HEMATOPOYESIS

MORFOLOGIA Y FUNCION DE LOS COMPONENTES CELULARES

TEORIA HEMATOPOYETICA

Lic. TM Juan Jose Velasquez Alvarado

Es un proceso dinámico de proliferación,diferenciación y maduración de las célulassanguíneas, a partir de un grupo de células germinalesprimitivas (Stem Cell Hematopoyética), asegura laproducción permanente y adecuada de elementosmaduros.

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Diariamente se producen en nuestro organismocantidades extraordinarias de células sanguíneas. Porejemplo, en un adulto de 70 kg de peso, se producen 2x 1011 eritrocitos, 2 x 1011 plaquetas y 7 x 1010

Granulocitos . Lo anterior compensa la perdida diariade dichas células de tal manera que , en condicionesnormales, los niveles en circulación de eritrocitos,leucocitos y plaquetas se mantienen constantes. Elproceso a través del cual se generan las células de lasangre se denomina hematopoyesis y ocurre bajocondiciones muy especificas en el interior de loshuesos, en la llamada medula osea

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COMPARTIMIENTOS CELULARES

El sistema hematopoyético puede ser dividido en base algrado de madurez de las células que lo conforman y a losdistintos linajes celulares que de el se generan. De acuerdo algrado de maduración celular, se han identificado cuatrocompartimentos.

El primer compartimiento corresponde a las células masprimitivas, llamadas

.

Estas células tienen dos características funcionales que lasdistinguen: son capaces de auto-renovarse (al dividirse, por lomenos una de las células hijas conserva las propiedades de lacélula madre) y son multipotenciales (pueden dar origen a losdistintos linajes sanguíneos).

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• Las CTH corresponden al 0.01% del total de célulasnucleadas presentes en la medula osea, por lo que suestudio puede verse limitado desde el punto de vistapractico. Sin embargo, gracias a los estudiosrealizados hasta ahora sabemos que estas célulastiene una morfología linfoblastoide, las cualesexpresan antígenos como CD34, CD90, CD117 yCD133, y que carecen de la expresión de antígenosde linajes específicos, como CD3, CD4, CD8, CD19,CD20, CD33, CD38,CD45, CD57, CD71, Glicoforina A,etc.

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• Las CTH dan origen a, las cuales han perdido su

capacidad de auto-renovacion, pero conservan su potencialproliferativo.

• Estas pueden ser multipotenciales, o bien, pueden estarrestringidas a dos (bipotenciales) o a un solo linaje(monopotenciales). Las constituyen el segundocompartimiento del sistema hematopoyetico, el cualcorresponde a <0.5% del total de celulas de la medula osea;comparten ciertas caracteristicas inmunofenotipicas con lasCTH, como la expresion del antigeno CD34, sin embargo,presentan patrones de expresion de marcadores celulares muyparticulares, de acuerdo al linaje al que pertenecen

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Las CPH dan lugar a

, las cuales, a pesar de ser inmaduras, puedenser identificadas en frotis de medula osea a través demicroscopia de luz. Las celulas precursoras constituyen la granmayoría de las celulas de la medula osea (>90% de las célulashematopoyéticas residentes en la cavidad medular).

Finalmente, los precursores hematopoyéticos al madurar,generan a las

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Diferenciación

• Se define por Diferenciación, al proceso que involucra losmecanismos genéticos y fenotípicos que hacen que una clonacelular se comprometa o se limite a especializarse a un solo tipocelular.

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Maduración

• Maduración, es el proceso y cambios que la célulatiene en su genotipo y fenotipo para llegar a suestado final para cumplir la función que lecorresponde.

• Se le ha dado mayor relevancia a los cambioscitomorfológicos y funcionales.

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Supervivencia

• Capacidad de sobrevida en un tiempodeterminado.

• Regulación de la vida media y apoptosis de célulasmadres y maduras.

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Formación de las células sanguíneas:

• Eritropoyesis

• Trombopoyesis

• Leucopoyesis

• Linfopoyesis

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•Mieloide:•Eritrocitos (hematíes)•Leucocitos (excepto linfocitos)•Plaquetas.

•Linfoide•Linfocitos T y B.

