Quá trình đổi mới tế bào máu được diễn ra thông qua quá trình tạo máu. Tạo máu là quá trình sinh sản và biệt hóa của các tế bào tạo máu bắt đầu từ tế bào gốc vạn năng cho đến các dòng tế bào máu trưởng thành. Quá trình này diễn ra liên tục từ thời kỳ phôi thai đến lúc tuổi già và được điều hòa bởi các cơ chế điều hòa tạo máu.

Vị trí tạo máu phụ thuộc vào giai đoạn phát triển cá thể. Trong suốt thời kỳ phôi thai, lần lượt túi noãn hoàng, gan, lách, tuyến ức, hạch bạch huyết và tuỷ xương tham gia hình thành các tế bào máu. Tuy nhiên, sau khi sinh quá trình tạo máu chỉ xảy ra ở tuỷ xương.

Dưới 5 tuổi, tuỷ của tất cả các loại xương đều là tuỷ đỏ, nghĩa là đều có khả năng tạo máu. Sau lứa tuổi này, các tuỷ xương dài (trừ hai đầu xương cánh tay và xương đùi) bị mỡ xâm lấn dần và từ tuổi hai mươi trở đi chúng hoàn toàn trở thành tuỷ vàng không tham gia tạo máu nữa. Như vậy sau 20 tuổi, chỉ có tuỷ xương dẹt và hai đầu xương đùi, hai đầu xương cánh tay tham gia tạo máu.

Tuỷ xương chứa các tế bào gốc tạo máu đa năng (pluripotential hemopoietic stem cell). Các tế bào này sinh sản liên tục trong suốt cuộc đời. Một phần nhỏ sẽ được giữ lại như là các tế bào nguồn, tuy rằng số lượng sẽ giảm dần theo tuổi. Phần lớn được biệt hoá thành các tế bào máu khác nhau.

Quá trình tái tạo các dòng tế bào máu

Mỗi ngày, tủy xương sản xuất khoảng 6 tỷ tế bào máu (gồm 2,5 tỷ hồng cầu; 2,5 tỷ tiểu cầu và 1 tỷ bạch cầu hạt) cho mỗi kilogram cân nặng cơ thể. Tốc độ tạo máu thay đổi theo nhu cầu của cơ thể, có thể rất thấp hoặc tăng cao nhiều lần so với bình thường.

Hồng cầu

Hồng cầu chiếm hơn 99% trong các thành phần hữu hình của máu. Đó là những tế bào có hình đĩa hai mặt lõm, không có nhân cũng như các bào quan. Thành phần chính của hồng cầu là hemoglobin (Hb). Ở người bình thường, số lượng hồng cầu trong máu ngoại vi là: 4.2-5.9 x 1012 tế bào/l .

Chức năng chủ yếu của hồng cầu là vận chuyển oxy tới các tổ chức. Ngoài ra hồng cầu còn có các chức năng sau: vận chuyển một phần CO2 (nhờ hemoglobin), giúp huyết tương vận chuyển CO2 (nhờ enzym carbonic anhydrase), điều hoà cân bằng toan kiềm nhờ tác dụng đệm của hemoglobin.

Đời sống trung bình của hồng cầu trong máu ngoại vi là 120 ngày. Theo thời gian, màng hồng cầu sẽ mất dần tính mềm dẻo và cuối cùng hồng cầu sẽ vỡ khi đi qua các mao mạch nhỏ của lách. Hemoglobin phóng thích ra từ hồng cầu vỡ sẽ bị thực bào bởi các đại thực bào cố định của gan, lách và tuỷ xương.

Đại thực bào sẽ giải phóng sắt vào máu; sắt này cùng với sắt từ thức ăn do ruột non hấp thu, được vận chuyển dưới dạng transferrin dến tuỷ xương để tạo hồng cầu mới, hoặc đến gan và các mô khác để dự trữ dưới dạng ferritin và hemosiderin.

Số lượng các tế bào hồng cầu trong cơ thể luôn được giữ ở một mức độ nhất định nào đó gọi là mức độ hồng cầu bình thường của cơ thể là nhờ có quá trình cân bằng giữa quá trình sinh sản và quá trình hủy diệt các tế bào hồng cầu.

