖；但在一般生理状态下，多数细胞处于G0期静止状态。②有多向分化能力，在一些因素的作用下能分化形成不同的祖细胞。③有自我复制能力，即细胞分裂后的子代细胞仍具原有特征，故造血干细胞可终身保持恒定的数量。
造血干细胞学说是60年代初提出的，此后为大量实验证实，是血细胞发生学领域的重大成就。造血干细胞最初是用小鼠脾集落生成实验证实的。实验是将小鼠骨髓细胞悬液输给受致死量射线照射的同系小鼠，使后者重新获得造血能力而免于死亡。重建造血的原因是脾内出现许多小结节状造血灶，称为脾集落（spleen colony）（图5－10）。脾集落内含有红细胞系、粒细胞系、巨核细胞系或三者混合存在。如将脾集落细胞分离后再输给另外的致死量射线照射的同系小鼠，仍能发生多个脾集落，并重建造血。脾集落生成数与输入的骨髓细胞数或脾集落细胞数成正比关系，表明骨髓中有一类能重建造血的原始血细胞。为确定一个脾集落的细胞是否起源于同一个原始血细胞，又将移植细胞经照射后出现畸变染色体，以此作为辨认血细胞发生来源的标志。将此种带标志的细胞输给受照射的小鼠，结果发现，每个脾集落中的所有细胞均具有这种相同的畸变染色体，表明每个集落的细胞是来自一个原始血细胞。每个脾集落为一个克隆（clone），称为脾集落生成单位（colony forming unit,CFU-S），它代表一个造血干细胞。近年还发现，造血干细胞中存在不同分化等级的细胞群体，如髓性造血干细胞可分化为红细胞系、粒细胞巨噬细胞系、巨核细胞系造血祖细胞；淋巴造血干细胞可分化为各种淋巴细胞（彩图5－11）。
图5-10 小鼠脾集落实验
图5-11 血细胞发生
人造血干细胞的存在也有一些间接依据。如慢性粒细胞性白血病患者的红细胞系、粒细胞系和巨核细胞系均具有Ph′畸变染色体，由此推测这三种细胞来自共同的干细胞；又如人骨髓细胞体外培养，出现混合性细胞集落，也表明造血干细胞的存在。
2．造血祖细胞由造血干细胞分化为几种不同的造血祖细胞，它们进而再分别分化为形态可辨认的各种幼稚血细胞（图5－11）。造血祖细胞的增殖能力有限，它们依靠造血干细胞的增殖来补充。造血祖细胞可用体外培养的细胞集落法测定。在不同的集落刺激因子（colony stimulating factor,CSF）作用下，可分别出现不同的血细胞集落，目前已确认的造血祖细胞有：①红细胞系造血祖细胞，必需在红细胞生成素（erythropoietin,EPO，由肾等产生）作用下才能形成红细胞集落，又称红细胞集落生成单位（CFU-E）。②中性粒细胞－巨噬细胞系造血祖细胞，需在粒细胞生成素（granulopoietin，由巨噬细胞产生）作用下形成该种细胞的集落，又称粒细胞巨噬细胞系集落生成单位（CFU-GM）。③巨核细胞系造血祖细胞，需在血小板生成素（thrombopoietin）作用下形成巨核细胞集落，又称巨核细胞系集落生成单位（CFU-M）。其在细胞的造血祖细胞的存在，目前尚无确切实验结果。
（三）血细胞发生过程的形态演变
血细胞的发生是一连续发展过程，各种血细胞的发育大致可分为三个阶段：原始阶段、幼稚阶段（又分早、中、晚三期）和成熟阶段。骨髓涂片检查，是血液病诊断的重要依据。
血细胞发生过程中形态变化的一般规律如下：①胞体由大变小，而巨核细胞的发生则由小变大。②胞核由大变小，红细胞的核最后消失，粒细胞的核由圆形逐渐变成杆状乃至分叶，巨核细胞的核由小变大呈分叶状；核内染色质由细疏逐渐变粗密，核仁由明显渐至消失；核的着色由浅变深。③胞质的量由少逐渐增多，胞质嗜碱性逐渐变弱，但单核细胞和淋巴细胞仍保持嗜碱性；胞质内的特殊结构如红细胞中的血红蛋白、粒细胞中的特殊颗粒均由无到有，并逐渐增多。④细胞分裂能力从有到无，但淋巴细胞仍有很强的潜在分裂能力。
1．红细胞发生 红细胞发生历经原红细胞（Proerythroblast）、早幼红细胞（或称嗜碱性成红细胞,basophilic erthroblast）、中幼红细胞（或称多染性成红细胞，polychromatophilicerythroblast）、晚幼红细胞（或称正成红细胞,normoblast），后者脱去胞核成为网织红细胞，最终成为成熟红细胞。从原红细胞的发育至晚幼红细胞大约需3～4天。巨噬细胞可吞噬晚幼红细胞脱出的胞核和其他代谢产物，并为红细胞的发育提供铁质等营养物。各阶段细胞的一般形态特点见表5－1（图5－11）