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Mielopoyesis. La Célula Troncal Hematopoyética

(CTH), da lugar a Progenitores Multipotente

(PMP),los cuales pierden capacidad de autor

renovarse pero generan al Progenitor Linfoide Común

(PLC) y al Progenitor Mieloide Común (PMC). Este

último es capaz de generar Progenitores

Granulocito/Monocíticos (PGM) y a Progenitores

Eritroides/Megacariocíticos (PEM), los cuales

continúan con su vía de diferenciación, y dan lugar a

las células maduras circulantes

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Diferenciación Eritroide. El progenitor eritroide-megacariocítico (PEM), da

lugar a Unidades Formadoras de Brote Eritroide (BFU-E), quienes a su vez

originan Unidades Formadoras de Colonias Eritroides (CFU-E), para

posteriormente dar lugar a proeritroblastos (PE), eritroblastos basofílicos (EB),

eritroblastos policromatofílicos (EPC), eritroblastos ortocromáticos (EO),

reticulocitos (RET) y células eritroides maduras. El progenitor

eritroidemegacariocítico también puede dar lugar a Células Formadoras de

Brotes Megacariocíticos (Meg-BFC), los cuales, a su vez, generan Células

Formadoras de Colonias Megacariocíticas (Meg-CFC), que posteriormente

generaran megacariocitos inmaduros (Meg-I) y maduros (Meg-M), que

finalmente liberaran a las plaquetas.

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Diferenciación Mieloide. Los progenitores gránulo-monocito o Unidades

Formadoras de Colonias Gránulo-monocíticas (CFU-GM), dan lugar

Unidades Formadoras de colonias Granulocíticas (CFU-G) y Unidades

Formadoras de Colonias Mielocíticas (CFU-M). Una vez encaminadas en la

vía de diferenciación las CFU-G dan lugar a mieloblastos (MIEL),

promielocitos (PM), mielocitos (MIEL), metamielocitos (MM) y células

maduras (basófilos, neutrófilos y eosinófilos). Mientras que las CFU-M dan

lugar a monoblastos (MONOB), promonocitos (PMON), monocitos (MON),

y finalmente macrófagos.

• Saco vitelino: 0-3 meses feto: hematíesnucleados

• Hígado: 1 mes vida fetal - nacimiento

• Bazo : 2,5 meses vida fetal - nacimiento

• Huesos largos: 3,5 meses vida fetal- 25 años

• Huesos esponjosos: 3,5 meses vida fetal - restode la vida

• Timo (LT)

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•Roja•Amarilla (grasa)•Es uno de los órganos más voluminosos

del cuerpo humano.•Estroma y células sanguíneas

• 75% leucocitos• 25% eritrocitos• 1 célula madre/104 células

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• Células sanguíneas: 2x1011 / día

• Epitelio intestinal : 1011 / día

• Otras células con alto recambio: epidermis, espermatozoides

Producción celular

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•nucleadas : leucocitos

•no nucleadas : eritrocitos

•partículas celulares: plaquetas.

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Célula madre

(pluripotente)

Células progenitoras

Células diferenciadas

Muerte (programada o por envejeci-

miento) en días o meses

Lodish y cols.: ”Molecular Cell Biology”.5º Ed. W.H. Freeman 2004

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Es una célula del embrión odel adulto que tiene lacapacidad, en circunstanciasdeterminadas, de dar lugar acélulas iguales a ella, o acélulas especializadas queoriginan los distintos tejidos yórganos.

Lodish y cols.: ”Molecular Cell Biology”.5º Ed. W.H. Freeman 2004

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Célula madre totipotente

Es la que tiene capacidad deoriginar mesodermo, endodermo yectodermo: sólo pueden obtenersede embriones (blastocisto) y de lasgonadas de fetos

• Célula madre embrionaria• Célula germinal fetal

Masa celular

interna

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• célula diferenciada presente en un tejido diferenciado,que se renueva y que puede dar lugar a célulasespecializadas: Médula ósea• Sangre• Córnea• Cerebro• Músculo• Pulpa dental• Hígado• Piel• Tubo digestivo• Páncreas

