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Hematopoyesis

Introducción

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El proceso mediante el cual se forman las distintas células sanguíneas se llama hematopoyesis o hemocitopoyesis

Es el proceso de formación, desarrollo y maduración de los elementos formes de la sangre (eritrocitos, leucocitos y plaquetas) a partir de un precursor celular común e indiferenciado conocido como:

a.- célula madre hematopoyética pluripotencial b.- Unidad Formadora de Clones c.- Hemocitoblasto d.- “stem cell”. Las células madre que en el adulto se encuentran en la médula ósea

son las responsables de formar todas las células y derivados celulares que circulan por la sangre.

Desarrollo hematopoyesis

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Etapas

Este proceso no siempre tiene lugar en los mismos órganos. Existe una etapa prenatal y otra postnatal

Etapas (II)

En el saco embrionario se forman agregados de células hematopoyéticas muy poco diferenciados. Estos agregados se llaman “islotes sanguíneos” y la mayoría de las células que producen son eritroblastos.

3ª semana embrionaria

5ª semana embarazo

Algunas de las células de los “islotes sanguíneos” migran al hígado, que se convierte así en el principal órgano hemoformador durante la vida fetal, produciendo mayoritariamente eritroblastos, que incluso superan en número a los hepatocitos.

Etapas (III)

4º mes desarrollo

La médula ósea adquiere capacidad para producir células sanguíneas.

Últimos trimestres

El bazo, los ganglios linfáticos y el timo también ejercen cierta actividad, aunque muy limitada, desapareciendo su actividad entre el 7º y 8º mes de embarazo.

La médula ósea se convierte en el principal órgano hemoformador.

Después de nacer

Gráfica formación

Durante el desarrollo humano

-Hasta la pubertad

Prácticamente toda la médula ósea es activa (médula ósea roja).

-Vida adulta

La capacidad hematopoyética queda limitada a los huesos planos y cortos: a.- vértebras, costillas, esternón, cráneo, pelvis y la parte proximal de las epífisis de los huesos retienen la médula ósea roja capaz de producir sangre.

Pelvis (34%), cráneo y maxilares (13%), esternón y costillas (10%), húmeros , escápulas y clavículas (8%) y fémures (4%).

Sistema hematopoyetico

Comprende diferentes órganos y tejidos que intervienen en la producción, la maduración y la destrucción de las células sanguíneas

a) Médula óseab) Timoc) Ganglios linfáticosd) Bazoe) Hígado

Órganos linfoides y células inmunitarias

Imagen sistema hematopoyético

Médula ósea (I)

La porción de médula ósea hematopoyéticamente inactiva está formada en su mayor parte por tejido graso (médula ósea amarilla).

En el adulto, el 50% es MO amarilla y el otro 50% es tejido hematopoyético, llegando el 75% de amarilla frente al 25% de roja en la vejez.

En situaciones de demanda hematológica, este fenómeno se hace reversible y la MO roja es capaz de aumentar su funcionalidad.

También la médula ósea posee actividad destructora de células sanguíneas (hemocateresis).

Médula ósea (II)

En el adulto está situada en la parte más interna de los huesos anchos y de la épífisis de los huesos largos. El peso de la MO hematopoyéticamente activa es de 500 a 1000 g aproximadamente, dependiendo de la constitución del individuo.

En la zona interna de la MO roja están los capilares sinusoides, que permiten el intercambio de sustancias entre el plasma y las células, pero impiden la salida hacia la circulación de las célula hemáticas todavía no funcionales.

Imagen médula ósea (I)

Imagen médula ósea (II)

Patología médula ósea

Aspiración – transplante médula ósea

Extracción médula ósea

Extensiones médula ósea

Timo

Órgano situado detrás del esternón y sobre el pericardio. Se inicia en el embrión como un esbozo y es colonizado por linfocitos de la médula ósea.

Se encuentra muy desarrollado en los niños, alcanzando su mayor peso absoluto al iniciarse la pubertad, 40 g, para iniciar acto seguido su regresión hasta desaparecer en el individuo adulto (involución del timo).

Tiene como misión inducir a los linfocitos inmaduros para que se diferencien en linfocitos T.

Extensión de timo

Situación del timo

Ganglios linfáticos (I)

Son estructuras reniformes cuyo tamaño oscila entre escasos milímetros y un centímetro, intercaladas formando grupos en los vasos linfáticos.

La función del sistema linfático es retirar del intersticio el exceso de líquido y proteínas , con objeto de evitar la formación de edema.

Además la circulación linfática conduce una gran parte de los lípidos absorbidos por la digestión, lo que le confiere su aspecto lechoso.

