hemopoese - Stoa Social
Propaganda
HEMOPOESE Elvira Guerra-Shinohara Hemopoese Processo regulado e contínuo de produção de células sanguíneas Inclue a renovação celular, proliferação, diferenciação e maturação das células sanguíneas Intra-útero Pós-nascimento Hemopoese Intra-útero Pós-nascimento Lorenzi – Manual de Hematologia Hematopoese • Auto-renovação da Stem Cell • Diferenciação em Stem cell comissionada • Diferenciação em progenitores mielóides e linfóides • Proliferação dos progenitores e sua diferenciação em um determinado tipo celular Hemopoese intra-útero As primeiras células sanguíneas do homem surgem no período embrionário, por volta do 19º dia de desenvolvimento fetal Fases da hematopoese intra-útero: Mesoblástica Hepática Medular Hemopoese intra-útero Idades gestacionais e locais da hemopoese 0 a 2 meses (saco vitelino) 2 a 7 meses (fígado e baço) 5 a 9 meses (medula óssea) Hematopoese intra-útero: Fase mesoblástica • Células progenitoras de origem mesenquimal migram da região aorta-gonada-mesonefros do desenvolvimento da aorta-esplanctopleura para o saco vitelino • Acontece no mesoderma do saco vitelino • Apenas formação de eritrócitos nucleados • Estas células tem a capacidade de sintetizar hemoglobina com cadeias tipo zeta (que são as anteriores a cadeias ) e cadeias épsilon e gama (cadeias anteriores a cadeias beta) Hypothetical model of human hematopoietic ontogeny based on amphibian, avian, murine, and human developmental data. The yolk sac provides two transient populations of committed progenitors that are thought to arise from a mesoderm-derived hemangioblast (HB) precursor. The first wave of progenitors produces primitive erythroblasts (PRIM. ERY.). The second wave produces burst-forming unit–erythroid (BFU-E) and several myeloid progenitors (MP) that seed the liver. Long-term hematopoietic stem cells (HSC) arise later in the aorta-gonad-mesonephros (AGM) region that subsequently populate the liver and ultimately the marrow to generate the full panoply of definitive hematopoiesis. The HSC from liver also provide naïve lymphoid cells to the thymus, and T-lineage maturation occurs there. Fonte Formação de Cadeias Globinícas z Z22 = Gower 1 22= Gower 2 Z22 = Portland 22 = HbF 22 = HbA2 22 = HbA Hemoglobinas fisiológicas humanas Período embrionário Z2E2 – Gower 1 α2E2 – Gower 2 Z2γ2 – Portland Período Fetal Principalmente HbF α2γ2 – HbF α2β2 - HbA Pós-nascimento α2γ2 – HbF α2β2 – HbA α2δ2 – HbA2 Período hepatoesplênico • As células embrionárias ou stem cell emigram do saco vitelino para o fígado e daí para a medula óssea • A hemopoese fetal inicia-se no fígado por volta 42º dia, também do tipo eritroide, com as células sintetizando cadeias globínicas alfa e gama (Hb fetal) • As outras linhagens (granulócitos e plaquetas) aparecem mais tardiamente, podendo as células ser cultivadas a partir de fígado fetal Formação dos orgãos Hematopoéticos AGM – aorta-gonadal -mesonephros Hoffman e cols, 2001 Medula óssea crânio extremidades proximais dos ossos longos Esterno vértebras Esqueleto axial Crista ilíaca ADULTOS Principal orgão hematopoético após o nascimento Crianças apresentam medula óssea vermelha em praticamente todos os ossos Produção diária (por kg peso corporéo) de: 2,5 bilhões de eritrócitos 2,5 bilhões de plaquetas 1,0 bilhão de granulócitos Hematopoese intra-utero e sitios medulares após o nascimento Constituição da medula óssea Fonte: Rodak Hematology 2012 Esquema da circulação na medula óssea Fonte: Willians Hematology 2010 Distribuição das células hematopoéticas e adipócitos na medula óssea de um indivíduo adulto normal 50% células hematopoéticas 50% adipócitos Fonte: Rodak Hematology 2012 Celularidade em cortes histológicos de biópsia de medula óssea Normocelular Hipercelular Hipocelular Fonte: Iawata – Atlas de doenças hematológicas, 1998 Número de células no aspirado de medula óssea (mielograma) Normocelular Hipocelular Hipercelular Microambiente de medula óssea Células estromais Citocinas Matriz extracelular Células hematopoéticas Hoffbrand & Pettit, 2001 Células do estroma • Macrófagos • Fibroblastos • Células reticulares • Adipócitos • Células endoteliais Matriz extracelular • Fibronectina • Hemonectina • Laminina • Colágeno • Proteoglicanos (mucopolissacarídeos ácidos, i.e., condroitina, heparana) Características das células tronco Capacidade de: • auto-renovação • proliferação • gerar diferentes tipos celulares • regenerar o tecido após lesão Célula pluripotente, totipotente, stem cell ou célula tronco Fonte: Lorenzi e cols., 2003 Localização dos nichos de células tronco hematopoética (HSC) na cavidade trabecular da medula óssea CAR Cell = célula reticular que produz abundante CXCL12 MSC= produz CXCL12 Ehninger & Trumpp – J. Exp. Med. 208: 421-428, 2011 Células tronco mesenquimal (MSC) NÃO EXPRESSAM MARCADORES: CD 45, CD 34 e CD 14 (Marcadores de células hematopóéticas) EXPRESSAM: CD 105, CD 73 e CD 90 Acrescentar CD 271 e Sca-1 Shi – Immunology; 136: 133-8, 2012 Características in vitro das células mesenquimal Formação de colônias fibroblastoide Multipotência in vitro: osteogênica, condrogênica e adipogênica MARCADORES DE SUPERFÍCIE NEGATIVO: CD45, CD34, CD14, CD80, CD86, MCHII POSITIVO: CD105, CD73, CD90, CD106, STRO1, ICAM-1, CD271 Shi – Immunology; 136: 133-8, 2012 Funções das células mesenquimal • Sendo uma célula multipotente diferencia-se em todas as células que formam o estroma: adipócitos, condrócitos, osteocitos, fibroblastos • Produz SDF-1(CXCL12), VEGF, HGF (fator de crescimento de hepatócitos), IGF-1 (fator de crescimento semelhante à insulina), TGF-β, LIF- fator inibidor da leucemia, angiopoetinas, diversas interleucinas, principalmente as anti-inflamatorias Célula tronco hematopoética (HSC) • Marcadores da HSC: CD34+, CD38-, Lin• Quando próxima ao endosteo = quiescente • Perto do sinusoide = ativa (proliferação ou diferenciação) Doulatov et al., Cell Stem Cell 10, 2012 Citocinas • • • • Grupo heterogêneo de polipeptídeos (peptídeos regulatórios) Atua na ordem de pico ou namoles Modificam as funções de diferentes tipos celulares A maioria das citocinas é produzida indutivamente, por diferentes tipos celulares • Exercem atividade através da ligação a receptores específicos associados à membrana celular FUNÇÃO • • • • Regula as respostas imune e inflamatória Controla a proliferação e diferenciação celular Controla a apoptose Ativa ou inibe células maduras efetoras Papel das citocinas e de fatores de crescimento • Induzir a proliferação celular • Induzir a diferenciação celular • Ativar células maturas e efetoras • Aumentar (ou não) a sobrevida celular Fatores estimuladores de colônias (CSF) • Nome dado a algumas citocinas que apresentam a capacidade de estimularem a proliferação e a formação de colônias in vitro • • • • • • • CITOCINAS REGULATÓRIAS DA HEMATOPOESE Fator estimulador de células-tronco (SCF) Interleucina 3 (IL3) Fator estimulador de colônias de granulócitos e mónócitos (GM-CSF) Fator estimulador de colônias de mónócitos (M-CSF) Fator estimulador de colônias de granulócitos (G-CSF) Eritropoetina (EPO) GM-CSF e IL-3 • Fatores estimuladores de colônias que estimulam a proliferação de células progenitoras comprometidas com mais de uma linhagem ou mais primitivas • IL-3 • Estimula o crescimento, a diferenciação e a sobrevivência de células tronco-hematopoética e atua sobre as unidades formadoras de colônias (CFU) • CFU-GM • BFU-E • CFU-Meg • CFU-GEMM GM-CSF • Exerce papel na função e na ativação de precursores e células maturas da linhagem grânulo-monocítica • Estimula as divisões mitóticas finais e a maturação celular terminal dos progenitores hematopéticos diferenciados • Ativa as funções efetoras das células maturas finais naquela linhagem GM-CSF in vivo • Aumento significativo no número de CFU-GM e no percentual de precursores medulares reconhecidos morfologicamente em fase S Tratamento com GM-CSF • Quase triplica a produção medular de células grânulomonopoéticas • Embora a granulo-monocitose seja o efeito mais evidente da administração do GM-CSF, outras linhagens mieloides, como a eritroide e a megacariocitica, também respondem ao tratamento (Burgess; Metcalf, 1980) Eritropoetina (EPO) • Promove a proliferação e hemoglobinização de células progenitoras eritroides mais maduras • Promove a proliferação de células comprometidas com a linhagem