Célula progenitora o precursora: da lugar a células especializadas

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• Localización célula madre ML: Factores locales “nichoadecuado”. Factores derivados del estroma, factoresderivados de los osteoblastos

• Estimulación proliferación: citoquinas• Clásicas (IL1, IL3; IL6)

• Específicas: Factores estimuladores de colonias (CSF)

• Hormonas-citoquinas: EPO, trombopoyetina

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• Factores Estimuladores

• SCF (Stem cell factor, CD117)-cKit

• Eritropoyetina (EPO)

• Factores estimuladores de colonias (CSF)

• CSF-GM (granulocitos-monocitos)

• CSF-G (granulocitos)

• CSF-M (monocitos-macrofagos)

• Trombopoyetina

• Citoquinas

• Interleuquinas

• Quimioquinas

• Hormonas: tiroideas, insulina..

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CD34+,

CD38-,

c-kit+ (CD117)

CD34+,

CD38-

c-kit+

CD38+,

CD3,

CD4,

CD8,…….

Lodish y cols.: ”Molecular Cell Biology”.5º Ed. W.H. Freeman 2004

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• CD34+, CD38-, c-kit+

• Alta capacidad regenerativa

• Criopreservable

• Regenera (trasplante): eritrocitos, plaquetas, leucocitos, macrófagos tisulares, osteoclastos, células de Langerhans de la piel

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ERITROCITOS

LEUCOCITOS

F. ESTIMULADORES F. APOPTÓTICOS

ENVEJECIMIENTO

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citoquinas PM ORIGEN DESTINO y ACCION

IL-1 15 APCs LTH: colaboran activaciónLB: ProliferaciónPirógenoHígado: PFAEfectos endocrinos

IL-2 15 LTH1 LT act.ivadas . NK, LB estimula proliferación

IL-3 25 LTH C. HEMATOPOYESIS: estimula proliferación

IL-4 20 LTH2 LB: estimula proliferación y cambio a IgE e IgG1

IL-5 20x2 LTH2 E0S : proliferación y maduraciónLB (sinergia con IL4.IL2) : Activan secreción Ig

IL-6 25 MACROFAGOS

LB activado (factor crecimiento)-LT : activaciónHígado: Fibrinógeno

IL-7 Estroma M.OEstroma Timo

Diferenciación LB y LT

IL-8 NEU>ESO>BAS>fibrob> Plaquetas

Quimiotaxis neutrófilos

IL-9 LTH Activa proliferación TH

IL-10 X2 LTH2 Disminucion MHC II: Inbidor respuesta inmune

IL11-18

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citoquinas PM ORIGEN DESTINO y ACCION

IFN- 16-27 MAC>LB>NK Disminución replicación virusDisminución proliferación cel.Aumento actividad NKIFN- Fibroblastos

Cel. Epitel.Mac.

IFN- 25 (x2) LTH2LTc NK

Macrófagos:

TNF- 17 (x3) MAC (LPS) monoc.Queratinocit.LB, LT, NKNEU,

La acción depende de los niveles:Adhesión fagocitos a endotelio: diapedesisInducción de IL1, IL6, IL8PirógenoProcoagulante, Hipotensor Caquectizante

TNF- X2 LT Estimula neutrófilos (potenciación IFN-)

TGF- 28 (x2) LT, condrocitos, monocitos

Inmunosupresor

Rantes LT Quimioquina para TCD4+

MCP1 7,5 LT Quimioquina para Monocitos

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• Proteína 165 aa. muy glicosilada. P.M.= 27 kD

• Cromosoma 7

• Circulación: 10-20 mU/mL (depende PO2 tisular)

• Vida media corta

• Producción:• Riñón: células intersticiales peritubulares

• Hígado, útero, cerebro, endotelio vascular

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La Epo se produce en las células intersticiales de los

túbulos renales, en respuesta a los niveles de oxígeno

periféricos.

Estas células sienten los niveles de oxígeno a través de una

enzima, prolilhidroxilasa dependiente de oxígeno, que

regula la estabilidad de HIF1α (factor 1α inducible por

hipoxia), el FT primario para Epo. La forma hidroxilada de

HIF1α se une a la proteína VHL (von Hippel-Lindau).

