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CAPÍTULO 1
Hematopoese
Tópicos-chave
QQ
Locais de hematopoese
2
QQ
Células-tronco e células progenitoras hematopoéticas
2
QQ
Estroma da medula óssea
4
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Regulação da hematopoese
4
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Fatores de crescimento hematopoéticos
4
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Receptores de fatores de crescimento e transdução de sinais
6
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Moléculas de adesão
8
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O ciclo celular
8
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Fatores de transcrição
8
QQ
Epigenética
8
QQ
Apoptose
9
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2 / Capítulo 1: Hematopoese
Este primeiro capítulo trata de aspectos gerais da formação de
células sanguíneas (hematopoese). São também discutidos os
processos que regulam a hematopoese e os estágios iniciais da
formação de eritrócitos (eritropoese), de granulócitos e monócitos (mielopoese) e de plaquetas (trombocitopoese).
Locais de hematopoese
Nas primeiras semanas da gestação, o saco vitelino é um local
transitório de hematopoese. A hematopoese definitiva, entretanto, deriva de uma população de células-tronco observada,
inicialmente, na região AGM (aorta-gônadas-mesonefros). Acre­
dita-se que esses precursores comuns às células endoteliais e
hematopoéticas (hemangioblastos) se agrupem no fígado, no
baço e na medula óssea; de 6 semanas até 6 a 7 meses de vida
fetal, o fígado e o baço são os principais órgãos hematopoéticos e continuam a produzir células sanguíneas até cerca de
2 semanas após o nascimento (Tabela 1.1; ver Figura 7.1b).
A placenta também contribui para a hematopoese fetal. A me­dula óssea é o sítio hematopoético mais importante a partir de
6 a 7 meses de vida fetal e, durante a infância e a vida adulta,
é a única fonte de novas células sanguíneas. As células em
desenvolvimento situam-se fora dos seios da medula óssea; as
maduras são liberadas nos espaços sinusais, na microcirculação medular e, a partir daí, na circulação geral.
Nos dois primeiros anos, toda a medula óssea é hematopoética, porém, durante o resto da infância, há substituição progressiva da medula dos ossos longos por gordura, de
modo que a medula hematopoética no adulto é confinada ao
esqueleto central e às extremidades proximais do fêmur e do
úmero (Tabela 1.1). Mesmo nessas regiões hematopoéticas,
cerca de 50% da medula é composta de gordura (Figura 1.1).
A medula óssea gordurosa remanescente é capaz de reverter
para hematopoética e, em muitas doenças, também pode
haver expansão da hematopoese aos ossos longos. Além disso,
o fígado e o baço podem retomar seu papel hematopoético
fetal (“hematopoese extramedular”).
Células-tronco e células progenitoras
hematopoéticas
A hematopoese inicia-se com uma célula-tronco pluripotente,
que, por divisão assimétrica, tanto pode autorrenovar-se como
também dar origem às distintas linhagens celulares. Essas células são capazes de repovoar uma medula cujas células-tronco
tenham sido eliminadas por irradiação ou quimioterapia letais.
Tabela 1.1 Locais de hematopoese
Feto
0-2 meses (saco vitelino)
2-7 meses (fígado, baço)
5-9 meses (medula óssea)
De 0 a 2 anos
Medula óssea (praticamente todos os ossos)
Adultos
Vértebras, costelas, crânio, esterno, sacro e
pelve, extremidades proximais dos fêmures
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Figura 1.1 Biópsia de medula óssea normal (crista ilíaca posterior). Coloração por hematoxilina-eosina; aproximadamente 50%
do tecido intertrabecular é hematopoético, e 50%, gordura.
As células-tronco hematopoéticas são escassas, talvez uma em
20 milhões de células nucleadas da medula óssea. Muitas delas
são dormentes; em camundongos estimou-se que entrem em
ciclo celular aproximadamente a cada 20 semanas. Embora tenham fenótipo exato desconhecido, ao exame imunológico as
células-tronco hematopoéticas são CD34+, CD38– e são negativas para marcadores de linhagem (Lin_), têm a aparência de um
linfócito de tamanho pequeno ou médio (ver Figura 23.3) e residem em “nichos” especializados, osteoblásticos ou vasculares.
A diferenciação celular a partir da célula-tronco passa por
uma etapa de progenitores hematopoéticos comprometidos,
isto é, com potencial de desenvolvimento restrito (Figura 1.2).
A existência de células progenitoras separadas para cada linhagem pode ser demonstrada por técnicas de cultura in
vitro. As células progenitoras muito precoces devem ser cultivadas a longo prazo em estroma de medula óssea, ao passo
que as células progenitoras tardias costumam ser cultivadas
em meios semissólidos. Um exemplo é o primeiro precursor
mieloide misto detectável, que dá origem a granulócitos, eritrócitos, monócitos e megacariócitos, chamado de CFU (unidade formadora de colônias)-GEMM (Figura 1.2). A medula
óssea também é o local primário de origem de linfócitos que
se diferenciam de um precursor linfocítico comum. O baço,
os linfonodos e o timo são sítios secundários de produção de
linfócitos (ver Capítulo 9).