Bạch cầu

Chức năng chung của bạch cầu là chống lại các tác nhân lạ xâm nhập vào cơ thể. Nhìn chung để thích hợp với chức năng này chúng có các đặc tính sau: xuyên mạch, vận động, hóa ứng động, thực bảo. Tuy nhiên không phải loại bạch cầu nào cũng có đầy đủ các đặc tính trên.

Bình thường số lượng bạch cầu trong máu khoảng 4.3-10.8 x 109 tế bào/l.

Dựa vào hình dáng, cấu trúc và cách bắt màu phẩm nhuộm, người ta chia bạch cầu ra làm hai nhóm chính là bạch cầu hạt và bạch cầu không hạt.

Bạch cầu hạt: bạch cầu đoạn trung tính và bạch cầu mono

Toàn bộ quá trình sinh sản và biệt hoá tạo nên các loại bạch cầu hạt và bạch cầu mono diễn ra trong tuỷ xương. Chúng được dự trữ sẵn ở tuỷ xương, khi nào cơ thể cần đến, chúng sẽ được đưa vào máu lưu thông.

Bạch cầu hạt sau khi rời tuỷ xương thì lưu hành trong máu khoảng 4-8 giờ rồi xuyên mạch vào tổ chức, tồn tại thêm khoảng 4-5 ngày. Khi bạch cầu thực hiện chức năng bảo vệ cơ thể của mình, chẳng hạn chống nhiễm trùng, thì nó sẽ chết sớm hơn.

Bạch cầu mono cũng có thời gian lưu hành trong máu ngắn, khoảng 10-20 giờ, sau đó sẽ xuyên mạch vào tổ chức. Tại tổ chức chúng sẽ tăng kích thước và trở thành đại thực bào tổ chức. Ở dạng này chúng có thể sống hàng tháng, thậm chí hàng năm.

Bạch cầu không hạt: bạch cầu lympho

Các tế bào lympho đều có chung nguồn gốc từ trong bào thai là tế bào gốc tạo máu đa năng. Các tế bào này sẽ biệt hoá thành tế bào gốc biệt hoá của dòng lympho để tạo ra tế bào lympho. Trước khi trở thành các tế bào lympho trưởng thành khu trú ở các tổ chức bạch huyết, chúng được “xử lý” tại những nơi khác nhau trong cơ thể. Một số di trú đến tuyến ức để được “xử lý” ở đó và được gọi là lympho T. Một số khác được “xử lý” ở gan trong những tháng giữa của thai kỳ, ở tuỷ xương trong những tháng sau của thai kỳ và sau khi sinh, chúng được gọi là lympho B.

Từ các tổ chức bạch huyết, bạch cầu lympho vào hệ tuần hoàn liên tục theo dòng bạch huyết. Sau vài giờ, chúng xuyên mạch vào tổ chức rồi vào dòng bạch huyết để trở về tổ chức bạch huyết hoặc vào máu lần nữa rồi lần nữa … Các bạch cầu lympho có thời gian sống hàng tuần, hàng tháng hoặc thậm chí hàng năm tuỳ thuộc nhu cầu của cơ thể.

Tiểu cầu

Tiểu cầu là tế bào máu nhỏ nhất, không có nhân, thực chất là một mảnh tế bào được vỡ ra từ tế bào nhân khổng lồ (nguyên mẫu tiểu cầu). Sau khi được phóng thích từ tuỷ xương, chỉ có 60-75% tiểu cầu lưu thông trong máu, phần còn lại được giữ ở lách.

Chức năng chính của tiểu cầu là làm vững bền mạch máu, tạo nút cầm máu ban đầu và tham gia vào quá trình đông máu huyết tương. Tiểu cầu rất cần thiết cho sự toàn vẹn của mạch máu và đóng một vai trò quan trọng trong quá trình đông máu.

Số lượng bình thường của tiểu cầu trong máu là 150–400 G/L.

Tiểu cầu có đời sống ngắn, khoảng từ 8-14 ngày. Với điều kiện lắc liên tục ngoài cơ thể ở nhiệt độ phòng có thể lưu giữ tiểu cầu khoảng 5 ngày.