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INSTITUTO NACIONAL DE
CANCEROLOGÍA
HEMATOPOYESIS
PROLIFERACIÓN, DIFERENCIACIÓN Y
MADURACIÓN CELULAR
VELÁZQUEZ FIGUEROA JUAN MANUEL
RESIDENTE DE HEMATOLOGÍA
18, MARZO 2015
TEMARIO
HISTORIA
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
factor regulador de la eritropoyesis,
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
existencia células troncales
hematopoyéticas.
Mayani VH. Hematopoyesis: 50 años de descubrimientos y aplicaciones. Gac Med
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.
Mayani VH. Hematopoyesis: 50 años de descubrimientos y aplicaciones. Gac Med
Mex, 2009; 145, Supl 1: 23-25.
DÉCADA 1970
• Metcalf y colaboradores, descubren y
caracterizan varias proteínas: FSC-M, FSCGM, FSC-G e IL3.
• Eugenio Goldwasser (Chicago) purifica la
EPO.
• Michael Dexter y su grupo (Manchester)
describieron sistema de desarrollo in vitro
en el que logran reproducir el
microambiente hematopoyético.
Mayani VH. Hematopoyesis: 50 años de descubrimientos y aplicaciones. Gac Med
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
umbilical hay células troncales y
progenitoras.
• 1988.- Eliane Gluckman (Francia), realiza
primer TCH de sangre de cordón umbilical.
Mayani VH. Hematopoyesis: 50 años de descubrimientos y aplicaciones. Gac Med
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.
Mayani VH. Hematopoyesis: 50 años de descubrimientos y aplicaciones. Gac Med
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
HEMATOPOYE
SIS PRENATAL
MESOBLÁSTIC
A
HEPÁTICA
MIELOIDE
Wintrobe MM. Clinical Hematology. 8th ed. Philadelphia Lea & Febiger. 1981,
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
Wintrobe MM. Clinical Hematology. 8th ed. Philadelphia Lea & Febiger. 1981,
INTRODUCCIÓN
Hemangioblasto
Saco vitelino
Mesénquima
Células
endoteliales
Célula
hematopoyética
Célula
angioblástica
Células madre
hematopoyéticas
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.
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;
LINFOPOYESIS PERÍODO PRENATAL
Lichtman MA et al. Williams Hematology, 8ed;
HEMATOPOYESIS POSTNATAL
2x1011
• Exclusiva de la
médula ósea.
1x1011
2x1010
Wintrobe MM. Clinical Hematology. 8th ed. Philadelphia Lea & Febiger. 1981,
ORGANIZACIÓN DEL SISTEMA
HEMATOPOYÉTICO
Wintrobe MM. Clinical Hematology. 8th ed. Philadelphia Lea & Febiger. 1981,
MICROAMBIENTE HEMATOPOYÉTICO
ESTRUCTURA TRIDIMENSIONAL ALTAMENTE
ORGANIZADA, DE CÉLULAS DEL ESTROMA Y SUS
PRODUCTOS QUE REGULA LA LOCALIZACIÓN Y
LA FISIOLOGÍA DE LAS CÉLULAS
HEMATOPOYÉTICAS.
Mayani H, Guilbert LJ, Janowska-Wieczorek A. Biology of the hemopoietic
microenvironment. Eur J Haematol 1992
MICROAMBI
ENTE
HEMATOPO
YÉTICO
COMPONENTE HEMATOPOYÉTICO
CÉLULAS DEL ESTROMA
COMPONENTE MESENQUIMAL
Mayani H, Guilbert LJ, Janowska-Wieczorek A. Biology of the hemopoietic
microenvironment. Eur J Haematol 1992
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
Mayani H, Guilbert LJ, Janowska-Wieczorek A. Biology of the hemopoietic
microenvironment. Eur J Haematol 1992
COMPONENTE MESENQUIMAL
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: IL1, 6, 7, 8,
FEC-M, FEC-G, SCF e
INFβ
Mayani H, Guilbert LJ, Janowska-Wieczorek A. Biology of the hemopoietic
microenvironment. Eur J Haematol 1992
CITOCINAS
Lichtman MA et al. Williams Hematology, 8ed;
Nicho:
Recept
or de
vitrone
ctina
(αVβ3)
, Ncaderi
na,
Tie2,
Jagged
-1
OSTEO
BLAST
OS
Homin
g:
Ang-1,
SDF-1
Citocin
as:
FEC-G,
FEC-M,
FECGM,
IL-1,
IL-6
Mayani H, Guilbert LJ, Janowska-Wieczorek A. Biology of the hemopoietic
microenvironment. Eur J Haematol 1992
MICROAMBIENTE HEMATOPOYÉTICO
Mayani et al, Cancerología 2 (2007): 95-107
NICHO DE LAS CÉLULAS TRONCALES
HEMATOPOYÉTICAS
• Interacción entre las células no
hematopoyéticas y las células
hematopoyéticas.
