В костном мозге существуют области так называемого гемопоэтического индуктивного микроокружения, которые обеспечивают продукцию эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Их формируют стромальные клетки (ретикулярные и барьерные), а также внутрикостные и лимфоидные клетки, остеобласты, остеокласты, макрофаги и их растворимые ростовые факторы (цитокины). Они создают и поддерживают “почву” для прорастания “семян” гемопоэтических стволовых клеток и их потомства. Таким образом, имеется много уязвимых точек для нарушения гемопоэза.
Сосудистые компартменты костного мозга содержат сосудистые синусы, которые представляют собой широкие тонкостенные вены. Сосудистые синусы — доминирующая структура этих компартментов. Клетки крови из гемопоэтических компартментов входят в синусы, перемещаются от периферии к центральным венам и в конечном счете попадают в общий кровоток. Артерии постепенно превращаются в капилляры, которые затем переходят непосредственно в венозные синусы. В отличие от селезенки циркуляция в данном случае является “замкнутой” (см. ниже).
Эндотелий сосудистого синуса прилежит к окончатой базальной мембране, под которой находятся адвентициальные клетки. Это крупные отростчатые стромальные ретикулярные клетки, которые обеспечивают поддержание гемопоэтического компартмента. Они покрывают и раскрывают эндотелиальные клетки сосудов, что помогает регулировать проход клеток из гемопоэтического компартмента к сосудистому. Эти клетки могут превращаться в адипоциты (или накапливать желатиновый материал) и таким образом контролировать объем гемопоэтического компартмента.
Гемопоэтические компартменты, в которых группируются клетки, находящиеся на разных стадиях развития всех трех ростков кроветворения, окружены венозными пространствами. Здесь же находятся артериальные сосуды и добавочные клетки. Отношение миелоидных клеток к эритроидным равно приблизительно 3:1. Развитие эритроцитов происходит в эритробластных островках, которые состоят из центральных макрофагов, окруженных дифференцирующимися и пролиферирующими эритробластами. Такой островок лежит непосредственно напротив сосудистого синуса, составляющие его клетки располагаются в порядке, определяемом их зрелостью: ретикулоциты и/или ортохроматофильные пронормобласты (наиболее дифференцированные эритроидные предшественники) прилегают непосредственно к эндотелиальным клеткам сосудистых синусов, тогда как ранние предшественники в большей степени удалены от синусов. Макрофаги расположены так, чтобы они могли физически взаимодействовать с эритроидными клетками для обеспечения фагоцитоза ядер и ядерных остатков и поставки цитокинов развивающимся эритроцитам. Изоляции эритробластных островков способствуют также барьерные клетки. Через отверстия в эндотелии сосудистых синусов мегакариоциты высвобождают цитоплазматические фрагменты (тромбоциты). Кроме того, в созревании мегакариоцитов и продукции тромбоцитов важную роль могут играть легкие. Перед выходом в сосудистый синус гранулоциты достигают стадии превращения в метамиелоциты. Микроворсинки метамиелоцитов отделяют от базальной поверхности эндотелия адвентициальные клетки для проникновения последних в просвет сосудистого синуса. Как уже отмечалось, нарушение гемопоэза может быть обусловлено многими причинами, в том числе физическими, метаболическими, химическими, инфекционными, воспалительными или иммунологическими.
С возрастом мозговая ткань костей добавочного скелета теряет красноватый цвет и преобразуется в желтый мозг, что отражает постепенную замену гемопоэтической ткани жировой. Уже в молодом возрасте трубчатые кости не содержат красный костный мозг, поскольку он полностью замещается негемопоэтическим желтым костным мозгом. Красный костный мозг сохраняется в грудине, ребрах, позвонках и тазовых костях. Хотя стимул для преобразования красного костного мозга в желтый неизвестен, в патологических условиях, связанных с усилением гемопоэза, может происходить нарушение этого процесса и красный костный мозг обнаруживается в костях, которые обычно не связаны с гемопоэтической активностью, например в двойных пазухах костей черепа. В таких случаях местами локализации экстрамедуллярного (внекостномозгового) гемопоэза также могут быть печень, селезенка и лимфатические узлы. Максимальное распространение костномозгового кроветворения на все черепные и длинные кости можно наблюдать у лиц с тяжелой талассемией — болезнью, при которой эритропоэз протекает необычайно интенсивно в течение всей жизни, что и является сутью данного заболевания. При талассемии рентгенограмма черепа в области черепных пазух имеет характерный вид “hair-on-end” (“волосатый череп”). Гиперплазия костного мозга в костях верхней челюсти приводит к типичному изменению лица: скулы выдаются и нарушается прикус зубов из-за того, что верхняя челюсть становится диспропорционально больше, чем нижняя.