Citometría de flujo III

HEMATOPOYESIS
CÁTEDRA DE BIOQUÍMICA CLÍNICA I. INSTITUTO DE BIOQUÍMICA APLICADA
2016
Hematopoyesis
La Hematopoyesis es el proceso de formación, desarrollo y maduración de los
elementos formes de la sangre, a partir de un precursor celular común e
indiferenciado conocido como célula madre hematopoyética pluripotencial o
stem cell (HSCs)
Desarrollo
Formación
Maduración
Elementos
formes de la
sangre a
partir de una
stem cell
Hematopoyesis
La HEMATOPOYESIS involucra una serie de fenómenos
concatenados que se inician a nivel de una célula troncal
hematopoyética (CTH)
1-Autorrenovación
2-Diferenciación
3-Maduración
culminando con la formación de células funcionales en sangre.
- La diferenciación: sería la activación de genes específicos en el
ADN nuclear.
- La maduración comenzaría con la transcripción del código al
ARNm
- Culminando con la síntesis de las proteínas específicas para cada
progenie
Origen de las células de la sangre
Comienza en la 2ª semana de vida prenatal
Saco Vitelino
Origen de las células de la sangre
Mesodermo
Hemangioblasto
?
Progenitor bipotente
c. sangre
c. endotelial
Saco vitelino
placenta
Aorto-gonadal mesonefro
Células eritroides
primitivas
Hígado fetal
circulación
Médula ósea
Sitios de la Hematopoyesis
Ontogenia de la síntesis de cadenas de Hb
Hematopoyesis Prenatal
Fase
mesoblástica
Fase
hepática
Fase
esplénica
Fase
mieloide
Hematopoyesis Postnatal
La hematopoyesis postnatal se produce en el
complejo microambiente de la médula ósea, la
cual ocupa la cavidad medular de los huesos de
todo el esqueleto.
Los primeros años de vida, la médula ósea es activa o roja en todos los huesos del
cuerpo.
A partir de los 5 ó 6 años se inicia la conversión a médula ósea inactiva o
amarilla, donde se reemplaza gradualmente por grasa.
Circulación de la Médula ósea
La médula ósea roja, en el adulto está ubicada en las costillas, el esternón, la columna vertebral, el cráneo,
las escápulas y la pelvis.
Cavidad medular: parcialmente dividida
por trabéculas óseas ocupada por tejido
hematopoyético rico en vasos y grasa.
La médula ósea contiene una densa red de
sinusoides,
células
sanguíneas
y
precursores que están empaquetados en
el
espacio
extravascular
entre
los
sinusoides
Nagasawa, 2006
Recibe sangre de 2 orígenes: arteria
nutricia y capilares periósticos.
Médula ósea
La hematopoyesis es más activa en la periferia, por lo que en la porción
central alrededor de los grandes vasos se puede observar mayor
presencia de células grasas
Nagasawa, 2006
Esquema de la Histología de médula ósea
Cél endotelial
Cél adventicia
fibroblasto
Cél dendrítica
Compartimientos:
extravascular e intravascular
linfocito
Células hematopoyéticas
reticulina
colágeno
Células del estroma y matriz
extracelular
Cél progenitora
hematopoyética
Nichos: endostal y vascular
Espacio
intercelular
macrófago
Cél. grasa
Laminina
Proteoglicanos
Fibronectina
Hemonectina
(Prots
adhesivas)
Nichos hematopoyéticos
Son microambientes donde residen HSCs y progenitores hematopoyéticos,
formados por las células del estroma de médula ósea, que suministran las señales
de regulación para su mantenimiento, proliferación y diferenciación
Anidamiento
Crecimiento
Diferenciación
Smith & Calvi, 2013
Nichos hematopoyéticos
Células precursoras
hematopoyéticas y
células maduras
Factores solubles:
Factores de crecimiento,
Citoquinas, etc.
Células estromales:
Células endoteliales
Células reticulares
adventicias
Osteoclastos
Smith & Calvi, 2013; Mendelson & Frenette, 2014
Nichos hematopoyéticos
Estrés
infeccioso
Señales reguladoras
dentro del nicho
Tensión de
oxígeno
Hemorragia
Temperatura
Células
estromales
Señales
físicas
He et al., 2013
Se observan 2 dos nichos de células troncales hematopoyéticas (CTH) o Stem cells. El
nicho endostal está localizado en la superficie del hueso donde las células en reposo
(G0) contactan con osteoblastos y células CAR (CXCL12 abundante reticular cells). Se
cree que numerosas moléculas intervienen también en estas interacciones.
