10hemopoyesis2007

Universidad Nacional de Cuyo – Gobierno de Mendoza Facultad de Ciencias Médicas - Escuela de Técnicos Asistenciales en Salud

Capítulo 10: Hemopoyesis

Dr. Fernando D. Saraví

La hemopoyesis es el proceso mediante el cual se producen las células de la sangre. En el adulto normal, todas las células sanguíneas provienen de la médula ósea del esqueleto axial (cráneo, vértebras, costillas, cinturas escapular y pelviana) y en las porciones proximales de las diáfisis de los fémures y húmeros.1

La hemopoyesis es un proceso que continuamente reemplaza las células sanguíneas que han cumplido su ciclo vital. En condiciones normales, diversas asas de realimentación negativa mantienen eficientemente la formación de cada tipo de célula en equilibrio con el número que se destruye en la periferia. Además, la médula ósea tiene la capacidad de aumentar selectivamente la producción de un tipo de célula en caso de aumento de la demanda. Por ejemplo, la producción de eritrocitos aumenta en caso de hemorragia o hipoxia ambiental, la producción de leucocitos frente a una infección, y la producción de plaquetas en caso de hemorragia o inflamación.

La proporción de precursores de eritrocitos y leucocitos en la médula ósea (Tabla 10-1) guarda una relación inversa con la sobrevida media de cada progenie. La vida promedio de un eritrocito es de 120 días, mientras que los neutrófilos perduran en la circulación por sólo 6 a 8 horas (casi 500 veces menos). Por esta razón, aunque la concentración de eritrocitos en la sangre es 1000 veces mayor que la de neutrófilos, en la médula la serie granulocítica es normalmente más abundante que la serie eritroide.

Las plaquetas o trombocitos se forman a partir de grandes células multinucleadas llamadas megacariocitos. Las plaquetas tienen una vida en circulación de 7 a 10 días, intermedia entre la de los eritrocitos y la de los neutrófilos. No obstante, la proporción de megacariocitos es muy baja, lo cual se debe a que cada megacariocito genera varios miles de trombocitos.

Tabla 10-1: Proporción de células nuclea-das en la médula ósea (valores redon-deados).

Línea celular Porcentaje Serie eritroide 26 % Megacariocitos < 1 %

Serie granulocítica 56 % Células linforreticulares 18 %

La población celular de la médula ósea es mantenida gracias a unos pocos miles de células troncales pluripotentes (CTP) que originan los diversos linajes (Fig. 10-1). Además de originar las células de la sangre, las CTP constituyen una población que se automantiene. Esto significa que al menos algunas de sus divisiones (mitosis) son asimétricas: Al dividirse, la CTP origina una célula hija que conserva la pluripotencialidad de la madre, y otra célula hija que está comprometida para la multiplicación de una o más progenies sanguíneas.

En ratones cuyas células troncales han sido eliminadas por radiación ionizante, puede bastar una sola CTP para regenerar todas las líneas de células sanguíneas. Las CTP se

1 En el embrión, las células sanguíneas surgen en el mesénquima aorto-gonadal-mesonéfrico y en el saco vitelino. Luego la hemopoyesis fetal se traslada al hígado y bazo, hasta el segundo trimestre del embarazo, cuando la médula ósea deviene el principal órgano hemopoyético. En el adulto, el hígado y el bazo conservan capacidad de albergar células hemopoyéticas en casos de mayor demanda (Ej., anemias hemolíticas) o de ocupación de la médula ósea por fibrosis o células neoplásicas.

ETAS Hemodinámica 2007 Capítulo 10

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asemejan a linfocitos pequeños y carecen de una morfología que las distinga. Pueden identificarse por la ausencia de antígenos marcadores de estirpe y la presencia del antígeno Sca1 y c-Kit (CD 117) en alta concentración, por lo cual se las llama células LSK (Lineage -, Scal1+, KitHigh). Las células madres comprometidas no pueden originar todas las poblaciones sino una o más de éstas. Estas células expresan, entre otros, el CD34 (que antes se creía propio de las CTP). Las menos diferenciadas de estas células comprometidas son unas que dan origen a los linfocitos (células madres linfoides) y otras que originan las líneas celulares precursoras de los eritrocitos, trombocitos, monocitos y polimorfonucleares, llamadas células madres mixtas o GEMM (de Granulocito, Eritrocito, Monocito y Megacariocito); Fig. 10-1.

Fig. 10-1: Origen de las células sanguíneas a partir de células troncales pluripotentes (CTP). Ver el texto.

