Blod har alltid fascinert oss mennesker, men det tok lang tid før vi forstod hvilken funksjon det har. I dag har vi overveldende mye informasjon om blodet, men allikevel vet vi ikke hvordan blodproduksjonen blir styrt.

På tross av at blodsystemet som helhet er stabilt og robust, fremstår oppførselen til hver enkelt blodcelle som kaotisk og tilfeldig. Dette tyder på at blodproduksjonen styres av selvregulering. 

Flere tusen års blodforskning

Blod har satt preg på alle kjente kulturer opp gjennom historien. For eksempel så er fargen rødt et universelt faresignal. Imidlertid så tok det lang tid før menneskene forstod hvilken funksjon blodet har i kroppen. Filosofen Aristoteles assosierte blod både med mental – og fysisk helse. Han så på blod som et slags transportsystem, men forstod ikke at blodet sirkulerer.

Den greske legen Galen, som ble født cirka 500 år etter Aristoteles, var en stor tilhenger av behandlingsmetoden årelating, som går ut på å tappe pasienten for blod. Galen var også livlege for gladiatorer, så derfor var han nok fullstendig klar over at veldig store blodtap ikke er særlig sunt. For oss moderne mennesker kan det virke helt ulogisk å tappe blod fra et sykt menneske.

Men årelating var inspirert av naturlige prosesser som menstruasjon og neseblod, og på Galens tid trodde man at disse prosessene gjenopprettet en naturlig balanse.

Det er kanskje ikke overraskende at Galens pasienter hadde mindre sjanse for å overleve enn de som ikke fikk medisinsk behandling. I likhet med Aristoteles, så forstod heller ikke Galen at blodet sirkulerer.

Vi vet mye om blodet, men ikke alt

I vesten ble ideen om sirkulerende blod først introdusert i år 1628 av den engelske legen William Harvey, men blodsirkulasjon ble beskrevet allerede i år 1235 av den arabiske legen Ibn an-Nafis.

I dag vet vi at et friskt, voksent menneske inneholder cirka fem liter blod, og det tilsvarer omlag 37 tusen milliarder blodceller. Hver dag produseres cirka tusen milliarder nye blodceller. Det vil si at i løpet av en måned så har nesten hele blodsystemet blitt skiftet ut. Du kan miste 15 prosent av blodet ditt uten andre konsekvenser enn raskere puls og svimmelhet, men mister du så mye som 40 prosent vil blodtrykket bli så lavt at det ikke klarer å fylle hjertekamrene. Derfor kan man dø med mindre man får medisinsk hjelp.

I motsetning til på gladiatorlegen Galens tid, øker sannsynligheten for at en pasient overlever dersom hun får medisinsk behandling. Allikevel betyr ikke det at vi har avdekket alle aspektene rundt blodets funksjoner. Nei, snarere tvert imot har vi svært lite detaljkunnskap om hvordan blodet blir produsert og regulert.

Siden det det menneskelige genomet er kartlagt, er det flere som tror at det bare er et tidsspørsmål før vi kjenner alle detaljene rundt samtlige av kroppens biologiske prosesser, og det er allerede bevist at enkelte gener kan knyttes opp mot bestemte biologisk egenskaper. Men de aller fleste biologiske egenskaper hos mennesker blir påvirket av interaksjoner mellom mange forskjellige gener.

Vi vet at blodsystemet regenereres. Etter en vellykket beinmargstransplantasjon øker antallet blodstamceller inntil det er like mange av dem som det vanligvis ville vært. Produksjonen av sirkulerende blodceller stiger etter små og store blodtap, og derfor kan ikke blodsystemet være regulert av ett enkelt sett med gener. 

Forskningen tyder på at oppførselen til hver enkelt blodcelle ikke er fullstendig bestemt av et reguleringsnettverk, men at de tvert imot oppfører seg tilfeldig og kaotisk. Dette kan bety at blodsystemet er et stokastisk system, basert på tilfeldig celledeling, som regulerer seg selv.