El nicho vascular está localizado adyacente a los sinusoides de la MO. La CTH del
nicho vascular interactúa con células CAR y posiblemente con células endoteliales. La
autorenovación de las CTH es más frecuente en el nicho vascular y puede movilizarse
también hacia la circulación. En ciertas condiciones se produce intercambio de CTH
entre ambos nichos
Microambiente de las células troncales hematopoyéticas
-quiescencia
-metabolismo
-moleculas
adhesión
-Ca2+
-quemoquinas
-Tie-2
-acividad mitótica
-mol de adhesión
-factores tróficos
a) de cel del nicho
b) de la circulaci
Composición de los nichos hematopoyéticos
Mendelson & Frenette, 2014
En estado de reposo, mielopoyesis y linfopoyesis comparten nicho. La
Infección sistémica induce señales que causan disminución de la
expresión de señales de retención y crecimiento linfoide que llevan a
la movilización de linfocitos de MO hacia órganos linfoides
secundarios creando espacio vacante para la expansión de la
mielopoyesis e incremento de la población mieloide.
Takizawa et al, Blood 2012
ESQUEMA SIMPLIFICADO DE LA HEMATOPOYESIS
Jerarquía hematopoyética
LTHSC
Células Madres
Hematopoyéticas (HSCs)
Extensa capacidad de autorenovación
ITHSC
STHSC
CMP
Células Progenitoras
Hematopoyéticas (HPCs)
GMP
MEP
LMP
P
MPP
CDP
Limitada capacidad de autorenovación
Extensa proliferación
CLP
Células Maduras
Hematopoyéticas
Monocito
Macrófago
Célula NK
Célula NKT
Plaquetas
Granulocito
Eritrocito
Células Dendrítica
Linaje Mieloide
Célula B
Célula T
Linaje Linfoide
Sin capacidad
de autorenovación
Limitada
proliferación
Organización de la hematopoyesis
a)Stem cells
Autorrenovarse
Diferenciarse
PROLIFERACIÓN – DIFERENCIACIÓN
b) Progenitores Tempranos (UFCS; UFC-GEMM)
c) Precursores Comprometidos (UFC)
d) Precursores morfológicamente reconocibles
FACTORES REGULADORES
FUNCIONAMIENTO DE LA HEMATOPOYESIS
El funcionamiento normal de la
hematopoyesis
resulta
de
la
interacción
entre
mecanismos
intracelulares y la influencia del
microambiente donde se desarrollan
las células hematopoyéticas.
FACTORES REGULADORES DE LA HEMATOPOYESIS
a) Factores de Crecimiento (CSF: factor estimulante de
colonias): sintetizados por fibroblastos, céls. endoteliales,
linfocitos, monocitos.
b) Interleuquinas: linfocitos, macrófagos y otras células.
a) Factores Multilinaje: actúan sobre progenitores tempranos
o intermedios.
b) Factores de linaje restricto: actúan sobre precursores
comprometidos para una progenie definida: Ej: CSF-G,
Eritropoyetina, IL-5, etc.
FACTORES MULTILINAJE
(factores tempranos)
IL-3.
Producida por LT y mast-cells. Estimula células
multilinaje.
SCF. (stem cell factor-kit ligando) Producido por células
del estroma. Actúa sinérgicamente con IL-3, CSF-GM y
Eritropoyetina sobre CFU-GEMM, BFU-E y CFU-Mk.
CSF-GM. (Factor estimulante de colonias granulocito
macrófago) Producido por células del estroma y LT.
LIF. (Factor inhibidor de leucemia) Producido por células
mononucleares periféricas. Sinergiza con todos los
factores multilinaje.
Trombopoyetina. Producida por una amplia variedad de
células somáticas. Estimula CFU-Mk. Sinergiza con IL-3 y
SCF.
FACTORES DE CRECIMIENTO HEMATOPOYÉTICO
 ERITROPOYETINA
- Precursores eritroides
- Precursores megacariocíticos
 CSF-GM
- Panmieloide
 CSF-G
 CSF-M
 TROMBOPOYETINA
 IL-1
- Producida por casi todas las células
- Induce la producción de otras citoquinas (IL-3, CSF-GM, CSF-G)
por células del estroma.