表5－1 红细胞发生过程的形态演变
| 发育阶段和名称 | 胞体 大小 形状 （μm） | 胞核 形状 染色质 核仁核质比 | 胞 质 嗜碱性 着色血红蛋白 分裂能力 |
| 原始阶段 原红细胞 幼早幼红细胞 稚 中幼红细胞 阶 晚幼红细胞 段 成 熟 网织红细胞 阶 红细胞 段 | 14～22 圆 11～19 圆 10～14 圆 9～12 圆 7～9 圆盘状 7 圆盘状 | 圆 细粒状 2～3 > 3／4 圆粗粒状 偶见 >1／2 圆 粗块状 消失 约1／2 圆 致密块 消失 更小 无 无 | 强 墨水无 有 很强墨水蓝 开始出现有 减弱 嗜多染性 增多弱 红蓝间染 弱 红大量无 微 红大量无 无 红大量无 |
2．粒细胞发生 粒细胞发生历经原粒细胞（myeloblast）、早幼粒细胞（又称前髓细胞，promyelocyte）、中幼粒细胞（又称髓细胞，myelocyte）、晚幼粒细胞（又称后髓细胞，metamyelocyte）进而分化为成熟的杆状核和分叶核粒细胞。从原粒细胞增殖分化为晚幼粒细胞大约需4～6天。骨髓内的杆核粒细胞和分叶核粒细胞的贮存量很大，在骨髓停留4～5天后释放入血。若骨髓加速释放，外周血中的粒细胞可骤然增多。各阶段细胞的一般形态特点见表5－2（图－11）。
3．单核细胞发生 单核细胞的发生经过原单核细胞（monoblast）和幼单核细胞(promonocyte)变为单核细胞（图5-13）。幼单核细胞增殖力很强，约38％的幼单核细胞处于增殖状态，单核细胞在骨髓中的贮存量不及粒细胞多，当机体出现炎症或免疫功能活跃时，幼单核细胞加速分裂增殖，以提供足量的单核细胞。
4．血小板发生 原巨核细胞（megakaryoblast）经幼巨核细胞（promegakaryocyte）发育为巨核细胞，巨核细胞的胞质块脱落成为血小板（图5－11）。原巨核细胞分化为幼巨核细胞，体积变大，胞核常呈肾形，胞质内出现细小颗粒。幼巨核细胞的核经数次分裂，但胞体不分裂，形成巨核细胞。巨核细胞呈不规则形，直径40～70μm，甚至更大，细胞核分叶状。胞质内有许多血小板颗粒，还有许多由滑面内质网形成的网状小管，将胞质分隔成许多小区，每个小区即是一个未来的血小板，内含颗粒。并可见到巨核细胞伸出细长的胞质突起沿着血窦壁伸入窦腔内，其胞质未端膨大脱落即成血小板（图5－12）。每个巨核细胞可生成约2000个血小板。
图5－12人巨核细胞电镜像（上图） ×45000
1.细胞核 2.血小板颗粒 3.滑面内质网
（白求恩医科大学尹昕、失秀雄教授供图）
下图示巨噬细胞胞质小块脱落至血窦内
表5－2 粒细胞发生过程的形态演变
| 阶段和名称 | 胞体 大小 形状 （μm） | 胞 核 形状染色质 核仁 核质 比例 | 胞 质 嗜碱性着色 嗜天青 特殊 分裂 颗粒 颗粒 能力 |
| 幼 早幼粒细胞 稚 中幼粒细胞 阶 晚幼粒细胞 段 成 熟 杆状核粒细胞 阶 分叶核粒细胞 段 | 11－18 圆 13－20圆 11－16 圆 10－15 圆 10－15 圆 10－15 圆 | 圆 细网状 2－6 >3／4 卵圆 粗网状 偶见 >1／2 半圆 网块状 消失 约1／2 肾形 网块状 消失 <1／2 带状 粗块状 消失 <1／3 分叶 粗块状 消失 更小 | 强天蓝 无 无 有 减弱 淡蓝 大量 少量 有 弱浅蓝 少 增多 有 极弱 浅红 少 明显 无 消失 淡红 少 大量 无 消失 淡红 少 大量 无 |
5．淋巴细胞发生淋巴细胞的发生较复杂。淋巴细胞有多种亚群，它们既有发生育过程，又可因抗原刺激出现小淋巴细胞母细胞化和单株增殖过程，而且还缺乏常规光镜下可见的分化标志，故很难从形态上严格划分淋巴细胞的发生和分化阶段。以往的光镜形态观察，将淋巴细胞的发生传统地分为原淋巴细胞、幼淋巴细胞和淋巴细胞三个阶段，与近年免疫学研究结果尚无明确的关联（详见免疫系统）。