HEMATOPOEISIS
Dr. Bastiana Bermawi, SpPK
1
Hematopoiesis
Hematopoiesis (hemopoiesis)
Pembentukan sel darah
(Production of Blood cell)
Where??
2
Tempat Hematopoeisis
Neonatus (semua sumsum merah tulang) :
tulang pipih . tulang tengkorak, clavicula , sternum,
tulang rusuk, vertebra dan tulang pelvis
Dewasa
vertebra, tulang rusuk, sternum, tulang kepala,
tulang pelvis, proksimal dan distal femur
50% sutul terisi lemak dan dapat diubah jadi tempat
hematopoisis
pada keadaan tertentu dapat terjadi hematopoisis
ekstramedular ( hati , limpa ).
3
Artery
White blood cells
Platelets
Red blood cells
4
ERITROSIT
5
eosinophil
neutrophil
monocyte
RBC
neutrophil
monocyte
lymphocyte
basophil
lymphocyte
6
PLATELET/ TROMBOSIT
7
DEFINISI
Hematopoeisis:
Proses pembentukan darah yang teregulasi
dan berkesinambungan, meliputi cell
renewal, proliferasi, diferensiasi dan
maturasi
 Cell renewal: kemampuan sel memperbarui diri sendiri
shg tidak akan habis meski terus membelah
 Proliferasi: kemampuan membelah /memperbanyak diri
 Difrensiasi: kemampuan berkembang menjadi sel dgn
fungsi tertentu
 Maturasi: kemampuan mematangkan diri
8
Pada orang dewasa, hematopoisis fisiologis
hanya terjadi di sumsum tulang (sutul)
Hematopoeisis patologis terjadi di luar sutul,
disebut hematopoeisis ekstramedularis
Selama perkembangan janin, proses ini
terjadi di beberapa tempat, terdiri dari 3 fase,
yaitu:
- fase mesoblastik (yolk sac);
- fase hepatik;
- fase medularis (mieloid)
9
10
 Hematopoisis:
1. Yolk sac: 0-3 bulan intra uterine
2. Hati dan Lien: ~3- 6 bulan intra uterine
3. sumsum tulang: ~ 4 bln intrauterine - dws
11
PROSES HEMATOPOEISIS
 Proses hematopoeisis memerlukan:
1. Sel induk hematopoisis (hematopoeiticstem cell)
2. Lingkungan mikro (microenvironment)
3. Bahan pembentuk darah
4. Mekanisme regulasi
12
1. Sel induk hematopoesis (Hematopoetic stemsel)
 Sel induk hematopoetik (SIH):
Sel yg akan berkembang mjd sel darah, yaitu: eritrosit,
lekosit, trombosit dan sel lain dlm sutul, spt fibroblas
 SIH paling primitif: Pluripoten/totipoten stem-cell,
mempunyai sifat:
* self renewal
* proliferatif
* differensiatif
* maturatif
13
Pluripotential stem cells
rangsangan
Kemampuan:
 memperbaharui diri
 proliferasi
 diferensiasi
 maturasi
14
Lanjutan….Sel induk hematopoesis (SIH)
 berdasarkan sifat diffrensiatif, SIH terbagi atas:
- pluripotent/totipoten stemcell: mampu
berdiffrensiasi jd seluruh jenis sel
- Commited stemcell: komitmen berdifrensiasi
menjadi satu cell line (cth : SIH mieloid, SIH
Limfoid)
- Oligopotent stemcell: hanya mampu berdifrensiasi
jd beberapa jenis sel, cth: CFU-GM (Colonyforming unit- Granulocyte/monocyte hy menjadi
sel granulosit dan sel monosit.
- Unipotent stemcell:hanya mampu berdifrensiasi jd
satu jenis sel saja, cth: CFU-E eritrosit
15
Pluripotent stemcells tingkat proliferasinya
rendah
Unipotent stemcells tingkat proliferasinya
tinggi
 Jumlah Pluripotent hematopoietic stem cells
di sumsum tulang dan di peredaran darah
sedikit.
16
17
2. Lingkungan mikro Sutul:
- Fungsi:
- - menyediakan nutrisi & bhn hemopoisis
- komunikasi antar sel: Adhesi molekul
- Menghasilkan zat yg mengatur hematopoeisis: sitokin,
hemopoetik growth factor.