 IL-4
- Activa LT, LB, Macrófagos
- Induce el switch de IgG a IgE
 IL-5
- Estimula a eosinófilos.
 IL-10
- Actividad reguladora. Inhibe macrófagos y Th1
 SCF o kit-ligando
- Ligando para el receptor tirosin-kinasa (c-kit). Multilinaje
FACTORES DE CRECIMIENTO HEMATOPOYÉTICO
Hoy 3 de ellos se usan en la clínica para estimular
la producción de células:
EPO: eritropoyetina
 G-CSF:
factor estimulante de
granulocíticas
 GM-CSF: factor estimulante de
granulocíticas-macrofágicas.

colonias
colonias
Cada citokina tiene múltiples acciones mediada por receptores cuyo dominio
citoplasmático contiene regiones especializadas que inician variables
respuestas. Se regulan a través de la expresión de genes.
EFECTORES INTRACELULARES DE LA ERITROPOYETINA
JAK: Janus kinase
STAT signal transducer and activator of
transcription
Modulan la transcripción génica
Regulación de la producción de neutrófilos
Factores de transcripción que restringen o favorecen la expresión génica que
llevan a la diferenciación y/o proliferación
Manz and Boettcher. Nature Immunol. 2014
Granulopoyesis
Day and Link. Cell. Mol. Life Sci.
2012
FACTORES QUE INHIBEN LA HEMATOPOYESIS
 INTERFERONES (alfa, beta)
 TNF- α ?
 MIP-1 α (prot. inflam. de macróf.)
 TGF-β
 PGE-1
Inhibidores
PGE 1
IFN α
IFN β
TNF α ?
TGF β
FACTORES y su ACTIVIDAD PRINCIPAL
FACTOR
ACTIVIDAD PRINCIPAL
ACTIVIDAD SINÉRGICA
SCF (stem cell)
CFU
Múltiple
CSF-GM
CFU-GM, G, M, Eo, B
Prog tempranos CFU-E y Mk
CSG-G
CFU-G
Prog tempranos CFU-Mk
CSF-M
CFU-M
Progenitores tempranos
EPO
CFU-E
CFU-Mk
TPO
CFU-Megacariocito (Mk)
CFU-E
IL-1
Progenitores tempranos
IL-2
Linf ByT, inhibe CFU-GM
IL-3
Progenitores tempranos
IL-5
CFU-Eo, Linf B
IL-6
Linf B, células plasmáticas, CFU-GM, Mk
Progenitores tempranos
IL-7
Linfocitos B y pre-T
CFU-Mk
IL-11
Linf B, células plasmáticas
Prog tempranos CFU-Mk
Múltiple
COMPARTIMIENTO
DE CÉLULAS MADRE
PRECURSORES
MORFOLÓGICAMENTE
RECONOCIBLES
CÉLULAS PROGENITORAS
MIELOIDES Y LINFOIDES
PROGENITOR EOSINÓFILOS
CFU-Eo
STEM CELL
MULTIPOTENTE
MIELOIDE
CFU-GEMM
STEM CELL
PLURIPOTENTE
PROGENITOR
NEUTRÓFILOS
MONOCITOS
CFU-GM
PROGENITOR
TRIPOTENTE
CFU-MIX
PRECURSORES EOSINÓFILOS
EOSINÓFILOS
PROGENITOR
NEUTRÓFILOS
CFU-G
PRECURSORES NEUTRÓFILOS
NEUTRÓFILOS
PROGENITOR
MONOCITOS
CFU-M
PRECURSORES MONOCITOS
MONOCITOS
PROGENITOR
BASÓFILO
PRECURSORES BASÓFILOS
BASÓFILOS
PROGENITOR
ERITROIDE
TEMPRANO
BFU-E
PROG.
ERITR.
TARDÍO
CFU-E
PROGENITOR
MEGACARIOCÍTICO
CFU-Mk
STEM CELL
LINFOIDE
CÉLULAS MADURAS
PRECURSORES ERITROCITOS
ERITROCITOS
MEGACARIOBLASTOS
MEGACARIOCITOS
PLAQUETAS
PROGENITOR
LINFOCITOS B
PRECURSORES CÉLULAS B
CÉLULAS B
PROGENITOR
LINFOCITOS T
PRECURSORES CÉLILAS T
CÉLULAS T
CÉLULAS DENDRÍTICAS
CÉLULAS DENDRÍTICAS
Origen
Hematopoyético:
CDs Plasmocitoides
CDs Mieloides
Células de Langerhans (pueden o no estar relacionadas
con precursores de la sangre y MO)
Origen Mesenquimal
-CDs Foliculares : células dendríticas se originan de
precursores mesenquimales. No son verdaderas
presentadoras de Ag. La única semejanza con las de
origen hematopoyético es la forma
ERITROPOYESIS
Proceso de formación de los eritrocitos que, en el adulto
normal, se realiza íntegramente en la médula ósea.
