Tủy xương chứa rất nhiều tế bào gốc vạn năng, tế bào gốc định hướng dòng, tế bào gốc đơn dòng, tế bào phân chia và tế bào thực hiện chức năng. Như vậy, tủy xương có các tế bào đầu dòng cho đến các tế bào máu trưởng thành. Tủy xương được phân bố trong cơ thể người như sau:
- Xương đùi : 4 % - Xương cánh tay : 8 % - Xương ức, sườn : 10 % - Xương sọ, hàm : 13 % - Xương sống : 28 % - Xương chậu : 34 %
Ở người lớn nam giới nặng 70 kg có thể có 3kg tủy xương, một nửa là tủy đỏ chứa tế bào gốc và tế bào tạo máụ
1.4.2. Các dòng tế bào tủy[1]
Tủy xương chứa nhiều tế bào gốc và chủ yếu giữ vai trò tạo máụ Các tế bào tủy được chia ra các nhóm khác nhaụ
-Nhóm tế bào gốc : Bao gồm các tế bào gốc vạn năng, các tế bào gốc định hướng dòng tạo máu, các tế bào gốc đơn dòng. Các tế bào này ít phân chiạ Khi có nhu cầu của một dòng tế bào nào đó thì lập tức có sự phân bào biệt hóa theo hướng dòng tế bào đó. Cũng có các tế bào gốc được sinh ra để thay thế cho các tế bào gốc vừa bị biệt hóa, vì các tế bào đã biệt hóa không sản sinh hoặc chuyển hóa ngược trở lại thành tế bào gốc được.
-Các tế bào tăng sinh và phát triển: Là các tế bào đang trong giai đoạn tăng sinh. Chúng liên tục nhân lên về số lượng và biệt hóa trưởng thành về chất lượng. Đây là các tế bào tạo máu, có đặc điểm tăng nhanh về số lượng và
trưởng thành về chất lượng. Chúng bao gồm: Nhóm hồng cầu gồm tiền nguyên hồng cầu non, nguyên hồng cầu ái kiềm đa sắc, nguyên hồng cầu ái toan đa sắc. Nhóm bạch cầu gồm các tế bào trung gian của bạch cầu đa nhân như tủy bào non, tiền tủy bào, tủy bào, hậu tủy bào, bạch cầu đũa, các tế bào trung gian của tế bào lympho như tân bào non, tiền tân bào, các tế bào trung gian của tế bào đơn nhân như đơn nhân non, tiền đơn nhân và trung gian của tương bào như tương bào non, tiền tương bàọ Nhóm tiểu cầu gồm mẫu tiểu cầu non, mẫu tiểu cầụ
-Các tế bào máu đã trưởng thành : Là các tế bào máu đã trưởng thành, đủ số lượng và chất lượng để thực hiện các chức năng riêng biệt của chúng. Hồng cầu vận chuyển ô xy, bạch cầu bảo vệ cơ thể, tiểu cầu giúp cầm máu… Các tế bào này được đưa ra máu ngoại vi để thực hiện chức năng, chỉ một số ít được dự trữ ở tủỵ Hầu hết các tế bào này đều không phân chia được nữạ Chỉ có một ít tế bào đơn nhân hoặc tân bào có thể chuyển về đơn nhân non hoặc tân bào non và thực hiện phân chiạ
-Các tế bào dự trữ : Là các tế bào máu đã trưởng thành nhưng bị giữ lại ở tủy để làm nguồn dự trữ, phòng khi có nhu cầu thì chúng sẽ được đưa ra máu ngoại vị Các tế bào này có vai trò rất quan trọng trong việc điều tiết số lượng tế bào máu ngoại vị
-Các tế bào khác: Gồm nhiều loại tế bào khác nhau có trong tủỵ
Các tế bào này gồm tế bào giết tự nhiên, tế bào Kufffer của gan, tổ chức bào của mô liên kết, hủy cốt bào, đại thực bào của phế nang, lách, màng phổi, hạch, màng bụng, hệ thần kinh và đại thực bào ở tủy xương.