- Meliputi:
a. mikrosirkulasi dlm sutul
b.sel stroma: sel endothel, makrofag, sel lemak,
fibroblast, sel retikulum.
c.matriks ekstraseluler: haemonektin, kolagen,
fibronektin,glikosaminoglikan.
18
3. Bahan Pembentuk darah
Bahan Pembentuk darah:
* as folat, vit B12
* Fe
* Co, Mg, Cu, Zn
* As amino
* vitamin: vitamin B komplek, Vitamin C
20
4. Mekanisme regulasi
Mekanisme Regulasi:
- Untuk mengatur arah & kuantitas
pertumbuhan & pelepasan sel darah matur
dari sutul
darah tepi.
- sistim ‘feed back mechanism’
21
Zat yg berpengaruh dlm mekanisme Regulasi
1. Faktor pertumbuhan Hemopoisis:
- GM-CSF
- G-CSF
- M-CSF, dll.
2. Sitokin: - IL-3, IL-4, IL-6, IL-11 dll.
- Ada yg merangsang & menekan
pertumbuhan sel induk.
3. Hormon hemopoitik spesifik: Erytropoetin
4. Hormon non spesifik (dlm jumlah kecil)
- androgen
- estrogen
- Hormon tiroid.
- glukokortikoid
- growth hormon
22
Hematopoitic growth factors and some of their characteristics
Factor
Cell stimulated
Production sources
M-CSF
Monocytes
Endothelial cells, monocytes,
fibroblasts
GM-CSF
All granulocytes,
megakaryocytes,erythrocyte
s, stem cell, leukemic blast
Tcells, endothelial cells,
fibroblast
23
Factor
Cell stimulated Production
sources
G-CSF
Granulocytes,
megakaryocytes,
erythrocytes, stem cell,
leukemic blast
IL-3
Granulocytes, erythroid T cells
cells, multipotential
progenitors, leukemic
blasts
1L-4
B,T cells
Endotelial cells,
placenta, monocytes
T cells
24
Factor
Cell stimulated Production
sources
IL-5
B cells, CFU-EO
IL-6
B,T cells, CFU-GM
Fibroblasts, leucocytes,
GFU-GEMM, BFU-E, endo- thelial cells
Macrophages, neural
cells, hepatocytes
IL-7
B cells
leucocytes
IL-8
T cells, neutrophils
leucocytes
T cells
25
Factor
Cell stimulated
Production
sources
IL-9
BFU-E, CFU-GEMM
Lymphocytes
IL-11
B,T cells,
CFU-GEMM,
macrophages
macrophages
Erythropoitin
CFU-E, BFU-E
Kidney , liver
26
Sel progenitor mempunyai reseptor untuk faktor humoral
tertentu yang sesuai Invitro
 BFU-E-, CFU-E + Eritropoitin
Eritropoisis
 CFU-MEG.
+ MEG-CSF
Megakariosit
 CFU-GM
+ GM-CSF
Netrofil,
monosit
 CFU-EO
+ EO.CSF
Eosinofil.
27
28
29
30
31
32
Gangguan hematopoeisis
1. Gangguan pada sel induk hematopoeisis
(SIH): keganasan, disfungsi/ defisiensi SIH
(an.aplastik)
2. Gangguan Organ tempat hematopoisis:
semua kerusakan sutul (fibrosis, infeksi
metastase)
3. Gangguan pada bahan yang diperlukan:
(faktor nutrisi, gangguan Hormon, bahan
bahan beracun).
33
Eritropoesis
34
Eritropoeisis
 Eritropoeisis:
Pembentukan/produksi eritrosit (red blood cell
production)
 Hematopoetic stem-cell berdifrensiasi menjadi
proerythroblast
 Proerythroblasts  early erythroblasts
 Fase Perkembangan selanjutnya:
1. Ribosome synthesis
2. Hemoglobin accumulation
3. Ejection of the nucleus and formation of
reticulocytes
 Retikulosit  eritrosit matur
35
Stem cell
Hemocytoblast
Committed
cell
Developmental pathway
Proerythroblast
Early
Late
erythroblast erythroblast
Phase 1
Ribosome
synthesis
Phase 2
Hemoglobin
accumulation
Phase 3
Ejection of
nucleus
Normoblast
Reticulo- Erythrocyte
cyte
36
Figure 17.5
Eritropoisis
Membutuhkan:
Nutrisi :
Mineral ( Fe, mangan, cobalt )
Vitamin ( B12, C, B6, B1,asam folat, dll)
Asam amino