Microambiente hemopoyético Algunas CTP abandonan la médula ósea regularmente por breves períodos, de modo que unos pocos cientos de ellas pueden hallarse en sangre circulante. No obstante, la hemopoyesis tiene lugar entre las trabéculas de la médula ósea, que proporcionan un microambiente adecuado para la proliferación controlada de las CTP. Dicho microambiente permite interacciones específicas entre las CTP y otras clases de células, y también un medio enriquecido en factores solubles, endocrinos, paracrinos y autocrinos, necesarios para la hemopoyesis. Normalmente, 75 % de las CTP se encuentran fuera del ciclo celular, en fase G0. La mayor parte del resto (20 %) se encuentra en G1 en un momento dado (Fig. 10-2). Solamente 5 % de las CTP están en mitosis (M) , síntesis de ADN (S) o fase G2. No obstante, las CTP que están ciclando no son siempre las mismas. Cada día, 8 % de las CTP ingresan al ciclo y


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otro tanto sale de él. Al cabo de 2 meses, 99 % de las CTP han ingresado al ciclo y se han reproducido al menos una vez. Dentro del microambiente medular, se reconocen dos entornos o nichos que regulan la actividad de las CTP, a saber: un nicho osteoblástico y un nicho perivascular. En cada nicho, el número y la función de las CTP son precisamente regulados mediante interacciones físicas con otras células, y señales químicas estimulantes e inhibitorias (Fig. 10-3).

En el nicho osteoblástico, las CTP tienden a permanecer en un estado de quiescencia, caracterizado por escaso metabolismo (predominantemente anaeróbico), inmovilidad y falta de actividad mitotica. El nicho osteoblástico comprende regiones del endostio, donde las CTP se fijan a los osteoblastos fusiformes que recubren las trabéculas mediante diversas moléculas presentes en la membrana del osteoblasto y de las CTP. Las CTP tienen afinidad por estas superficies 1) porque poseen en su membrana un receptor de Ca2+, y en las trabéculas en remodelación la concentración de Ca2+ puede alcanzar un valor diez veces superior al del líquido extracelular o el plasma, y 2) porque la quimokina CXCL 12, también conocida como factor derivado de células del estroma 1 (SDF-1), interactúa con un receptor de las CTP llamado CXCR4. Una vez situadas en la proximidad del endostio, las CTP establecen uniones con los osteoblastos mediadas por moléculas de adhesión como integrinas y n-cadherinas, por el receptor tirosina-kinasa Tie-2 que se liga a la angiopoyetina 1 de la membrana osteoblástica, y por otras uniones menos caracterizadas. Otros factores, como la osteopontina y la proteína morfogenética ósea 4 (BMP-4) contribuyen a mantener quiescentes las CTP.

Fig. 10-2: Proporciones de células troncales pluripotenciales (CTP) en diferentes partes del ciclo celular.

Por el contrario, las CTP alojadas en el nicho perivascular, próximo a los capilares sinusoides, muestran mayor actividad mitótica, de diferenciación y de movilización. Tal actividad está controlada por un complejo conjunto de moléculas de adhesión y de factores tróficos producidos por macrófagos, fibroblas-tos, células endoteliales y adipocitos, o presen-tes en la matriz extracelular. Además, las CTP próximas a los sinusoides pueden res-ponder a estímulos hemopoyéticos proce-dentes de la circulación. Se desconocen los mecanismos que con-trolan el paso de las CTP de un nicho al otro.

Fig. 10-3: El microambiente en el que se hallan las células troncales pluripotenciales (CTP) determina en gran medida su actividad proliferativa. Ver el texto.


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Regulación humoral La hemopoyesis es regulada por un gran número de mediadores químicos llamados citokinas, cuya importancia relativa varía según la progenie considerada. Los factores de crecimiento hemopoyéticos son en general glicoproteínas de origen sistémico o producidas localmente, que controlan la autorenovación, la proliferación y la diferenciación de las células progenitoras en condiciones basales y frente a estímulos específicos para eritrocitos, leucocitos o plaquetas. Las propiedades de las citokinas se resumen en la Tabla 10-2. En la Tabla 10- 3 se describen el origen y las acciones de las principales citokinas.

Por ejemplo, el factor de células troncales (SCF, Stem Cell Factor), conocido también como factor de Steel y ligando Kit, es un factor de crecimiento para las CTP, al igual que el ligando de Flt-3, el llamado factor estimulante de colonias de granulocitos y macrófagos (GM-CSF), y las interleukinas 3 y 6. Estos factores tienen efectos sinérgicos entre sí, y además de actuar sobre las CTP también estimulan las células progenitoras comprometidas. Su presencia es necesaria durante toda la hemopoyesis.

Tabla 10- 2: Características generales de las citokinas Glicoproteínas de masa molecular variable (6 a 70 kDa) Fundamentales en los procesos de comunicación celular. Pueden actuar sobre células madres, progenitoras, y diferenciadas. Activas en concentraciones muy bajas. Pueden estimular o inhibir la supervivencia, división, diferenciación y el estado funcional de sus células blancos. Cada citokina tiene muchas acciones diversas (pleotropas). Diversas citokinas pueden tener efecto sinérgico o

antagónico sobre una célula determinada. Suelen producirse por células activadas por una señal

inductora Su acción es transitoria y regulada. Se ligan a receptores de membrana acoplados a sistemas

de segundo mensajero (por ejemplo, tirosina kinasas). Modifican la transcripción génica de sus células blancos. Con frecuencia poseen efectos sobre las células

transformadas (cancerosas) derivadas de la estirpe normal.

