HEMATOPOYESIS€¦ · HISTORIA • PRIMERA MITAD SIGLO XX – Bizozzero (Italia) y Neuman (Alemania), nombran a la MO como el sitio de la hematopoyesis – Finales siglo XIX

INSTITUTO NACIONAL DE CANCEROLOGÍA

HEMATOPOYESIS

PROLIFERACIÓN, DIFERENCIACIÓN Y

MADURACIÓN CELULAR

VELÁZQUEZ FIGUEROA JUAN MANUEL RESIDENTE DE HEMATOLOGÍA

18, MARZO 2015

TEMARIOHISTORIA

DEFINICIÓN

INTRODUCCIÓN

ORGANIZACIÓN DEL SISTEMA HEMATOPOYÉTICO

MICROAMBIENTE HEMATOPOYÉTICO

CÉLULAS TRONCALES HEMATOPOYÉTICAS

MIELOPOYESIS

LINFOPOYESIS

HISTORIA

• PRIMERA MITAD SIGLO XX – Bizozzero (Italia) y Neuman (Alemania), nombran a

la MO como el sitio de la hematopoyesis – Finales siglo XIX.

– Carnot y Deflandre (Francia) muestran exiistencia f a c t o r r e g u l a d o r d e l a e r i t r o p o y e s i s , eritropoyetina- Principios siglo XX.

– Sabin, Maximow y Ferrata proponen la existencia tipo celular muy primitivo, capaz dar origen a todos los linajes hematopoyéticos, hemocitoblasto – Segunda década XX.

Mayani VH. Hematopoyesis: 50 años de descubrimientos y aplicaciones. Gac Med

Mex, 2009; 145, Supl 1: 23-25.

DÉCADA 1950

• 1953.- Allan Erslev (Filadelfia) demostró la existencia de la EPO.

• 1957.- Donall Thomas y colaboradores, publicaron sobre TMO en humanos.

• 1959.- Dr. Luis Sánchez Medal formó AMEH. • Ernest McCulloch y James Till (Canadá)

publicaron primer artículo demostrando la e x i s t e n c i a c é l u l a s t r o n c a l e s hematopoyéticas.


Mex, 2009; 145, Supl 1: 23-25.

DÉCADA 1960

• 1965 & 1966.- Leo Sachs (Israel) y Donald Metcalf (Australia) publicaron estudios donde describían cultivos in vitro de células de la MO.

• Finales de 1960.- Trentin y cols dan el concepto microambiente hematopoyético.

• Thomas reporta los primeros TCH existosos en humanos.


Mex, 2009; 145, Supl 1: 23-25.

DÉCADA 1970

• Metcalf y colaboradores, descubren y caracterizan varias proteínas: FSC-M, FSC-GM, FSC-G e IL3.

• Eugenio Goldwasser (Chicago) purifica la EPO.

• Michael Dexter y su grupo (Manchester) describieron sistema de desarrollo in vitro e n e l q u e l o g r a n r e p r o d u c i r e l microambiente hematopoyético.


Mex, 2009; 145, Supl 1: 23-25.

DÉCADA 1980

• 1984.- Curt Civin y cols. (EUA) describen la presencia de una molécula que es expresada en la superficie de células primitivas, CD34.

• Finales de los 80s.- Hal Broxmeyer y su grupo, demostraron que en la sangre cordón umb i l i c a l h a y cé l u l a s t r onca l e s y progenitoras.

• 1988.- Eliane Gluckman (Francia), realiza primer TCH de sangre de cordón umbilical.


Mex, 2009; 145, Supl 1: 23-25.

DÉCADA 1990

• Nuevos sistemas in vivo para el estudio de la hematopoyesis humana.

• Nuevos marcadores de células troncales y progenitoras: CD90, CD117 y CD 133.


Mex, 2009; 145, Supl 1: 23-25.

DEFINICIÓN

PROCESO A TRAVÉS DEL CUAL SE GENERAN LAS CÉLULAS DE LA SANGRE, A TRAVÉS DEL CUAL INTERVIENEN UNA GRAN VARIEDAD DE TIPOS CELULARES Y ES REGULADO POR DIVERSOS

FACTORES

Torok-Strob B. Cellular interactions. Blood 1990; 72:

373-385

INTRODUCCIÓN

HEMATOPOYESIS PRENATAL

MESOBLÁSTICA HEPÁTICA MIELOIDE

Wintrobe MM. Clinical Hematology. 8th ed. Philadelphia Lea & Febiger. 1981,

p35

HEMATOPOYESIS HEPATICA

• Fuente primaria de célula rojas de la 9ª a la 24ª semana de gestación – 60% de células hematopoyéticas – La diferenciación en células eritroides

depende de la señalización con eritropoyetina a través del receptor JAK2


p35

INTRODUCCIÓNHemangioblasto

Célula hematopoyética

Célula angioblástica

Hoffbrand, V, et al. Postgraduate Haematology. 5º edition. Blacwell Publishing -Caolo, et al. Notch Regulation of Hematopoiesis, Endothelial Precursor Cells, and Blood Vesser

Formation: Orchestrating the Vasculature. Stem Cells International, volume 2012.

