Hematopoyesis - Haematopoiesis
Hematopoyesis ( / h ɪ ˌ m æ t oʊ p ɔɪ i s ɪ s , h i m ə t oʊ -, ˌ h ɛ m ə - / , de griego αἷμα , 'sangre' y ποιεῖν 'para hacer'; también hematopoyesis en inglés americano; a veces también h (a) emopoiesis ) es la formación de componentes celulares sanguíneos . Todos los componentes celulares de la sangre se derivan de células madre hematopoyéticas . En una persona adulta sana, se producen aproximadamente 10 11 –10 12 nuevas células sanguíneas diariamente para mantener niveles en estado estacionario en la circulación periférica.
Proceso
Células madre hematopoyéticas (HSC)
Las células madre hematopoyéticas (CMH) residen en la médula ósea ( médula ósea ) y tienen la capacidad única de dar lugar a todos los diferentes tipos y tejidos de células sanguíneas maduras. Las HSC son células autorrenovables: cuando se diferencian, al menos algunas de sus células hijas permanecen como HSC, por lo que el conjunto de células madre no se agota. Este fenómeno se llama división asimétrica. Las otras hijas de las HSC ( células progenitoras mieloides y linfoides ) pueden seguir cualquiera de las otras vías de diferenciación que conducen a la producción de uno o más tipos específicos de células sanguíneas, pero no pueden renovarse por sí mismas. El grupo de progenitores es heterogéneo y se puede dividir en dos grupos; HSC autorrenovable a largo plazo y HSC solo autorrenovable transitoriamente, también llamados de corto plazo. Este es uno de los principales procesos vitales del organismo.
Tipos de celdas
Todas las células sanguíneas se dividen en tres linajes.
- Los glóbulos rojos , también llamados eritrocitos, son las células transportadoras de oxígeno . Los eritrocitos son funcionales y se liberan a la sangre. El número de reticulocitos, glóbulos rojos inmaduros, da una estimación de la tasa de eritropoyesis .
- Los linfocitos son la piedra angular del sistema inmunológico adaptativo. Se derivan de progenitores linfoides comunes. El linaje linfoide se compone de células T , células B y células asesinas naturales . Esto es linfopoyesis .
- Las células del linaje mieloide, que incluyen granulocitos , megacariocitos y macrófagos , se derivan de progenitores mieloides comunes y están involucradas en funciones tan diversas como la inmunidad innata y la coagulación sanguínea . Esto es mielopoyesis .
La granulopoyesis (o granulocitopoyesis) es la hematopoyesis de los granulocitos, excepto de los mastocitos que son granulocitos pero con una maduración extramedular.
La megacariocitopoyesis es la hematopoyesis de los megacariocitos.
Terminología
Entre 1948 y 1950, el Comité de Clarificación de la Nomenclatura de Células y Enfermedades de la Sangre y de los Órganos Formadores de Sangre publicó informes sobre la nomenclatura de las células sanguíneas. A continuación se muestra una descripción general de la terminología, desde la etapa más temprana hasta la final del desarrollo:
- [raíz] explosión
- pro [raíz] cyte
- [raíz] cyte
- cyte meta [raíz]
- nombre de la celda madura
La raíz de las unidades formadoras de colonias de eritrocitos (CFU-E) es "rubri", para las unidades formadoras de colonias de granulocitos-monocitos (CFU-GM) es "granulo" o "mielo" y "mono", para las unidades formadoras de colonias de linfocitos (CFU-L) es "linfo" y para las unidades formadoras de colonias de megacariocitos (CFU-Meg) es "megacario". Según esta terminología, las etapas de formación de glóbulos rojos serían: rubriblasto, prorubricito, rubricito, metarubricito y eritrocito. Sin embargo, la siguiente nomenclatura parece ser, en la actualidad, la más frecuente:
Comité | "linfo" | "rubri" | "granulo" o "myelo" | "mononucleosis infecciosa" | "megakaryo" |
---|---|---|---|---|---|
Linaje | Linfoide | Mieloide | Mieloide | Mieloide | Mieloide |
UFC | CFU-L | CFU-GEMM → CFU-E | CFU-GEMM → CFU-GM → CFU-G | CFU-GEMM → CFU-GM → CFU-M | CFU-GEMM → CFU-Meg |
Proceso | linfocitopoyesis | eritropoyesis | granulocitopoyesis | monocitopoyesis | trombocitopoyesis |
[raíz] explosión | Linfoblasto | Proeritroblasto | Mieloblasto | Monoblast | Megacarioblast |
pro [raíz] cyte | Prolinfocito | Eritrocito policromatofílico | Promielocito | Promonocito | Promegacariocito |
[raíz] cyte | - | Normoblast | Mielocito eosino / neutro / basófilo | Megacariocito | |
cyte meta [raíz] | Linfocito grande | Reticulocito | Eosinofílica / neutrofílica / basófilo metamielocito , eosinofílica / neutrofílica / basófilo celular de venda | Monocito temprano | - |
nombre de la celda madura | Linfocito pequeño | Eritrocito | granulocitos ( Eosino / neutro / basófilos ) | Monocitos | trombocitos ( plaquetas ) |
Los osteoclastos también surgen de células hematopoyéticas del linaje de monocitos / neutrófilos, específicamente CFU-GM.