Otros mediadores químicos actúan conjuntamente con los citados para promover la diferenciación hacia determinada progenie. Tal es el caso de la eritropoyetina y la trombopoyetina.

Asimismo, algunas citokinas son capaces de inhibir la hemopoyesis. Entre ellos está el MIP-1 α, que bloquea el ingreso de las CTP al ciclo celular, los interferones y el factor de necrosis tumoral (TNF α). El factor transformante del crecimiento (TGF- β), por su parte, inhibe a las células madres precoces al tiempo que estimula las progenitoras comprometidas. Mantenimiento de las células troncales pluripotenciales La capacidad de mantener una población estable de CTP depende de la expresión de factores de transcripción y de reguladores del ciclo celular. Entre los principales factores de transcripción involucrados se encuentran HoxB4, la vía Wnt, y SCL. Los reguladores del ciclo celular que participan en la autorrenovación de las CTP incluyen Notch-1, Bmi-1, p21, p27 y enzimas que actúan sobre los cromosomas.

HoxB4 pertenece a la familia de genes homeobox, que consta de casi 40 miembros. Los genes homeobox tienen un papel fundamental durante la embriogénesis para el establecimiento del patrón corporal y la organogénesis. Tanto en el feto como en el adulto, la expresión de HoxB4 es intensa en las CTP, y se considera necesaria para la conservación de la


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población de estas células, al menos en parte por su capacidad de activar la transcripción del protooncogén c-myc. A su vez c-myc actúa sobre el ciclo celular, acortando G1 y facilitando la transición de G1 a S (c-myc activa y reprime numerosos genes). La sobreexpresión de Hox4B aumenta el número de CTP, aunque no altera la capacidad de los progenitores comprometidos de proliferar y diferenciarse en las diversas progenies.

Tabla 10- 3: Factores de crecimiento hemopoyéticos (la lista no es exhaustiva). Citokina Cromosoma Producida por Células blanco Efectos Ligando Kit (SCF, factor Steel)

12q22-24 Estroma, fibro-blastos, hepatocitos

CTP, células madre GEMM y linfoide

Factor estimulante de CTP y células madre primitivas

Flt-3 ¿? Fibroblastos del estroma

CTP, células madre GEMM y linfoide

Factor estimulante de CTP y células madre primitivas

LIF 22q14 Estroma CTP, células madre GEMM y linfoide

Factor de crecimiento estimulante de CTP y células madre primitivas

GM-CSF

5q31-32 Estroma Mastocitos Linfocitos T

Células madre GEMM y su progenie

Estimula la granulopoyesis, monocitopoyesis y eritropoyesis

G-CSF 17q21-22 Estroma monocitos

Progenitores de granulocitos

Estimula la producción de granulocitos

M-CSF 5q33.1 Estroma monocitos

Precursores de monocitos

Estimula la producción y función monocítica

Eritropoyetina 7q22 Riñón, hígado Progenitores eritroides

Factor de crecimiento para producción de eritrocitos

Trombopoyetina 3q26-27 Hígado, riñón CTP, megacariocitos, BFUE

Factor de crecimiento para producción de plaquetas

Interleukina 1 αβ 2q12-21 Monocitos Otras células

Hemopoyéticas e inmunes

Estimula proliferación de linfocitos NK; inflamación

Interleukina 2 4q26-27 Linfocitos T Linfocitos T y B Factor de crecimiento para linfocitos T

Interleukina 3 (Multi-CSF)

5q23-31 Linfocitos T Precursores hemopoyéticos

Factor de crecimiento hemopoyético

Interleukina 4 5q31 Linfocitos T Mastocitos

Linfocitos T y B Precursores hemopoyéticos

Factor de crecimiento hemopoyético e inmune

Interleukina 5 5q23-31 Linfocitos T Mastocitos

Eosinófilos Factor de crecimiento y diferen- ciación de eosinófilos

Interleukina 7 8q12-13 Estroma Linfocitos T y B inmaduros

Factor de crecimiento para linfocitos T y B

Interleukina 9 5q31.1 Linfocitos Th2 Mastocitos, precursores eritroides

Estimula hemopoyesis y desarrollo de linfocitos T

Interleukina 10 1q31-32 Linfocitos T y B, macrófagos, keratinocitos

Linfocitos T y B, Monocitos, Mastocitos

Proliferación de mastocitos y linfocitos B, producción de anticuerpos. Suprime liberación de citokinas por monocitos y Th