De esta unión resulta la destrucción de VHL, cuya función

principal es la de inducir la producción de Epo. En

condiciones de baja tensión de oxígeno, la hidroxilasa es

inactiva y, por tanto, HIF1α no se une a VHL, y VHL

mantiene la producción de Epo.

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La Epo promueve la proliferación de progenitores

eritroides reduciendo los niveles de inhibidores del

ciclo celular, aumentando los activadores y los

inhibidores de apoptosis. La eliminación del gen de

la Epo o de su receptor causa anemia mortal en

animales. La administración de Epo a animales o a

humanos aumenta las cifras de progenitores

eritroides y de su progenie. Dos semanas después de

la administración de Epo se detecta una

reticulocitosis en sangre periférica

Factores Intrínsecos

• Grupo de factores propios de las células madres, para poder activaro desactivar genes, que involucran la proliferación , diferenciación,supervivencia y maduración celular.

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Regulación de la Hematopoyesis

Factores Extrínsecos

• Grupo de factores adquiridos externamente que regulan los diferentes mecanismos de la hematopoyesis.

• Los principales son:• Nicho Hematopoyético

• Citoquinas

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Las citoquinas juegan un papel muy importante en laestimulación de la hematopoyesis de las células inmunes,actuando sobre las poblaciones inmaduras potenciando sumaduración y proliferación. Otra acción importante de lascitoquinas, es la atracción de los leucocitos a zonasafectadas. Este es uno de los mecanismos de defensa conlos que cuenta la respuesta inmune tanto natural comoadquirida. Ambas acciones están mediadas por diferentescitoquinas producidas fundamentalmente por célulasinmunes, aunque algunas lo están por células no inmunes.

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Factor estimulador de colonias granulocito macrófago (GM-SF)

Factor estimulador de células precursoras

IL 3

Factor estimulador de macrófagos (M-CSF)

IL 7

Eritropoyetina (Epo).

CITOQUINAS del grupo α

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En el grupo α se engloban las citoquinas

con capacidad de atracción de neutrófilos y

linfocitos pero no de monocitos, La citosina

más importante de este grupo es la IL 8 y el

PAF (Factor activador de las plaquetas).

Están producidas fundamentalmente por

macrófagos, linfocitos, granulocitos, células

endoteliales y hepatocitos.

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El grupo β lo forman las citoquinas con capacidad para la atracción

fundamentalmente de linfocitos T y B y monocitos y algunas de este

grupo también pueden atraer basófilos y eosinófilos. A este grupo

pertenecen las proteínas inhibidoras de macrófagos (MIP) y las que

atraen los monocitos (MCP). Están producidas por macrófagos,

linfocitos T y B y neutrófilos.

CITOQUINAS del grupo β

CITOQUINAS del grupo γ

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El grupo γ también presenta

capacidad de atracción sobre

monocitos y linfocitos, la más

conocida de este grupo es la

denominada linfotactina.

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Microambiente Hematopoyético

El microambiente se compone principalmente de cuatro

tipos celulares, macrófagos, fibroblastos estromales,

adipocitos y osteoblastos.

El microambiente hematopoyético regula la proliferación,

sobrevida, maduración, autorrenovación y migración de las

células hematopoyéticas a través de tres mecanismos:

1) El humoral, a través de la secreción de citocinas y quimiocinas,

2) La interacción a través de matriz extracelular

3) El contacto célula-célula a través de moléculas de adhesión ymorfógenos.

Dentro del microambiente hematopoyético, los osteoblastos forman el nicho hematopoyético, regulando a las células troncales hematopoyéticas

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Microambiente Hematopoyético. Esquema representativo de los

diferentes tipos celulares que integran el microambiente

hematopoyético y los mecanismos de regulación de la hematopoyesis.

El microambiente se compone principalmente de cuatro tipos

celulares, macrófagos, fibroblastos estromales, adipocitos y

osteoblastos.

Componente Hematopoyético (Macrofago)

Los macrófagos estromales son los únicos elementos del estroma quepresentan el antígeno CD45.