eritroide, enquanto que, em células progenitoras eritroides mais tardias, atua na sobrevivência celular Hierarquia das células da medula óssea células tronco células progenitoras células precursoras células maduras HPP-CFC – high proliferative potential – colony forming cell LTC-IC – “long-term culture” – initiating cell A- Com a diferenciação as células perdem a capacidade de auto-renovação. B - Uma única célula tronco produz, depois múltiplas divisões, 106 células maduras Fonte: Medula óssea Sangue periférico Órgãos linfóides Fonte: Greer e cols. Wintrobe’s Clinical Hematology, 2004 HEMATOPOESE Células tronco Progenitores Precursores The figure displays the hematopoietic progenitors that have been defined by in vitro assays or by more complex tissue-based assays. I(A) the growth factors responsible for cell survival and proliferation at each corresponding stage of hematopoietic development (B) the corresponding transcription factors are illustrated. See text for definitions, except that T,GM,4 represents tumor necrosis factor alpha (TNF-α), GM-CSF and IL-4, and 1,3,4,7,T,S,F represents IL-1, IL-3, IL-4, IL-7, TNF-α, SCF, and Flt3 Ligand. Although a single type of macrophage is illustrated, the blood monocyte can differentiate into a plethora of tissue specific macrophage types, including the hepatic Kupffer cell, the brain microglia, and the bone osteoclast Similarly, a single dendritic cell is shown, but of two distinct origins, lymphoid or myeloid. MATURAÇÃO CELULAR células jovens (imaturas) BLASTOS Maturação células sanguíneas diferenciação citoplasmática maturação nuclear redução do tamanho celular Células diferenciadas (precursoras) células especializadas morfologicamente podem ser diferenciadas por microscopia óptica constituem a maior parte das células da M.O. Eritroblastos (medula óssea) Eritroblasto Basófilo Pró-eritroblastos Eritroblastos policromáticos Eritroblasto Ortocromático Células da Medula Óssea Pró-eritroblasto plasmócito Eritroblastos policromático B A Eritroblasto basófilo promielócito Eritroblastos policromáticos A e B Precursores de granulocíticos Precursores de linfócitos Fonte: Hoffbrand & Pettit, Hematologia Clínica Ilustrada, 1991) Precursores de monócitos Precursores de plaquetas Megacariócito basófilo Megacariócito acidófilo Expressão de Integrinas nas células sanguíneas Hoffbrand e cols, 2001 Receptores de adesão e seus ligantes HPC- hematopoetic progenitor cell HSC- hematopoetic stem cell Hoffman e cols, 2001 Outros receptores de adesão Selectinas Transmission electron micrograph of mouse femoral marrow. The lumen (L) of a sinus is indicated. Endothelial cell cytoplasm separates the sinus lumen from the hematopoietic spaces (arrow). Two neutrophils are evident traversing the sinus wall. Note deformation of the cell producing a narrow waist where the cell passes through endothelium. The luminal portion of the migrating cells is granule-poor. The remainder of the cytoplasm is granule-rich, possibly reflecting gel-sol transformation during pseudopod formation. Transmission electron micrograph of mouse femoral marrow. Composite of reticulocytes in egress. A. Small protrusion of marrow reticulocyte into sinus lumen (L). B. Reticulocyte in egress, with approximately half the cell in the sinus lumen. C. Reticulocyte virtually in the sinus. Egress occurs through a migration pore that is parajunctional in position (arrows point to endothelial cell junctions). (From Lichtman MA, Waugh RE,479 with permission.) Transmission electron micrograph of mouse femoral marrow. A. The lumen (L) of a marrow sinus is indicated. The arrow points to the thin endothelial cytoplasmic lining of the sinus. The nucleus of a megakaryocyte (N) is indicated, with the cytoplasm of the megakaryocyte invaginating the endothelial cell cytoplasm in three places below the lumen. B. The arrow indicates the thin endothelial cell cytoplasmic lining of the sinus. The endothelium is attenuated to a double membrane in two places. A small process of megakaryocyte cytoplasm has formed a pore in the endothelial cell and has entered the sinus lumen (L). Cytoplasm flows through such pores and delivers proplatelets to the sinus lumen.