Interleukina 11 19q13.3-13.4

Fibroblastos Estroma

Megacariocitos, precursores hemopo-yéticos, linfocitos B

Estimula hemopoyesis y trombopoyesis. Aumenta secreción de inmunoblobulinas

Interleukina 15 4q31 Monocitos Granulocitos Fibroblastos

Linfocitos T Estimula crecimiento y diferen- ciación de linfocitos T

Interleukina 17 5,6,12-14, 16

Linfocitos T CD4 +

Estroma monocitos

Estimula granulopoyesis por aumento de secreción de G-CSF

Interleukina 21 4q26-27 Diversos tipos Precursores hemo- y linfopoyéticos

Aumenta hemopoyesis y producción de linfocitos

Interleukina 22 12q15 Linfocitos T activados

Linfocitos T y B, Monocitos,

Similar a interleukina 10 pero no suprime liberación de citokinas

MIP-1 α 17q11-21 Linfocitos T y B, neutrófilos, macrófagos

Células progenitoras, linfocitos B, macrófagos

Factor inhibidor de la hemopoyesis


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La familia de genes Wnt codifica una serie de glicoproteínas que actúan sobre receptores de membrana llamados Frizzled y otros. La unión del ligando al receptor causa una disminución en la degradación de la proteína β-catenina, que además de formar parte del citoesqueleto cumple funciones de segundo mensajero intracelular. Al no ser degradada en el citosol, la β-catenina ingresa al núcleo, donde se une a factores de células T (TCF), y activa la transcripción de varios genes, entre ellos c-myc, ciclina D1, metaloproteinasa 7 y factor 2 de transcripción de inmunoglobulinas (ITF-2). Además, aumenta la expresión de genes que participan en regular la renovación de las CTP, como el ya mencionado HoxB4 y Notch-1 (que se trata más abajo). La vía Wnt tiene un importante papel en la inducir la multiplicación de las CTP y los progenitores comprometidos en el desarrollo fetal y en la vida extrauterina. La proteína de la leucemia de células troncales (SCL) es un factor de transcripción de la familia de hélice-asa-hélice básica. Los factores de esta familia se dimerizan y se ligan al surco mayor del ADN. La SCL muestra una expresión inversamente proporcional al grado de diferenciación de las células hemopoyéticas, aunque puede continuar elevada en células más diferenciadas de las líneas eritroide, megacariocítica y basófila. La deleción del gen SCL causa muerte por ausencia completa de precursores hemopoyéticos durante el desarrollo embrionario, aunque su expresión no es imprescindible en el adulto. Notch (muesca) es una familia de receptores glicoproteicos con un solo dominio transmembrana.2 La unión del ligando induce la proteólisis de la porción intracelular del receptor, que migra hacia el núcleo celular, donde actúa como activador de la transcripción. Tanto Notch-1 como Notch-2 se expresan en células hemopoyéticas. Notch-1 es el más estudiado y, al igual que HoxB4, activa el promotor de c-myc. Notch-1 facilita la multiplicación de CTP e inhibe la apoptosis. Además parece participar en los procesos de decisión para la diferenciación de los progenitores, en general inhibiendo la diferenciación. No obstante, también participa en la diferenciación de los linfocitos T. El gen se encuentra mutado y anormalmente activado en más de la mitad de casos de leucemia linfoblástica aguda de células T. Bmi-1 es una proteína que pertenece a la familia de genes llamada grupo Polycomb. Como otros miembros del grupo, reprime la transcripción génica mediante la formación de complejos que causan modificaciones epigenéticas, como metilación y desacetilación de las histonas asociadas al ADN. Bmi-1 es intensamente expresado en las CTP, y dicha expresión disminuye con la diferenciación. Su principal función en la hemopoyesis parece ser la de permitir la autorrenovación de CTP del adulto. Las proteínas p21 y p27 son miembros de la familia Cip/Kip de inhibidores de las kinasas dependientes de ciclinas (CKI). Las kinasas dependientes de ciclina permiten la progresión del ciclo celular. El ingreso al ciclo celular de las CTP es limitado por p21, en cuya ausencia el conjunto de CTP crece, presenta más actividad mitótica mitosis y mayor tendencia al agotamiento. En cambio, p27 tiende a incrementar el número de progenitores comprometidos pero no el número de CTP. La telomerasa es un complejo de ribonucleoproteínas que evita el acortamiento progresivo de los telómeros con las sucesivas divisiones celulares. La telomerasa es activa durante la vida intrauterina, pero es celosamente reprimida en la mayoría de las líneas celulares luego del nacimiento. No obstante, en las CTP la actividad de telomerasa persiste en cierto grado, y al parecer es indispensable para la autorrenovación de la población de CTP.

2 El gen Notch se identificó en 1985 como responsable de una mutación descripta en 1917 por T.H. Morgan en la mosca Drosophila melanogaster, que causaba la aparición de muescas en sus alas. Posteriormente se identificaron 4 genes homólogos en mamíferos, numerados de 1 a 4.