Ganglios linfáticos (II)

Otra función del sistema linfático es la relacionada con la defensa del organismo. La linfa tiene una composición parecida a la del plasma sanguíneo y sirve de vehículo a linfocitos, anticuerpos y grandes moléculas grasas.

Son especialmente abundantes en las ingles, el abdomen, el tórax, las axilas y el cuello.

Sistema linfático

Bazo

Es un órgano semiesférico de unos 10 cm de diámetro y 150 g de peso.

Se encuentra detrás del estómago y por encima del riñón izquierdo.

Es un órgano muy vascularizado, recubierto por una cápsula de tejido conjuntivo.

Al bazo llegan unos 300 ml/min de sangre. El paso de la sangre por las zonas de filtración es lento, lo cual permite que se produzca una eliminación selectiva tanto de los eritrocitos viejos y defectuosos como de cualquier otra célula con alteraciones morfológicas o funcionales.

Estructura bazo

Pulpa blanca, formada por tejido linfoide.

Zona marginal, donde se inicia el proceso de filtrado

Pulpa roja, zona selectiva en el filtrado y eliminación de células sanguíneas deterioradas, especialmente los hematíes.

Funciones del bazo

Durante la etapa embrionaria y fetal tiene capacidad eritropoyética y leucopoyética

Sirve como reserva de sangre, que es vertida a la circulación sanguínea en caso de necesidad orgánica. Sobre todo es un gran almacén de plaquetas.

Función inmunológica o de defensa gracias a los linfocitos y los macrófagos que posee en su interior.

Función hemolítica, ya que se encarga de retirar de la circulación sanguínea las células inservibles, principalmente hematíes envejecidos o alterados.

Almacena Fe de reserva.

Higado

Es un órgano de gran volumen; en una persona adulta pesa aproximadamente 1,5 Kg.

Se localiza debajo del diafragma, en el hipocondrio derecho.

Funciones hígado

En la etapa fetal es el órgano principal de la hematopoyesis

Las células de Küpffer (*) (macrófagos tisulares que residen en el hígado) se encargan de retirar de la circulación sanguínea los elementos defectuosos y no funcionales.

Degrada la hemoglobina formando bilirrubina, los productos de degradación del fibrinógeno/fibrina (PDF) y otras proteínas.

-Es un órgano donde se almacena Fe de reserva.

Otras funciones relacionadas con la digestión y el metabolismo de ciertas sustancias

Fisiología hematopoyesis

El tejido hematopoyético presenta compartimentos de células jerarquizadas. Cada compartimento depende del anterior y va repoblando el siguiente, llevándose a cabo los procesos de proliferación y diferenciación celular necesarios para que se formen todos los tipos de células maduras que componen la sangre.

En la hematopoyesis se produce toda una serie de fenómenos que se inician en las células con la auto duplicación, seguida por la diferenciación y la maduración, y que culminan con la formación de los elementos sanguíneos morfológica y funcionalmente maduros.

Fases hemopoyesis. Mitosis (I)

División celular por mitosis para auto perpetuarse. De una célula madre aparecen dos células hijas con las mismas características morfológicas y funcionales.

Fases hemopoyesis. Mitosis (II)

Para comprender esto hay que saber que en todas la células se describe un ciclo celular universal y eventualmente una etapa de reposo (G0). Cada tipo de célula varía el tiempo de estadía en las distintas fases del ciclo. Este ciclo comprende los siguientes estadíos

a.- G0, es una etapa muy variable y se considera a la célula como en

estado de reposo o fuera del ciclo.b.- G1, esta se caracteriza por la transcripción y traducción proteica.

Es una etapa de longitud variable. Su contenido de ADN es diploide, es decir son de ADN simple (sin duplicar) y de par homólogo (23 pares de cromosomas)c.- S: Es la etapa de síntesis de ADN. d.- G2 : Es un período corto, sin ninguna particularidad.

Esquema ciclo celular

Fases hemopoyesis.Diferenciación celular

Secuencia de cambios que se producen en las células, que vienen establecidas genéticamente y que permiten que las células adquieran características específicas para realizar una determinada función. Sucede durante la reproducción celular.

Fases hempoyesis. Maduración

Secuencia de fenómenos que dan capacidad funcional a la célula. Son todos los cambios bioquímicos y morfológicos que se inician con la diferenciación celular; empiezan a ser funcionales a medida que la célula crece y se desarrolla.

En un momento determinado la célula ya está preparada para realizar la función para la que ha sido creada.

Stem Cell

Todas las células sanguíneas provienen de una misma célula stem cell o célula madre capaz de diferenciarse hacia cualquier serie celular y al mismo tiempo de auto perpetuarse.