1.4.3.1. Tế bào gốc
Các tế bào gốc được sinh ra và tồn tại một phần ở tủy xương. Các tế bào gốc thường ở trạng thái nghỉ ngơi và duy trì ở một số lượng vừa phảị Khi có nhu cầu thì nó mới tăng sinh, biệt hóạ Trong tủy có tế bào gốc vạn năng, tế bào gốc định hướng dòng lympho hay dòng tủy và tế bào gốc đơn dòng. Tế bào gốc ở trạng thái nghỉ ngơi có kích thước 8-10 μm, hình tròn, di động được, có một nhân, tỉ lệ nhân và nguyên sinh chất lớn. Chúng là các tế bào di động, có thể từ tủy đi ra máu ngoại biên và rồi trở về tủy hoặc khu trú ở hạch, lách.
1.4.3.2. Định lượng tế bào gốc trong tủy thu thập được
Trên màng các tế bào đều có các phân tử bề mặt hình thành những nhóm quyết định kháng nguyên. Bản chất của những nhóm này là các glycoprotein. Các phân tử này được coi là những dấu ấn để phân biệt các dòng tế bào khác nhau và các giai đoạn biệt hóa của từng dòng. Do đó các phân tử này được gọi là dấu ấn miễn dịch và được ký hiệu bằng chữ CD. Người ta tìm thấy 166 phân tử bề mặt này và ghi số thứ tự từ 1 đến 166 liền sau chữ CD để xác định phân tử đó. Đối với tế bào gốc vạn năng, dấu ấn miễn dịch là CD34, có trọng lượng phân tử là 105-120 kDạ Ở tủy xương, tế bào CD34 chiếm khoảng 1,3-2,5 % số lượng tế bàọ Trong số tế bào CD34 này, người ta thấy có các tế bào gốc tạo xương[32].
Căn cứ trên dấu ấn CD34 mà định lượng tế bào gốc có trong tủy thu thập được. Để đếm số lượng tế bào gốc, có thể dùng kỹ thuật nuôi cấy tế bào hoặc đếm bằng máy đếm tế bào dòng chảỵ Vì CD34 là một kháng nguyên thấy trên màng tế bào gốc nên có thể phát hiện được bằng cách
sử dụng các kháng thể đơn dòng. Ngoài ra muốn đếm tế bào gốc CD34 trong tủy, người ta còn có thể đếm gián tiếp qua số lượng tế bào đơn nhân.
1.4.4. Tế bào gốc tạo xương
Tế bào gốc tạo xương là các tế bào trong mô đệm. Ở trong tủy hút ra được, chúng chiếm tỉ lệ 1/50.000 các tế bào có nhân[49]. Hernigou nuôi cấy và đếm tế bào gốc trong tủy xương của 60 bệnh nhân bị khớp giả teo ở thân xương chàỵ Các tế bào gốc tạo xương được đếm thông qua đơn vị tạo khúm nguyên bào sợi (CFU-Fs). Kết quả là mỗi cm3 tủy hút ra có 612
± 134 tế bào gốc (từ 12 đến 1.224 tế bào). Nếu đem tủy ly tâm làm giàu tế bào thì mỗi cm3 sẽ có 2.597 ± 1.221 tế bào gốc (từ 60 đến 6.120 tế bào)[56]. Nghiên cứu của Major và cộng sự đếm các tế bào gốc tạo xương thông qua các khúm tế bào dương tính với alkaline phosphatasẹ Kết quả mỗi 2ml tủy hút ra từ xương mào chậu người khỏe mạnh có chứa 92 ± 65 x 106 tế bào có nhân, khoảng 23.000 tế bào có nhân thì có 1 tế bào gốc thuộc dòng tế bào tạo xương[72]. Như vậy, nghiên cứu này cho thấy nếu mỗi lần hút 2ml tủy từ xương mào chậu thì mỗi một ml tủy có chứa khoảng 2.000 ± 1.400 tế bào gốc tạo xương. Gần đây, Trần Công Toại và Cao Thỉ[14] cũng đã cấy tủy xương của người Việt Nam và đếm số lượng CFU-Fs. Kết quả mỗi ml tủy cấy đếm được trung bình 79,95 CFU-Fs. Các nghiên cứu khác cũng cho thấy trong tủy xương có tế bào gốc tạo xương[53],[71],[88]. Các tế bào gốc tạo xương này làm tủy xương có tính chất tạo xương.
Căn cứ trên các loaiï tế bào có trong tủy, Burwell[28] thiết lập một sơ đồ biệt hóa các loại tế bào trong tủy theo hai nhóm: dòng tế bào tạo máu và dòng tế bào mô đệm (sơ đồ 1.1).