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Redes de genes participantes en la hemopoyesis Clásicamente se ha considerado la hemopoyesis como un modelo jerárquico en el cual las divisiones sucesivas implican una serie de ramificaciones que sucesivamente restringen el potencial de las células de originar líneas diferentes, al tiempo que promueven su diferenciación por caminos unidireccionales relativamente inmutables. El consenso actual es que el proceso en su conjunto es más flexible y plástico, ya que además de su regulación por citokinas involucra la actividad de conjuntos de efectores intracelulares, como factores de transcripción y reguladores del ciclo celular. De todos modos, pueden esbozarse líneas principales de diferenciación que dependen críticamente de la expresión secuencial y concertada de determinados genes (Fig. 10-4). Eritropoyesis La eritropoyesis es el proceso de producción de eritrocitos. Las células madres comprometidas GEMM (definidas más arriba) originan unidades de precursores morfológicamente indiferenciados que son capaces de formar rápidamente – “explosivamente” – colonias eritroides (BFUE , Burst Forming Units, Erythroid). Las BFUE dan lugar a unidades formadoras de colonias eritroides (CFUE) con menor potencial proliferativo, cuya progenie se diferencia progresivamente. La primera célula de esta progenie reconocible morfológicamente es el proeritroblasto (Fig. 10-5). Para la producción de eritrocitos es indispensable el aporte de Fe2+, folato y vitamina B12.

Fig. 10-4: Algunos genes cuya expresión participa en determinar los linajes hemopoyéticos.


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Los proeritroblastos se dividen mitóticamente 4 a 6 veces, originando 16 a 64 eritrocitos cada uno. En los proeritroblastos comienza la síntesis de hemoglobina. Estas células se diferencian primero en eritroblastos basófilos y luego en eritroblastos policromatófilos, progresivamente de tamaño menor y con mayor concentración de hemoglobina. A continuación el núcleo se vuelve picnótico y es expulsado, al igual que las mitocondrias y otras organelas. La célula resultante es el reticulocito, que conserva restos de ARN ribosomal y todavía sintetiza hemoglobina. El tiempo necesario desde la etapa de proeritroblasto hasta la de reticulocito es de 7 días. Los reticulocitos permanecen 1 ó 2 días en la médula ósea. Luego alcanzan la circulación y al cabo de 1 ó 2 días más pierden el retículo, con lo que se transforman en eritrocitos maduros. Los eritrocitos maduros obtienen energía mediante glicólisis anae-robia, y carecen de capacidad para sintetizar proteínas.

Fig. 5: Diferenciación de la serie eritroide.

Fig. 10-5: Diferenciación de la serie eritroide.

El conjunto de la progenie roja se denomina eritrón. El eritrón comprende una fracción inmóvil, situada en la médula ósea, que incluye los proeritroblastos, eritroblastos y reticulocitos tempranos, y una fracción circulante, constituida principalmente por eritrocitos y un pequeño porcentaje de reticulocitos. La insuficiente formación o la excesiva pérdida de

eritrocitos ocasiona anemia, que puede considerarse una hipoplasia del eritrón. En individuos adaptados a la altura y en diversas condiciones

ejemplo, enfermedad pulmonar obstructiva crónica) hay hiperplasia del eritrón, que se denomina

policitemia. Sin em

patológicas (por

bargo, en condic

eritrocitos está regulada por un asa de realimentación negativa (Fig. 1

iones normales, la masa del eritrón permanece relativamente constante, aunque es mayor en el varón que en la mujer (principalmente por el efecto anabólico de la testosterona). La vida media de los eritrocitos es de 120 días. La producción normal diaria es de aproximadamente 2 . 1011

eritrocitos (20 mL), los cuales reemplazan a un número igual de eritrocitos envejecidos que son sacados de la circulación por el sistema retículoendotelial (véase Eritrocateresis).

La producción de

Fig. 10-6: Regulación de la eritropoyesis por la eritropoyetina.

0-6) que involucra la hormona eritropoyetina, la cual es sintetizada y liberada


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principalmente por células peritubulares de la corteza renal, semejantes a fibroblastos.3 La producción de eritropoyetina en el riñón está regulada por el aporte de oxígeno a dicho órgano (mayormente transportado por los eritrocitos). Cualquier condición que reduzca dicho aporte, como disminución en la concentración de eritrocitos, baja presión de oxígeno arterial, o reducción del flujo sanguíneo renal, aumenta exponencialmente la producción de eritropoyetina. La concentración plasmática normal de eritropoyetina es de 15 U/L, pero bajo estimulación puede alcanzar valores 700 veces mayores.

