造血

造血とは

造血（ぞうけつ、英語: hematopoiesis）とは、血液の細胞成分である血球が作られる生命活動を指します。血球造血、血球新生、血球産生とも呼ばれます。私たちの体を巡る全ての種類の血液細胞は、特別なたんのうである造血幹細胞（Hematopoietic Stem Cells, HSC）にその起源を持ちます。健康な成人においては、体内の血球のバランスを保つために、一日に約10の11乗から10の12乗個もの新しい血液細胞が骨髄で生み出されています。

造血幹細胞とその分化

造血の中心となる造血幹細胞は、主に骨の内部にある骨髄と呼ばれる組織に存在します。これらの細胞の最も重要な特徴は、血液を構成する多種多様な成熟した細胞すべてを生み出す能力（多能性）と、自分自身と全く同じ能力を持つ細胞を複製する能力（自己複製能）を併せ持っていることです。造血幹細胞が細胞分裂をする際、娘細胞の一部は幹細胞のまま残ることで、幹細胞のプールが枯渇しないようになっています。このプロセスは非対称分裂と呼ばれます。一方、自己複製能を持たない他の娘細胞（骨髄系前駆細胞やリンパ系前駆細胞）は、特定の種類の血球へと分化していく道をたどります。

血球の種類と系統

すべての血液細胞は、造血幹細胞から分化していく過程で大きく三つの系統に分けられます。

1. 赤血球: 体中の組織へ酸素を運ぶ重要な役割を担います。骨髄で成熟し、機能を帯びた状態で血液中に放出されます。骨髄での赤血球の産生速度は、まだ若い段階の赤血球である網赤血球の数から推定することができます。
2. リンパ球: 私たちの体を病原体などから守る適応免疫の中心的な働きをします。リンパ系共通前駆細胞から分化し、T細胞、B細胞、ナチュラルキラー細胞など、多様な機能を持つ細胞群を含みます。これらのリンパ球が作られる過程はリンパ造血と呼ばれます。
3. 骨髄系細胞: 自然免疫や血液凝固など、多岐にわたる役割を担う細胞群です。骨髄系共通前駆細胞から分化し、顆粒球（好中球、好酸球、好塩基球など）、単球/マクロファージ、巨核球（血小板の元となる細胞）などが含まれます。これらの細胞が作られる過程は骨髄造血と呼ばれます。特に、顆粒球が作られる過程は顆粒造血（顆粒球形成）、巨核球が作られる過程は巨核球形成と呼ばれます。

造血の場所

造血が行われる主要な部位は、発達の段階によって変化します。胎児の初期には、卵黄嚢内の血島と呼ばれる細胞集団で血球が形成され始めます。成長が進むにつれて、脾臓や肝臓、リンパ節が造血の場となります。骨や骨髄が発達すると、最終的には骨髄が体内における血球産生の大部分を担うようになります。成人では主に骨盤、頭蓋骨、脊椎骨、胸骨などの骨髄で造血が行われ、小児期には大腿骨や脛骨といった長い骨の骨髄も重要な造血部位となります。ただし、リンパ球の一部は脾臓、胸腺、リンパ節で成熟や活性化を行います。

特別な状況下では、通常造血を行わない肝臓、胸腺、脾臓が再び造血機能を始めることがあります。これは髄外造血と呼ばれ、これらの臓器が著しく大きくなる原因となることがあります。胎児期には、骨髄が十分に発達するまでの主要な造血器官として肝臓が機能するため、胎児の肝臓は比較的大きくなります。成人期においても、心血管疾患や炎症といった病態に関連して、髄外造血が白血球供給に関与する可能性が指摘されています。

細胞運命の決定と調節

造血幹細胞や前駆細胞が特定の種類の血球へと分化していく過程は、遺伝子発現の変化や細胞表面の特定の分子の発現によって追跡されます。この細胞の運命決定については、いくつかのモデルが提案されています。一つは「決定論」で、骨髄内の様々な微小環境因子（サイトカインなど）によって分化の方向が定められるという考え方です。もう一つは「確率論」で、細胞がランダムな要因によって特定の細胞種になる可能性があり、その後微小環境によって選択されるという考え方です。実際にはこれらの要素が組み合わさって機能していると考えられています。

血球の産生は、体の必要に応じて非常に精密に調節されています。例えば、感染時には白血球の産生が急速に増加します。この調節には、様々な成長因子やサイトカインが重要な役割を果たします。例えば、幹細胞因子（SCF）は造血幹細胞の維持と増殖に不可欠であり、その欠如は致命的です。他にもインターロイキン（IL-2, IL-3, IL-6, IL-7など）や、特定の系統の前駆細胞を刺激するコロニー刺激因子（CSF - GM-CSF, G-CSF, M-CSF）などがあります。赤血球の分化にはエリスロポエチンが、血小板の元となる巨核球の分化にはトロンボポエチンが必要です。

これらの成長因子から伝達されるシグナルは、細胞内の転写因子と呼ばれるタンパク質の活性を調節します。転写因子は特定の遺伝子の働きをオンオフすることで、細胞がどのようなタンパク質を作るかを制御し、結果として細胞の分化や成熟の方向を決定します。例えば、C/EBPαやPU.1、GATA-1といった転写因子は、骨髄系やリンパ系、赤血球/巨核球系といった主要な系統への分化に深く関わっています。これらの転写因子の異常や変異は、急性骨髄性白血病（AML）や急性リンパ性白血病（ALL）といった血液のがんの発症と強く関連しています。

造血は、私たちの生命活動を支える基盤となる重要なプロセスであり、その複雑なメカニズムの理解は、様々な血液疾患の治療法開発に繋がっています。クローン性造血や、造血を促進・抑制する薬剤の研究も進められています。

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