Localización
En los embriones en desarrollo, la formación de sangre se produce en agregados de células sanguíneas en el saco vitelino, llamados islas de sangre . A medida que avanza el desarrollo, se produce la formación de sangre en el bazo , el hígado y los ganglios linfáticos . Cuando se desarrolla la médula ósea , eventualmente asume la tarea de formar la mayoría de las células sanguíneas de todo el organismo. Sin embargo, la maduración, activación y cierta proliferación de células linfoides ocurre en el bazo, el timo y los ganglios linfáticos. En los niños, la hematopoyesis se produce en la médula de los huesos largos como el fémur y la tibia. En los adultos, se presenta principalmente en la pelvis, el cráneo, las vértebras y el esternón.
Extramedular
En algunos casos, el hígado, el timo y el bazo pueden reanudar su función hematopoyética, si es necesario. Esto se llama hematopoyesis extramedular . Puede hacer que estos órganos aumenten de tamaño sustancialmente. Durante el desarrollo fetal, dado que los huesos y, por tanto, la médula ósea se desarrollan más tarde, el hígado funciona como el principal órgano hematopoyético. Por lo tanto, el hígado se agranda durante el desarrollo. La hematopoyesis extramedular y la mielopoyesis pueden suministrar leucocitos en las enfermedades cardiovasculares y la inflamación durante la edad adulta. Los macrófagos esplénicos y las moléculas de adhesión pueden participar en la regulación de la generación de células mieloides extramedulares en las enfermedades cardiovasculares .
Maduración
A medida que una célula madre madura, sufre cambios en la expresión genética que limitan los tipos de células en los que puede convertirse y la acercan a un tipo de célula específico ( diferenciación celular ). Estos cambios a menudo se pueden rastrear monitoreando la presencia de proteínas en la superficie de la célula. Cada cambio sucesivo acerca la célula al tipo de célula final y limita aún más su potencial para convertirse en un tipo de célula diferente.
Determinación del destino celular
Se han propuesto dos modelos de hematopoyesis: el determinismo y la teoría estocástica. Para las células madre y otras células sanguíneas indiferenciadas en la médula ósea, la determinación se explica generalmente por la teoría del determinismo de la hematopoyesis, que dice que los factores estimulantes de colonias y otros factores del microambiente hematopoyético determinan que las células sigan una determinada ruta de diferenciación celular. Ésta es la forma clásica de describir la hematopoyesis. En la teoría estocástica , las células sanguíneas indiferenciadas se diferencian en tipos celulares específicos por aleatoriedad. Esta teoría ha sido apoyada por experimentos que muestran que dentro de una población de células progenitoras hematopoyéticas de ratón, la variabilidad estocástica subyacente en la distribución de Sca-1 , un factor de células madre , subdivide la población en grupos que exhiben tasas variables de diferenciación celular . Por ejemplo, bajo la influencia de la eritropoyetina (un factor de diferenciación de eritrocitos), una subpoblación de células (según se define por los niveles de Sca-1) se diferencian en eritrocitos a una tasa siete veces mayor que el resto de la población. Además, se demostró que si se dejaba crecer, esta subpoblación restablecía la subpoblación original de células, lo que respalda la teoría de que se trata de un proceso estocástico y reversible. Otro nivel en el que la estocasticidad puede ser importante es el proceso de apoptosis y autorrenovación. En este caso, el microambiente hematopoyético prevalece sobre algunas de las células para sobrevivir y otras, por otro lado, para realizar la apoptosis y morir. Al regular este equilibrio entre diferentes tipos de células, la médula ósea puede alterar la cantidad de diferentes células que finalmente se producirán.