La eritropoyetina es una proteína de 165 aminoácidos intensamente glicosilada, particularmente por residuos de ácido siálico que le proporcionan una carga neta negativa. Su masa es de aproximadamente 30 kDa, de los cuales 40 % corresponde a las porciones glúcidas. La glicosilación aumenta notablemente la estabilidad de la eritropoyetina en la circulación, aunque reduce su afinidad por el receptor de membrana sobre el cual actúa. estimula todas las células nucleadas de la serie eritroide, a partir de la BFUE, pero en especial las CFUE (Fig. 10-6), que son las que poseen mayor densidad de receptores de eritropoyetina.

El receptor para eritropoyetina pertenece a la superfamilia de receptores para citokinas, a la cual también pertenecen los receptores para G-CSF, GM-CSF, trombopoyetina, algunas interleukinas, la somatotropina y la prolactina. En ausencia de eritropoyetina, el receptor es un monómero inactivo. La eritropoyetina se liga a dos receptores, causando su dimerización (Fig. 10- 7). El dímero recluta una kinasa de tirosina citosólica, JAK2, que fosforila al propio receptor. El receptor fosforilado y la JAK2 asociada a él activan tres vías vinculadas con factores de transcripción: STAT5, kinasa de fosfatidilinositol-3-kinasa (PI3K), y proteína kinasa activada por mitógenos (MAPK). El principal efecto de la eritropoyetina es prevenir la apoptosis (principal forma de muerte celular programada) en los precursores eritroides, y permitir así su proliferación.

La finalización de la acción de la eritropoyetina se debe a una fosfatasa de células hemopoyéticas (SHP1) que defosforila al receptor y a la JAK2, con lo cual se interrumpen las vías de señalización intracelular. El receptor unido a eritropoyetina puede también ser internalizado y degradado.

Además de eritropoyetina, la eritropoyesis normal requiere la presencia de citokinas y hormonas que actúan de manera sinérgica con ella. Entre las principales citokinas deben mencionarse SCF (ligando de c-Kit, factor Steel), el GM-CSF y la interleukina 3 (por el contrario, la interleukina 2 tiene un efecto inhibidor). Entre las hormonas que favorecen directamente la eritropoyesis están la insulina, el factor símil insulina 1 (IGF-1) y los andrógenos (testosterona). Es necesaria además la presencia de

Fig. 10-7: Efectores intracelulares de la eritropoyetina.

3 La eritropoyetina también se produce en el hígado y probablemente en la misma médula ósea, pero tal producción es insuficiente para sostener la eritropoyesis normal.


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concentraciones normales de hormonas tiroideas. El cortisol y otros glucocorticoides estimulan indirectamente la eritropoyesis porque incrementan la secreción de eritropoyetina. Trombocitopoyesis La trombocitopoyesis es el proceso de producción de plaquetas, y presenta tanto similitudes como diferencias con la eritropoyesis. La concentración normal de plaquetas en sangre es más variable que para otras células sanguíneas, ya que oscila entre 150 000 y 450 000/mm3 (mediana 300 000/mm3). Las plaquetas permanecen en circulación aproximadamente 10 días, lo que significa que la médula ósea debe producir 1,5 . 1011 trombocitos por día, cantidad que equivale a 10 % de las plaquetas circulantes. Las células GEMM origina colonias de precursores comprometidos que, al igual que para los eritrocitos, se inicia con un alto potencial proliferativo de tipo “explosivo” (BFUMk) que luego decrece a medida que progresa la diferenciación. Los progenitores más inmaduros sólo pueden distinguirse por marcadores de membrana. A diferencia de los proeritroblastos, los promegacariocitos (megacarioblastos) se diferencian por sucesivas replicaciones del ADN sin dividirse en células hijas, con lo cual el número de cromosomas presentes en el mismo núcleo se duplica en cada ciclo. Este fenómeno se llama endomitosis, y origina células con 2, 4, 8, 16, 32 y excepcionalmente 64 veces más ADN que una célula somática (llamadas 2N, 4 N, etc). Al mismo tiempo que aumenta el tamaño del núcleo, se incrementa la cantidad de citoplasma. Por su gran núcleo, estas células se conocen como megacariocitos. Los megacariocitos 8 N y mayores se diferencian, adquiriendo un gran número de gránulos azurófilos, y son los que originan las plaquetas. El proceso de maduración demora 5 días. Los megacariocitos pueden superar los 100 μm de diámetro; su volumen medio es de 7500 fL, unas 80 veces mayor que el de los eritrocitos. Cada megacariocito origina de 2 000 a 4 000 plaquetas, en proporción a su tamaño: los megacariocitos 32 N producen más plaquetas que los 16 N, y éstos más que los 8 N (Fig. 10-8).

Fig. 10-8: Trombocitopoyesis.