• Se identifican células
hematopoyéticas junta a la
capa interna del hueso
delimitadas por ostoblastos
– CD 45 negativos (células SON)
• Mantiene a la CMH inmadura
en estado quiescente.
Hoffman: Hematology: Basic Principles and Practice, 5th ed.
CÉLULAS TRONCALES
HEMATOPOYÉTICAS
• 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
CÉLULAS TRONCALES
HEMATOPOYÉTICAS
Hoffman: Hematology: Basic Principles and Practice, 5th ed.
CÉLULAS TRONCALES
HEMATOPOYÉTICAS
• 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
Hoffman: Hematology: Basic Principles and Practice, 5th ed.
CÉLULAS TRONCALES
HEMATOPOYÉTICAS
CARACTERÍSTICAS: Autorenovarse, multipotencial.
0.01% células nucleadas de
MO
Expresan CD 34, CD 90,
CD117, CD 133.
Carecen específicos: CD3,
CD4, CD8, Glicoforina A ….
Hoffman: Hematology: Basic Principles and Practice, 5th ed.
2008
CÉLULAS TRONCALES
HEMATOPOYÉTICAS
Marcadores
CD 34
(glucoproteína de
tipo I)
Adhesión celular
Detención en el
ciclo celular
CD 90 (Thy1)
CD 117 (receptor cKit)
AA4
Adhesión células T/
células estromales
Supervivencia y
proliferación
Homologo al
receptor de C1q
Lichtman MA et al. Williams Hematology, 8ed;
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.
Hoffman: Hematology: Basic Principles and Practice, 5th ed.
2008
DIFERENCIACIÓN CÉLULA TRONCAL HEMATOPOYÉTICA
Hoffman: Hematology: Basic Principles and Practice, 5th ed.
2008
FACTORES TRANSCRIPCIÓN
PERÍODO EMBRIONARIO
SCL (TAL1)
Stem cell leukemia factor
ERITROPOYESIS
AML 1
MLL
(RUNX1 o
Formación
CBFα
LMO2
colonias
Maduració
NOTCH1
Transcripc
hematopo
n
(TAN1)
ión
yéticas en
linfocitos
eritroide
SV e
y
Hígado
megacario
fetal
citos
Hoffman: Hematology: Basic Principles and Practice, 5th ed.
2008
FACTORES TRANSCRIPCIÓN
CÉLULA TRONCAL ADULTA
Meis 1
proloferación
HoxA9
Expresión de
genes
Bmi-1
Regulación
epigenética
TEL (Etv6)
represor
MOZ
Acetil
transferasa de
histonas
Hoffman: Hematology: Basic Principles and Practice, 5th ed.
MIELOPOYESIS
Lichtman MA et al. Williams Hematology, 8ed;
FACTORES DE TRANSCRIPCIÓN
GATA-1
• Regulad
or
maestr
o
• Conserv
a la
secuen
cia
FOG-1
• Se une
GATA1
para
activar
o
reprimi
r la
transcri
Gfi-1b
PROGENITORES ERITROIDES/ MEGACARIOCITOS
ERITROPOYETINA
Citocinas: IL3,
Trombopoyetina,
FLT-3L, SCF
TROMBOPOYETINA
Citocinas: IL 3, IL6,
IL11
Mayani et al, Cancerología 2 (2007): 95-107
ERITROPOYETINA
Se 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
PROGENITORES GRANULOCITOS/
MONOCITOS
Lichtman MA et al. Williams Hematology, 8ed;
FACTORES DE TRANSCRIPCIÓN
Sobreexpresi
ón !
MONOCITO
Rol linaje B
• PU.1
Activador y
represor
• Egr 1 y 2
Inhibe la
transcripción
E2F y c-myc
• C/EBPα
Lichtman MA et al. Williams Hematology, 8ed;
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
proliferación y maduración de
progenitores neutrófilos y macrófagos.
Aumenta la liberación de ácido
araquidónico.
Lichtman MA et al. Williams Hematology, 8ed;
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.
Lichtman MA et al. Williams Hematology, 8ed;
SERIE MIELOIDE
WHO Classification of Tumours of Haematopoietic and Lymphoid Tissues, 4TH;
2008
LINFOPOYESIS
Lichtman MA et al. Williams Hematology, 8ed;
REGULACIÓN PROGENITOR LINFOIDE
TEMPRANO (ELPs)
EARLY
LYMPHOID
PROGENIT
ORS
• IKAROS.
Regulad
or
maestro
factor
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
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
Lichtman MA et al. Williams Hematology, 8ed;