Saco vitelino

Mesénquima

Células endoteliales

Células madre hematopoyéticas

HEMATOPOYESIS MEDULAR

• Las células hematopoyéticas migran a la médula ósea en la 8ª semana de gestación

• Se confina a la región diafisiaria de los huesos largos hasta la semana 15

• En la semana 12 predominan las células mieloides – Después de la semana 24 es el sitio principal

Lichtman MA et al. Williams Hematology, 8ed;

2011.

LINFOPOYESIS PERÍODO PRENATAL


2011.

HEMATOPOYESIS POSTNATAL

• Exclusiva de la médula ósea.

2x1011

1x1011

2x1010


p35

ORG

ANIZ

ACIÓ

N D

EL S

ISTE

MA

HEM

ATO

POYÉ

TICO



ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL ALTAMENTE ORGANIZADA, DE CÉLULAS DEL ESTROMA Y SUS PRODUCTOS QUE REGULA LA LOCALIZACIÓN Y L A F I S I O L O G Í A D E L A S C É L U L A S HEMATOPOYÉTICAS.

Mayani H, Guilbert LJ, Janowska-Wieczorek A. Biology of the hemopoietic

microenvironment. Eur J Haematol 1992

MICROAMBIENTE

HEMATOPOYÉTICO

COMPONENTE HEMATOPOYÉTICO

CÉLULAS DEL ESTROMA

COMPONENTE MESENQUIMAL



COMPONENTE HEMATOPOYÉTICO

Expresan: MCH II, CD45, CD14, CD11c y

C68.

Regulan: Interacción célula-célula y secreción citocinas (FEC-M, FCEGM, IL1, IL3, IL6, IL8 y TNFα



COMPONENTE MESENQUIMAL

Citocinas: IL1, 6, 7, 8, FEC-M, FEC-G, SCF e

INFβ

Proteínas del citoesqueleto: actina α y metavinculina

Matriz extracelular: vimentina, fibronectina,

colágena I, III y IV, heparán sulfato y Ac.

hialurónico

FIBROBLASTOS ESTROMALES

CD45-

Quimiocina: SDF- 1



CITOCINAS


2011.

OSTEOBLAST

OS Citocinas:

FEC-G, FEC-M, FEC-GM, IL-1, IL-6

Homing:

Ang-1, SDF-1

Nicho: Receptor de

vitronectina

(αVβ3), N-

caderina,

Tie2, Jagged

-1




Mayani et al, Cancerología 2 (2007): 95-107

NICHO DE LAS CÉLULAS TRONCALES HEMATOPOYÉTICAS

• Interacción entre las células no hematopoyéticas y las células hematopoyéticas.

• S e i d e n t i f i c a n c é l u l a s hematopoyéticas junta a la c apa i n te rna de l hue so delimitadas por ostoblastos – CD 45 negativos (células SON)

• Mantiene a la CMH inmadura en estado quiescente.

Hoffman: Hematology: Basic Principles and Practice, 5th ed.

2008


• El estado quiescente se mantiene por el Factor de crecimiento transformador β.

• Homeostasis

•

Mediado por p 53

Que regula inhibidor cinasa dependiente de

ciclina

Regula actividad del complejo CDK-ciclina

Previene la fosforilación de

Rb

Hoffbrand, V, et al. Postgraduate Haematology. 5º edition. Blacwell Publishing



2008


• La autorenovación se asocia parcialmente con la actividad de telomerasa – Es una estructura protectora del cromosoma – Compuesto de secuencias repetidas TTAGGG

que se acortan gradualmente en la proliferación celular

– Principal mecanismo para mantener la longitud del telómero al agregar secuencias repetidas de TTAGGG al final del cromosoma


2008


CARACTERÍSTICAS: Auto-renovarse, multipotencial. 0.01% células nucleadas de

MO

Expresan CD 34, CD 90, CD117, CD 133.

Carecen específicos: CD3, CD4, CD8, Glicoforina A ….


2008


Marcadores

CD 34 (glucoproteína de tipo I)

Adhesión celular Detención en el ciclo celular

CD 90 (Thy1)

Adhesión células T/células estromales

CD 117 (receptor c-Kit)

Supervivencia y proliferación

AA4

Homologo al receptor de C1q


2011.

REGULACIÓN INTRÍNSECA Y EXTRÍNSECA

INTRÍNSECA• Factores de

transcripción.- SCL, LOM2, GATA2, AML1.

• Regulación epigenética. • Estabilidad en el RNAm. • Ciclo celular.