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Los megacariocitos se disponen próximos a los capilares sinusoidales de la médula ósea, y emiten prolongaciones citoplásmicas que atraviesan el sinusoide. La membrana del megacariocito se invagina y forma una red de túbulos, llamada sistema de demarcación de la membrana. Dicha red divide al citoplasma del megacariocito en pequeños volúmenes, cada uno de los cuales constituirá una plaqueta. Casi todo el citoplasma de un megacariocito forma plaquetas. Los restos del citoplasma y el núcleo son luego fagocitados por el sistema reticuloendotelial. La formación de plaquetas requiere de varias citokinas, como SCF (ligando de c-Kit, factor Steel), interleukinas 3 y 11 y GM-CSF. La hormona que estimula la producción de plaquetas se denomina trombopoyetina y actúa sinérgicamente con las citokinas mencionadas. La trombopoyetina es una glicoproteína de 332 aminoácidos que guarda semejanza con la eritropoyetina y tiene una masa molecular de aproximadamente 38 kDa. Se sintetiza principalmente en el hígado, y en menor medida en el riñón. El bazo y la médula ósea pueden también producir pequeñas cantidades de la hormona. La trombopoyetina favorece la sobrevida y proliferación de los precursores de los megacariocitos, ya a partir de las CTP. Además estimula la endomitosis y la maduración de los megacariocitos, la expresión de marcadores plaquetarios (CD41 y CD61) y la liberación de plaquetas a la circulación. Si bien muchas citokinas e incluso la eritopoyetina pueden estimular la trombocitopoyesis, solamente el ligando de c-Kit y la trombopoyetina son imprescindibles. La trombocitopoyesis normal requiere, al igual que la eritropoyesis, el aporte de folato y vitamina B12. Presumiblemente, la secreción de trombopoyetina está sujeta a una realimentación negativa, vinculada a la concentración de plaquetas circulantes, aunque se desconoce la señal precisa que ejerce la regulación. Leucopoyesis Se llama leucopoyesis o mielopoyesis al proceso de producción de granulocitos y monocitos. La producción de linfocitos o linfopoyesis se considera por separado. Como ocurre con la eritropoyesis y la trombopoyesis, la leucopoyesis requiere SCF (ligando de c-Kit, factor Steel), GM-CSF e interleukina 3. Estas citokinas actúan sobre las CTP, sobre las células mixtas GEMM, y sobre los progenitores más diferenciados. Adicionalmente, cada línea de leucocitos es estimulada por citokinas más específicas (Fig. 10-9). Así, las unidades formadoras de colonias de monocitos son estimuladas por G-CSF, las unidades formadoras de colonias de neutrófilos por G-CSF, las de eosinófilos por la interleukina 5, y las de basófilos por interleukina 4. Un gen cuya expresión es importante para la diferenciación granulocítica es el del factor de transcripción EBPα.

En ausencia de estímulos, el endotelio, los fibroblastos y células mesenquimales de la médula ósea producen pequeñas cantidades de las citokinas mencionadas que mantienen una leucopoyesis basal, necesaria para suplir los leucocitos que reemplacen a los que normalmente mueren en la periferia. Por ejemplo, la producción diaria de neutrófilos se estima en 1,2 . 1011. No obstante, la producción de leucocitos puede incrementarse hasta 8 veces en respuesta a mayor demanda. Las endotoxinas bacterianas actúan sobre los monocitos circulantes, que en respuesta liberan interleukina 1 y TNF. Estas citokinas estimulan la producción de factores leucopoyéticos por parte del endotelio y los fibroblastos. Por su parte, los linfocitos T pueden producir también factores leucopoyéticos en respuesta a la estimulación por un antígeno específico, como asimismo por efecto de las citokinas liberadas por los monocitos (Fig. 10-9). De este modo, la leucopoyesis puede adaptarse rápidamente a una mayor demanda.


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Fig. 10-9: Origen de los granulocitos (granulocitopoyesis) y algunos estímulos que activan su producción.

Linfopoyesis La linfopoyesis es el proceso de generación de todas las poblaciones de linfocitos (T, B y NK). Los linfocitos son producidos a partir de precursores cuya potencialidad se restringe progresivamente hasta limitarse a una línea específica. Se admite generalmente la existencia de un precursor linfoide común que sufre un proceso de especificación hacia una línea

Fig. 10-10: Origen y desarrollo de los linfocitos (linfocitopoyesis). Según Rothemberg, 2000.


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determinada (T ó B) , mientras que su descendencia sobrelleva un compromiso de linaje específico. Todo el proceso es conducido por la expresión selectiva de determinados genes que son factores de transcripción o receptores de membrana para factores de transcripción. Estos factores actúan, según el caso, de manera sinérgica o secuencial. La especificación es el mecanismo regulador que causa la activación de los genes asociados con el linaje (y la inactivación de los genes de linajes alternativos). El compromiso, a su vez, es el desarrollo progresivo de las características funcionales del linaje especificado. El desarrollo del precursor linfoide común requiere la expresión de Ikaros y PU.1. El regulador de transcripción Notch-1 favorece el desarrollo de linfocitos T, al tiempo que inhibe el de linfocitos B. Otros reguladores se indican en la Fig. 10-10. En particular, la expresión del activador y represor de transcripción Pax-5 (BSAP) es esencial para el desarrollo de los linfocitos B, al igual que Sox4 que se expresa en una etapa posterior de la diferenciación. La diferenciación y capacitación de los linfocitos se describirá a propósito de los mecanismos de inmunidad. Sumario

1. La hemopoyesis es el proceso de producción de las células sanguíneas, que en adulto ocurre en la médula ósea del esqueleto axial y diáfisis de los huesos largos. La hemopoyesis mantiene constante el número de células sanguíneas por reemplazo de las que se destruyen o se pierden. Normalmente se producen 5 . 1011 células por día.