A partir de dicha célula madre pluripotente surgirían las células madre bipotentes o comprometidas, obligadas a diferenciarse en un solo sentido celular y en ningún otro, es decir, serie linfoide para linfopoyesis (linfocitos) y la serie mieloide para granulocitos, monocitos, eritrocitos y megacariocitos.

Estas células madre bipotentes o comprometidas son morfológicamente indiferenciadas; es decir, no se diferencian morfológicamente y tienen capacidad de auto duplicación, pero de forma más restringida que las stem cell.

Stem cell . Mcroambiente

Microambiente Parámetros

celulares

células reticulares, fibroblastos, macrófagos, osteoclastos, linfocitos, adipocitos y células cargadas de grasa.

todas estas células producen factores estimulatorios así como también inhibitorios para la evolución de la “Stem cell” y progenies.

acelular

matríz extracelular): colágeno I y IV, laminina, glicosaminoglicanos, hemonectina y fibronectina.

Esta última se une a receptores de superficie (moléculas de nidación) de las “Stem Cell” y otras células hematopoyéticas (especialmente de la serie eritroide) manteniéndolas adheridas al estroma.

Origen y diferenciación celular (I)

Las células terminales quedan retenidas en la médula ósea hasta alcanzar todas las propiedades distintivas y funcionales, y después se liberan al torrente circulatorio.

Son células completamente diferenciadas morfológicamente unas de otras, no pueden auto duplicarse y han completado el proceso de maduración para capacitarse en una función específica.

Las células madres pluripotenciales son escasas, se dividen lentamente y tienen la capacidad de autorrenovarse (lo que mantiene una reserva de células madre en la MO a lo largo de la vida), además de ser capaces de originar las células precursoras más diferenciadas que se dividen con gran rapidez y varias veces, antes de dar lugar a las distintas líneas celulares verdaderamente diferenciadas.

Esquema hematopoyesis marcadores

Esquema hematopoyesis

Siglas y significado

Siglas Definición

CFU Unidad formadora de colonias. La letra que figura en minúscula a la derecha designará la línea

celular de la cual es precursora (CFU-meg, forma megacariocitos)

BFU-e Unidad formadora de colonias “Burst” eritroide.

CSF Factor estimulador de colonias

IL Interleukina

División

Las células precursoras son células maduras con características morfológicas y funcionales específicas para cada tipo de célula final sanguínea. Se conocen como “blastos”, tienen muy poca capacidad de auto duplicarse y sufren una maduración paulatina hasta llegar a la célula final de cada serie.

Las células terminales quedan retenidas en la médula ósea hasta alcanzar todas las propiedades distintivas y funcionales, y después se liberan al torrente circulatorio.

A partir de la célula madre pluripotente se forman dos precursores indiferenciados pluripotenciales, célula madre de la línea linfoide y la célula madre de la línea mieloide.

Células progenitoras (I)

A partir de la “Stem Cell” se originan células que pierden la capacidad de producir células indiferenciadas, y por el contrario, se comprometen a formar un tipo celular (unipotenciales) o varios tipos de célula (pluripotenciales). A estas células se las denomina Células Progenitoras o Comisionadas o Comprometidas.

Células Definición

Pluripotenciales CFU-linfo que origina la serie linfocítica. CFU-gemma que origina el resto de la células:

granulocitos, ertitrocitos, megacariocitos, macrófagos.

Unipotenciales bipotenciales

CFU-e: origina eritrocitos. CFU-m: origina monocitos. CFU-meg: origina plaquetas

Células progenitoras (II)

Las células progenitoras unipotenciales contienen las siguientes características: a.- linaje restringidas. b.- respuesta amplificada,(stress aumenta el efecto amplificador de la hemopoyesis). c.- G1: estas células se encuentran mayoritariamente en g1, no se observan en G0.

d.- Autorrenovabilidad y Autoperpetuabilidad: Casi no existe esta capacidad.

Regulación hemopoyesis

El control de la hemopoyesis se ejerce tanto por el microambiente, anteriormente mencionado, como por los factores humorales de estimulación e inhibición: Los factores estimulatorios son un conjunto de proteínas llamadas citoquinas, que favorecen el crecimiento de células sanguíneas normales

Son producidas, fundamentalmente, por los linfocitos y los macrófagos activados, aunque también pueden ser producidas por: a.- leucocitos polinucleares, células endoteliales, epiteliales y del tejido conjuntivo.

Según la célula que las produzca se denominan: a.- linfocinas (linfocito) b.- monocinas (monocitos) c.- interleucinas (células hematopoyéticas).