EXTRÍNSECA• Células stem nicho. • Notch, FGF, BMPs. • Citocinas que actúan a

nivel de HSC.


2008

DIFERENCIACIÓN CÉLULA TRONCAL HEMATOPOYÉTICA


2008

FACTORES TRANSCRIPCIÓNPERÍODO EMBRIONARIO

SCL (TAL1) Stem cell leukemia factor ERITROPOYESIS AML 1 (RUNX1 o

CBFα Maduració

n linfocitos

y megacario

citos

LMO2 Transcripc

ión eritroide

NOTCH1 (TAN1)

MLL Formación colonias

hematopoyéticas en

SV e Hígado fetal


2008

FACTORES TRANSCRIPCIÓNCÉLULA TRONCAL ADULTA

Meis 1 proloferación

HoxA9 Expresión de

genes

TEL (Etv6) represor

Bmi-1 Regulación epigenética

MOZ Acetil

transferasa de histonas


2008

MIELOPOYESIS


2011.

FACTORES DE TRANSCRIPCIÓN

GATA-1 • Regulad

or maestro

• Conserva la secuencia GATA

FOG-1 • Se une

GATA1 para activar o reprimir la transcripción

Gfi-1b

PROGENITORES ERITROIDES/ MEGACARIOCITOS

ERITROPOYETINACitocinas: IL3,

Trombopoyetina, FLT-3L, SCF

TROMBOPOYETINA Citocinas: IL 3, IL6, IL11

Mayani et al, Cancerología 2 (2007): 95-107

ERITROPOYETINASe sintetiza en las células intersticiales peritubulares y células tubulares renales. • También existe eritropoyetina hepática:

células de Kupffer y hepatocitos. • El mayor número de receptores se

encuentra en la CFU-E, célula diana para la acción de la eritropoyetina.

• Estimula la proliferación de los proeritroblastos y eritroblastos basófilos.

Kenneth Kaushansky, M.D. Lineage-Specific Hematopoietic Growth Factors. N Engl J Med

2006;354:2034-45

PROGENITORES GRANULOCITOS/ MONOCITOS


2011.

FACTORES DE TRANSCRIPCIÓNSobreexpresión ! MONOCITO Rol linaje B • PU.1

Inhibe la transcripción E2F y c-myc • C/EBPα

Activador y represor • Egr 1 y 2


2011.

PROGENITORES GRANULOCITOS/ MONOCITOS

Citocinas estimuladoras: GM- CSF, G-CSF, M-CSF,

IL3, IL6 y SCF

Citocinas inhibidoras: TNFα, TGFβ, MIP-1α e INF

FACTORES ESTIMULANTES DE COLONIAS

• Acción: células madre multipotenciales, megacariocitos, progenitores eritroides, eosinófilos y dendríticos.

• FSC-GM.- Cromosoma 5, Estimula la p r o l i f e r a c i ó n y m a d u r a c i ó n d e progenitores neutrófilos y macrófagos. Aumenta l a l i be rac i ón de ác ido araquidónico.


2011.

FACTORES ESTIMULANTES DE COLONIAS

• Células maduras: – Estimulación de síntesis de membrana y

nucleoproteínas. – Aumenta la expresión de proteínas de adhesión. – Inhibe la migración de los neutrófilos. – Estimula la actividad citotóxica y fagocítica. – Aumenta la liberación de histamina. – Aumenta la producción de superóxido,

liberación de ácido araquidónico.


2011.

SERI

E M

IELO

IDE

WHO Classification of Tumours of Haematopoietic and Lymphoid Tissues, 4TH; 2008

LINFOPOYESIS


2011.

REGULACIÓN PROGENITOR LINFOIDE TEMPRANO (ELPs)

EARLY LYMPHOID PROGENITORS • IKAROS.

- Regulador maestro, factor de

Yoshida T, Ng SY, Zuniga-Pflucker JC, Georgopoulos K: Early hematopoietic lineage restrictions directed by

Ikaros. Nat Immunol 7:382, 2006

REGULACIÓN CÉLULA B

PAX5. – Expresión linaje B,

CD19 y CD79a

EBF. – Antagonista expresión genes C/

EBPα, Id2 y PU.1; induce

expresión PAX5

Pongubala JM, et al: Transcription factor EBF restricts alternative lineage options and promotes B cell

fate commitment independently of Pax5. Nat Immunol 9:203, 2008.

REGULACIÓN CÉLULA T

GATA3 • Factor de transcripción • HSC, CLPs y algunas células

no hematopoyéticas

NOTCH • Factor de transcripción hacia

linaje T, pero requiere otros factores

• Esencial para proliferación timocito temprano, pero NO selección β o TCRαβ

Taghon T, et al: Notch signaling is required for proliferation but not for differentiation at a well-defined

beta-selection checkpoint during human T-cell development. Blood 113:3254, 2009

PROGENITORES LINFOIDES


2011.

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