2. Las células sanguíneas son los eritrocitos (glóbulos rojos), leucocitos (glóbulos blancos) y plaquetas o trombocitos. Aunque hay mil veces más eritrocitos que leucocitos circulantes, la fracción de la médula ósea destinada a producir leucocitos es mayor porque los principales leucocitos (neutrófilos) solamente viven 6 a 8 horas, mientras que los eritrocitos sobreviven 120 días.

3. La médula ósea contiene células troncales pluripotentes (CTP) que son capaces de originar todas las células sanguíneas y además de mantener su propia población. Estas células carecen de una morfología distintiva, y solamente se pueden reconocer por antígenos de membrana y por su capacidad de originar toda la progenie hemática.

4. Normalmente sólo 25 % de las CTP están en ciclo celular, aunque en caso de necesidad las CTP inactivas pueden ser reclutadas. La actividad mitótica de las CTP es regulada por su microambiente. Las CTP que se encuentran próximas a zonas de remodelación ósea (nicho osteoblástico) son inactivas, mientras que las que se hallan próximas a los vasos (nicho perivascular) se multiplican activamente. Estos nichos proporcionan factores químicos que favorecen la inactividad o la actividad mitótica, respectivamente.

5. La hemopoyesis es regulada por un gran número de citokinas que afectan la función de las CTP y de células progenitoras más diferenciadas que pueden originar una o más líneas celulares, pero no todas. Algunos de estas citokinas, como el factor de células troncales, el factor GM-CSF y las interleukinas 3 y 6 participan como estímulos durante todo el proceso para todas las líneas celulares hemáticas. Otros mediadores químicos, como la eritropyetina y la trombopoyetina, promueven la diferenciación de una progenie determinada.

6. El mantenimiento de la población de CTP depende de la expresión de una serie de factores de transcripción, entre los que se destacan HoxB4, Wnt y SCL y participan los receptores Notch y proteínas intracelulares como Bmi-1, p21 y p27.


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7. Si bien existe considerable plasticidad en la diferenciación, durante ésta se activan secuencialmente cierto conjunto de genes que determinan la transición de un tipo de progenitor a otro más limitado, hasta llegar a la célula completamente diferenciada.

8. Un tipo de células progenitoras comprometidas es GEMM (mieloide mixta) que origina precursores de eritrocitos, plaquetas y granulocitos. El otro tipo es la célula madre linfoide, que genera linfocitos T y B.

9. Las células GEMM originan precursores eritroides llamados BFUE que se diferencian progresivamente en proeritroblastos, eritroblastos y reticulocitos antes de dar glóbulos rojos maduros. El proceso demora cerca de una semana y requiere de Fe2+, folato y vitamina B12. El conjunto de eritrocitos y sus progenitores se denomina eritrón. La anemia es una hipoplasia del eritrón, y la policitemia una hiperplasia. La producción de eritrocitos requiere numerosas hormonas y citokinas, entre las cuales tiene un papel central la eritropoyetina. La eritropoyetina es una hormona glicoproteica producida principalmente por el riñón en respuesta a la hipoxia. Su secreción se regula por retroalimentación negativa: al aumentar el número de glóbulos rojos se alivia la hipoxia renal.

10. Las plaquetas se producen a partir de precursores GEMM que dan lugar a células gigantes llamadas megacariocitos, cada uno de los cuales genera miles de plaquetas por separación de porciones de citoplasma rodeadas de membrana. La producción de plaquetas es estimulada por una hormona producida en el hígado llamada trombopoyetina. Se cree que su secreción se regula por retroalimentación negativa, aunque se desconoce cómo se produce ésta.

11. Se llama leucopoyesis al proceso de producción de granulocitos y monocitos a partir de progenitores GEMM que se diferencian en líneas específicas bajo la dirección de diferentes citokinas, la secreción de algunas de las cuales es estimulada por antígenos y endotoxinas bacterianas. Esto permite un aumento rápido de la leucopoyesis frente a una infección.

12. Los linfocitos proceden de un precursor linfoide común, cuyo desarrollo requiere la expresión de los factores de transcripción Izaros y PU.1. Posteriormente el regulador de transcripción Notch 1 lleva a la producción y diferenciación de linfocitos T, mientras que otros reguladores (EBF, E2A) permiten las de los linfocitos B.

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