Factores de crecimiento
La producción de glóbulos rojos y blancos está regulada con gran precisión en humanos sanos y la producción de leucocitos aumenta rápidamente durante la infección. La proliferación y autorrenovación de estas células dependen de factores de crecimiento. Uno de los actores clave en la autorrenovación y el desarrollo de las células hematopoyéticas es el factor de células madre (SCF), que se une al receptor c-kit en las HSC. La ausencia de SCF es letal. Existen otros importantes factores de crecimiento de glicoproteínas que regulan la proliferación y maduración, como las interleucinas IL-2 , IL-3 , IL-6 , IL-7 . Otros factores, denominados factores estimulantes de colonias (CSF), estimulan específicamente la producción de células comprometidas. Tres CSF son CSF de granulocitos-macrófagos (GM-CSF), CSF de granulocitos (G-CSF) y CSF de macrófagos (M-CSF). Estos estimulan la formación de granulocitos y son activos en las células progenitoras o en las células del producto final.
La eritropoyetina es necesaria para que una célula progenitora mieloide se convierta en un eritrocito. Por otro lado, la trombopoyetina hace que las células progenitoras mieloides se diferencien en megacariocitos ( células formadoras de trombocitos ). El diagrama de la derecha proporciona ejemplos de citocinas y las células sanguíneas diferenciadas a las que dan lugar.
Factores de transcripción
Los factores de crecimiento inician vías de transducción de señales, que conducen a la activación de factores de transcripción . Los factores de crecimiento provocan diferentes resultados según la combinación de factores y la etapa de diferenciación de la célula. Por ejemplo, la expresión a largo plazo de PU.1 da como resultado un compromiso mieloide, y la inducción a corto plazo de la actividad de PU.1 conduce a la formación de eosinófilos inmaduros. Recientemente, se informó que los factores de transcripción tales como NF-κB pueden ser regulados por microARN (por ejemplo, miR-125b) en la hematopoyesis.
El primer jugador clave de la diferenciación de HSC a un progenitor multipotente (MPP) es el factor de transcripción CCAAT-proteína de unión potenciadora α ( C / EBP α). Las mutaciones en C / EBPα se asocian con leucemia mieloide aguda . A partir de este punto, las células pueden diferenciarse a lo largo del linaje eritroide-megacariocito o linaje linfoide y mieloide, que tienen un progenitor común, llamado progenitor multipotente cebado por linfoides. Hay dos factores de transcripción principales. PU.1 para el linaje de eritroides-megacariocitos y GATA-1 , que conduce a un progenitor multipotente cebado por linfoides.
Otros factores de transcripción incluyen Ikaros ( desarrollo de células B ) y Gfi1 (promueve el desarrollo de Th2 e inhibe Th1) o IRF8 ( basófilos y mastocitos ). De manera significativa, ciertos factores provocan diferentes respuestas en diferentes etapas de la hematopoyesis. Por ejemplo, CEBPα en el desarrollo de neutrófilos o PU.1 en monocitos y desarrollo de células dendríticas. Es importante señalar que los procesos no son unidireccionales: las células diferenciadas pueden recuperar los atributos de las células progenitoras.
Un ejemplo es el factor PAX5 , que es importante en el desarrollo de las células B y está asociado con los linfomas. Sorprendentemente, los ratones knock out condicionales pax5 permitieron que las células B maduras periféricas se desdiferenciaran en progenitores tempranos de la médula ósea. Estos hallazgos muestran que los factores de transcripción actúan como cuidadores del nivel de diferenciación y no solo como iniciadores.
Las mutaciones en los factores de transcripción están estrechamente relacionadas con los cánceres de la sangre, como la leucemia mieloide aguda (AML) o la leucemia linfoblástica aguda (ALL). Por ejemplo, se sabe que Ikaros es el regulador de numerosos eventos biológicos. Los ratones sin Ikaros carecen de células B , asesinas naturales y células T . Ikaros tiene seis dominios de dedos de zinc , cuatro son dominios de unión al ADN conservados y dos son para dimerización . Un hallazgo muy importante es que diferentes dedos de zinc están involucrados en la unión a diferentes lugares del ADN y esta es la razón del efecto pleiotrópico de Ikaros y la diferente participación en el cáncer, pero principalmente son mutaciones asociadas con pacientes con BCR-Abl y es un marcador de mal pronóstico. .
Otros animales
En algunos vertebrados , la hematopoyesis puede ocurrir donde haya un estroma suelto de tejido conectivo y un riego sanguíneo lento, como el intestino , el bazo o el riñón .
Ver también
- Hematopoyesis clonal
- Agentes estimulantes de la eritropoyesis
- Haematon
- Estimulantes hematopoyéticos:
- Extravasación de leucocitos
Referencias
Otras lecturas
- Godin, Isabelle; Cumano, Ana, eds. (2006). Desarrollo de células madre hematopoyéticas . Saltador. ISBN 978-0-306-47872-7.
enlaces externos
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