Faktor perangsang :
Eritropoitin, tiroksin, androgen

Keutuhan jaringan sumsum tulang
(microenvironment )
37
Tiroksin:
meningkatkan kebutuhan jaringan terhadap
oksigen
Androgen :
merangsang eritropoitin
meningkatkan sensitivitas stem cell
terhadap eritropoitin.
mempengaruhi langsung eritropoisis
38
39
Proerythroblast
No hemoglobin
Nucleus 12 um
Contain nucleoli
40
Basophil erythroblast
Early normoblast
Nucleoli disappear
Show mitosis
Cytoplasm deep blue
 Increase in RNA
Hemoglobin starts
appearing – Little Hb
41
Polychromatophil erythroblast
Late normoblast
Nucleus smaller
Coarse Chromatin
Hemoglobin increase
 Eosinophil Stain
RNA – Basophil stain
42
Orthochromatic Erythroblast
Normoblast
Nucleus smaller
 Pyknosis
Nuclear lysis and
Nuclear extrusion
43
Reticulocyte
 Reticulum
 Remnant of ER
 Synthesize Hb
 Few Mitochondria
 Young RBCs (34% Hb)
 1 % of Red Cells
44
GRANULOPOESIS
45
Contoh GRANULOPOESIS
GRANULOPOEISIS
(Line: neutrofil)
Mieloblas
Promielosit
segmen netrofil
mielosit N
metamielosit N
stab N46
Fungsi utama netrofil:
Pertahanan tubuh
migrasi ke tempat
infeksi.
Pengenalan & pengolahan antigen asing
Fagositosis
47
Distribusi netrofil setelah masuk sirkulasi darah
Sutul
Sirkulasi darah
Jaringan
MGP
CGP
T1/2 = 6,3 -7,6 jam
MGP
CGP = Circulating granulocyte pool
MGP = Marginated granulocyte pool
TGP = Total blood granulocyte pool = CGP + MGP
48
Perubahan pola distribusi Netrofil :
Olah-raga
Epinefrin
Hipoksia
Stres
→ me↑ CGP sampai 50% ,
me↓ MGP, tapi TGP
tetap →
pseudonetrofilia
Endotoksin
Kortikosteroid
mobilisasi MGP ke CGP,
mobilisasi dari sutul ke
CGP → TGP ↑
49
Faktor yg mempengaruhi mobilisasi netrofil
dari sutul ke sirkulasi:
 Bakteri / organisme
 Endotoksin → merusak dinding sinusoid .
 Besarnya pori-pori dinding sinusoid .
 Tingkat maturasi sel . Netrofil batang / segmen dapat
lewat pori2 dgn Ø 1 μm ; promielosit dapat lewat
pori2 dgn Ø 8 μm .
50
51
Nama monosit di jaringan
Di hati
-------- sel Kupfer
Di limpa
-------- sel retikulum
Di tulang
-------- osteoclast
Di jaringan ikat -------- histiosit
Di sutul
-------- makrofag
Di otak
-------- neurogIia
52
LIMFOPOESIS
53
54
Limfopoisis
 Di organ primer (sutul, timus) tak perlu rangsangan
 Di organ sekunder (kelenjar getah bening, limpa,
perlu rangsangan antigen).
Limfosit T
 Di sirkulasi darah

 Umur
lebih 
 Resirkulasi
+
 Rangsangan antigen
atipis
 Fungsi
imunitas seluler
Limfosit B
15-20%
+
blast transform
(sel plasma)
humoral
55
Rangkuman
 Hematopoisis:
Pembentukan, perkembangan, dan proses
pegkhususan/spesialisasi sel darah cara
fungsional.
 Fase hematopoesis: mesoblastik, hepatik
dan medularis
 Organ tempat hematopoesis: Hati, Limpa,
lymphnodus, Timus dan Sumsum tulang
Sumsum tulang: tempat utama
hematopoeisis mulai dari lahir sampai
seumur hidup
56
Rangkuman
 Pada keadaan tertentu, produksi sel
darah bisa terjadi luar sumsum tulang
(sutul), disebut hematopoeisis
ekstramedular
 Lingkungan mikro pada sutul penting
untuk proliferasi dan difrensiasi
stemsel
 Sel matur, karakteristik umum:
penurunan ukuran sel dan inti sel,
hilangnya nukleoli, kondensasi
kromatin inti, pengurangan basofilia
di sitoplasma.
57
58
DARAH
 merupakan komponen esensial makhluk hidup,
yang berfungsi, a.l:
1. sebagai pembawa oksigen,
2. mekanisme pertahanan tubuh thd infeksi
3. mekanisme hemostasis
 terdiri dari 2 komponen utama, yakni:
1. Plasma: bgn cair darah: air, elektrolit, protein
2. Sel darah (blood corpuscles):
a. eritrosit (sel darah merah)
b. leukosit (sel darah putih)
c. trombosit sel /butir pembeku darah)
59
• Membawa O2 (Deliver O2)
• Membuang produk sisa metabolisma tubuh
• Mengatur suhu, pH, dan volume cairan
• Melindungi dari kehilangan darah/sumbat
perdarahan-trombosit (Protection from blood
loss- platelets)
• Mencegah infeksi- antibodi dan leukosit
• Transpor hormon
60
Erythrocyte7.5m in diameter
 Anucleate- so can't reproduce; however, repro
·
·
·
·
·
·
·
in red bone marrow
Hematopoiesis- production of RBC
Function- transport respiratory gases
Hemoglobin- quaternary structure, 2  chains
and 2  chains
1 RBC contains 280 million hemoglobin
molecules
Men- 5 million cells/mm3
Women- 4.5 million cells/mm3
Life span 100-120 days and then destroyed in
spleen (RBC graveyard)
61
RBC Formation before birth
 Mesoblastic stage

Nucleated RBCs - Yolk sac and Mesothelial
layers of the placenta – 3rd week
 Hepatic stage
• At 6 weeks - Liver form blood cells

Spleen + lymphoid tissues form blood
cells.
62
RBC Formation before birth
 Myeloid stage
•
From the third month onwards - the
bone marrow gradually becomes the
principal source of the RBCs
•
Last month – Bone marrow exclusively
63