Hvordan vet cellene hva de skal bli?

For å forstå hvorfor, er det nødvendig å få et innblikk i hvor komplekst blodsystemet faktisk er. Blodstamcellene danner roten i blodsystemet. Disse cellene er i beinmargnisjer som ligger spredt utover skjelettet. Blodstamceller kan både produsere sirkulerende blodceller og opprettholde sin egen populasjon.

Det vil si at når en blodstamcelle deler seg, så kan dattercellene enten være stamceller eller bli skjøvet ut av beinmargsnisjen. Det er fremdeles uklart hva det er som bestemmer om en dattercelle blir en stamcelle eller ikke.

Forskningen tyder på at kontakt mellom blodstamceller og andre celler i beinmargsnisjen er viktig for å bestemme hva som blir stamceller. Siden produksjon av sirkulerende blodceller må koordineres mellom flere beinmargsnisjer, må signaler fra andre beinmargsnisjer påvirke om en dattercelle blir en stamcelle eller ikke.

Cellene som blir skjøvet ut av beinmargsnisjen, deler seg mange ganger samtidig som de modnes. Til slutt ender de som røde blodceller, hvite blodceller eller plater. Detaljene rundt hvordan denne modningsprosessen blir styrt, er fremdeles ukjent.

Vi vet at produksjonen av sirkulerende blodceller er regulert av små signalmolekyler kalt cytokiner, men det er vanskelig å bestemme nøyaktig hvordan disse cytokinene påvirker modningsprosessen. Det er blant annet fordi de blir produsert både av mange forskjellige blodceller og av flere organer som nyrer, lever, lunger og muskler.

Kaos på cellenivå

Selv om blodsystemet som helhet er veldig stabilt og robust i et friskt menneske, fremstår reguleringen av hver enkelt blodcelle som kaotisk og tilfeldig.

Forskning på blodstamceller i beinmargsnisjen og cytokiner som regulerer modningsprosessen av blodceller, tyder på at regulering på enkeltcelle-nivå faktisk er kaotisk og tilfeldig.

Men hvordan kan kroppen produsere akkurat den rette mengden nye blodceller dersom hver enkeltcelle blir produsert ved en tilfeldighet? Nøkkelen her er at selvregulering kan oppstå i store og kaotiske systemer.

Faktisk ser vi resultatet av en lignende type selvregulering rundt oss hele tiden: I alle byer bor det cirka like mange kvinner som menn dersom man ser bort ifra spesielle inn- og utflyttingsmønster. Imidlertid så er kjønnet helt tilfeldig ved unnfangelse, og i enkelte familier er det fire guttebarn mens i andre familier er det to guttunger og ei jente. Men selv om antall guttebarn og jentebarn ikke er likt fordelt i hver enkelt familie, så vil forskjellene utjevne seg når man ser på det totale antallet gutter og jenter i hele byen.

Vi må løfte blikket fra detaljene

I en ny forskningsartikkel utforsker mine kollegaer og jeg ideen om at blodproduksjonen er selvregulert, og resultatene våre tyder på at blodsystemet er stabilt og robust selv om hver enkelt celle deler seg helt tilfeldig.

Tidligere hadde menneskene for lite utveksling av informasjon for å gi en riktig beskrivelse av blodsystemet– Ibn an-Nafis beskrev hvordan blodet sirkulerer allerede på 1200-tallet, men i Europa trodde vi fremdeles blodet stod stille 400 år senere. I dag overlesses vi med informasjon, og mange tror vi kan finne en nøyaktig beskrivelse alle prosessene i menneskekroppen dersom vi bare undersøker alle detaljene grundig nok.

Men det kan hende at det lønner seg å heve blikket dersom vi skal forstå kroppen, for mye tyder på at mange av dens prosesser er for komplekse til å være styrt på detaljnivå. Selvregulering kan være normen og ikke unntaket i avanserte organismer som menneskekroppen.