Dentro de la medula osea estos se localizan en diferentes sitios: comomacrófagos centrales en las islas eritroblasticas, en el endotelio y dispersosentre las células hematopoyéticas. Estas células llevan a cabo diferentes ymuy importantes funciones, regulando la hematopoyesis medianteinteracciones célula – célula, y por medio de la secreción de citocinasestimuladoras e inhibidoras de la hematopoyesis.

Dentro de la variedad de citocinas producidas por los macrófagosencontramos el factor estimulante de colonias de macrófagos (FEC-M), degranulocitos y monocitos (FEC-GM), diversas interleucinas (IL) como la IL-3,la IL-1, la IL-6, IL-8 y el factor de necrosis tumoral alfa (TNFα)

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Componente Mesenquimal

El componente mesenquimal se encuentra conformado pordistintos tipos de celulas que provienen de una celula troncalmesenquimal y que, dependiendo de los factores que seencuentren en su ambiente, sigue un determinado patron dediferenciación hacia fibroblastos estromales , adipocitos, yosteoblastos. Estas celulas estromales de origen mesenquimaltienen un papel fundamental en la regulacion de lahematopoyesis

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Fibroblastos Estromales

Los fibroblastos Estromales producen y secretan quimiocinas,como el factor derivado del estroma (SDF-1), el cual regula laquimiotaxis de las células B y T, la migración de las células CD34+,así como suprime la apoptosis y promueve la transición G0/G1 delas células CD34+ (53). Tanto las citocinas, quimiocinas, moléculasde la matriz extracelular, moléculas de adhesión, son necesariaspara regular la autorrenovación, diferenciación, maduración,proliferación, muerte (apoptosis) y migración de las célulashematopoyéticas.

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Osteoblastos

La función mas conocida de los osteoblastos es la de regular lareabsorción del hueso induciendo la expansión, maduración yactivación de los precursores de los osteoclastos. Lososteoblastos son el blanco primario de los estímulos dereabsorción del hueso, como las prostaglandinas y la 1,25-dihidroxivitamina D3

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Anatomía

Conceptualmente el nicho hematopoyético está dividido entres partes:

1. una zona osteoblástica (localizada cerca de lososteoblastos).

2. una zona medular de CMHs quiescentes y proliferantes .

3. una zona vascular (cerca de los sinusoides) que permite lasalida a la circulación de las células maduras

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El Sistema Cardiovascular Primitivo

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Hematopoyesis Intrauterina y semana gestacional en donde se inicia.

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• La primera localización de la hematopoyesis ocurre, enlos islotes hemáticos del saco vitelino. La hematopoyesisen este momento se caracteriza por restringirse a laproducción de células eritroides nucleadas, conhemoglobina embrionaria. Posteriormente, lahematopoyesis tendrá una localización definitivaintraembrionaria, primero en la esplacnopleuraparaaórtica y luego en la región denominada AGM(Aortic-Gonadal-Mesonephros).

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• A partir de la sexta semana, el hígado se establece el centro dehematopoyesis. Entre los cordones de células hepáticas, loshemocitoblastos proliferan, dando origen a los distintos tipos decélulas sanguíneas, donde predomina la eritropoyesis, también seencuentran megacariocitos en el saco vitelino, además de células enformación como granulocitos y linfocitos. El hígado es le principalproductor de eritrocitos entre las semanas 9 a 24, sobre el sacovitelino.

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A partir de la 24ª semana, la médula ósea toma el papel primordial enla eritropoyesis y en la megacaripoyesis y permanece así durante elresto de la vida fetal. La hematopoyesis hepática va disminuyendopaulatinamente de tal forma que en el recién nacido a términoprácticamente ya no existe más que hematopoyesis medular.

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Esquema de la Distribución de la Hematopoyesis en

la vida intrauterina y postnatal

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• En el adulto, la hematopoyesis tiene lugar en la médula ósealocalizada en los huesos planos del esqueleto axial (cráneo,costillas, esternón, vértebras y pelvis) y en algunas epífisis de loshuesos largos (fémur, húmero). La cantidad de médulahematopoyética varía a lo largo de los años, siendo al comienzo dela edad adulta un 75% del total de la celularidad medular, ydescendiendo hasta un 25% en la vejez, donde la grasa medularaumenta hasta un 75%. En la médula ósea se pueden distinguirvarios compartimentos morfológico-funcionales.

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