A partir de células madre pluripotentes, mediante procesos no
bien conocidos, se producen las células progenitoras
morfológicamente indiferenciadas BFU-E (formadoras de
colonias eritroides grandes y abundantes), las CFU-E
(formadoras de colonias eritroides pequeñas y escasas), y las
células precursoras ya diferenciadas.
SECUENCIA DE MADURACIÓN ERITROCITARIA
DIAGRAMA DE MADURACIÓN DE CÉLULAS ERITROPOYÉTICAS
Stem cell Factor
Insulin-like Growth Factor
ERITROPOYESIS
MIELOPOYESIS
Proceso de formación de los leucocitos que, en el
adulto normal, se realiza íntegramente en la médula
ósea.
A partir de células madre pluripotentes, se producen
las células progenitoras que luego de varios pasos se
van comprometiendo con la serie mieloide: CFU-GM
(unidades formadoras de colonias monocitoides y
granulocíticas) y luego las CFU-G (formadoras de
colonias granulocitos).
GRANULOPOYESIS
Proceso de formación que permite la generación de los neutrófilos, basófilos y eosinófilos
(granulocitos polimorfonucleares de la sangre). Se genera a partir de la línea mieloide.
Normalmente, sólo los neutrófilos maduros son liberados desde la médula ósea
G-CSF, GM-CSF e IL-3 son las principales citoquinas que conducen la
granulopoyesis
SECUENCIA DE MADURACIÓN
LEUCOCITARIA
Sólo observar morfología
SECUENCIA DE MADURACIÓN LEUCOCITARIA
MIELOPOYESIS
COMPARTIMIENTOS EN LA MÉDULA ÓSEA
TROMBOPOYESIS
Proceso de formación de las plaquetas que, en el adulto
normal, se realiza íntegramente en la médula ósea.
A partir de células madre pluripotentes, se producen las
células progenitoras comprometida con la serie
magacariocítica que forman las unidades formadoras de
megacariocitos CFU-Mk (unidades formadoras de
colonias megacariocíticas) y luego de cada megacariocito
se producirán miles de plaquetas.
SECUENCIA DE MADURACIÓN PLAQUETARIA
Megacarioblasto
Megacariocito no
plaquetógeno
Promegacariocito
Megacariocito
plaquetógeno
plaquetas
SECUENCIA DE
MADURACIÓN
PLAQUETARIA
DIAGRAMA DE MADURACIÓN DE CÉLULAS TROMBOPOYÉTICAS
LINFOPOYESIS
Proceso mediante el cual se forman linfocitos.
Comienza desde la Célula hematopoyética
pluripotente, por la IL7 se especializa a tejido
linfoide y este por acción de la IL3 y IL4 forma
linfocitos T y Linfocitos B .
Linfocitos B: son una población de células que expresan clonalmente en la
superficie celular diversos receptores capaces de reconocer epitopes antígeno
específicos
Stem cell
pro-B cell
pre-B cell
Immature
B cell
IgM
TEJIDOS
LINFOIDES
PRIMARIOS (MO, hígado)
CD19
CD20
CD21
CD23
CD24
CD38
CD40
Mature B cell
IgM
IgM
IgD
CD19
CD20
CD21
CD23
CD38
CD40
Activated B cell
Memory B cell
IgM
IgA
Plasma cell
TEJIDOS
LINFOIDES
SECUNDARIOS (bazo,
nódulos linfoides)
Células Plasmáticas (1948)
Las células B, como todas las células hematopoyéticas son producidas en un procesos
a partir de una células stem que se renueva a sí misma
Nawasaga T. Nature Rev Immunol 2006
DIAGRAMA DE MADURACIÓN DE LINFOCITOS B
DIAGRAMA DE MADURACIÓN DE LINFOCITOS Tαβ
DIAGRAMA DE MADURACIÓN DE LINFOCITOS T
MEGACARIOBLASTO
MÉDULA ÓSEA
FIN