A célula-tronco tem capacidade de autorrenovação
(Figura 1.3), de modo que a celularidade geral da medula, em
condições estáveis de saúde, permanece constante. Há considerável ampliação da proliferação no sistema: uma célula-tronco,
depois de 20 divisões celulares, é capaz de produzir cerca de 106
células sanguíneas maduras (Figura 1.3). Em seres humanos,
as células-tronco são capazes de aproximadamente 50 divisões,
com o encurtamento do telômero limitando a viabilidade. Em
condições normais, estão em dormência. Com o envelhecimento, elas diminuem de número, e a proporção relativa que dá
origem a linfócitos, em vez de células mieloides, também decresce. As células-tronco, com o envelhecimento, também
acumulam mutações genéticas, em média dos 8 aos 60 anos,
e essas mutações, driver ou passenger, podem estar presentes
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Capítulo 1: Hematopoese / 3
Célula-tronco
pluripotente
CFUGEMM
Célula progenitora
mielóide mista
Célula-tronco
linfóide
CFUbaso
BFUE
CFUGMEo
Progenitor
de eritroides
CFUMeg
Progenitor de
megacariócito
CFUE
CFU-M
CFUGM
Progenitor
de granulócito
e monócito
CFUEo
Progenitor
de eosinófilo
Timo
CFU-G
T
B
Eritrócitos Plaquetas
Monócitos
Neutrófilos
Eosinófilos
Basófilos
Linfócitos
NK
Células NK
Figura 1.2 Diagrama mostrando a célula-tronco pluripotente da medula óssea e as linhagens celulares que dela se originam. Várias células progenitoras podem ser identificadas por cultura em meio semissólido pelo tipo de colônia que formam. É possível que um progenitor
eritroide/megacariocítico seja formado antes de o progenitor linfoide comum divergir do progenitor mieloide misto granulocítico/monocítico/
eosinofílico. Baso, basófilo; BFU, unidade formadora explosiva; CFU, unidade formadora de colônia; E, eritroide; Eo, eosinófila; GEMM,
granulocítica, eritroide, monocítica e megacariocítica; GM, granulócito, monócito; Meg, megacariócito; NK, natural killer.
Multiplicação
Autorrenovação
Diferenciação
(a)
Células
maduras
Células-tronco
(b)
Células progenitoras
multipotentes
Precursores
reconhecidamente
comprometidos
Figura 1.3 (a) As células da medula óssea perdem a capacidade de autorrenovação com a diferenciação crescente, à medida que amadurecem. (b) Depois de múltiplas divisões (mostradas pelas linhas verticais), uma única célula-tronco produz > 106 células maduras.
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4 / Capítulo 1: Hematopoese
também em tumores que se originem dessas células-tronco (ver
Capítulo 11). As células precursoras, contudo, são capazes de
responder a fatores de crescimento hematopoéticos com aumento de produção seletiva de uma ou outra linhagem celular
de acordo com as necessidades. O desenvolvimento de células
maduras (eritrócitos, granulócitos, monócitos, megacariócitos
e linfócitos) será abordado em outras seções deste livro.
Estroma da medula óssea
A medula óssea constitui-se em ambiente adequado para sobrevida, autorrenovação e formação de células progenitoras
diferenciadas. Esse meio é composto por células do estroma e
por uma rede microvascular (Figura 1.4). As células do estroma
incluem células-tronco mesenquimais, adipócitos, fibroblastos, osteoblastos, células endoteliais e macrófagos, e secretam
moléculas extracelulares, como colágeno, glicoproteínas (fibronectina e trombospondina) e glicosaminoglicanos (ácido hialurônico e derivados condroitínicos) para formar uma matriz
extracelular, além de secretarem vários fatores de crescimento
necessários à sobrevivência da célula-tronco.
Células-tronco mesenquimais são críticas na formação
do estroma. Juntamente com os osteoblastos, elas formam
nichos e fornecem os fatores de crescimento, moléculas de
adesão e citoquinas que dão suporte às células-tronco, como,
por exemplo, a proteína indentada, que permeia as células
estromais, liga-se a um receptor NOTCH1 nas células-tronco
e, então, torna-se um fator de transcrição envolvido no ciclo
celular.
As células-tronco são capazes de circular no organismo e
são encontradas em pequeno número no sangue periférico.
Para deixar a medula óssea, elas devem atravessar o endotélio
vascular, e esse processo de mobilização é aumentado pela
Matriz
extracelular
Célula-tronco
Macrófago
Célula endotelial
Célula adiposa
Fibroblasto
Molécula de adesão
Ligante
Fator de crescimento
Receptor de fator de crescimento
Figura 1.4 A hematopoese ocorre em um microambiente adequado (“nicho”) fornecido pela matriz do estroma na qual as células-tronco crescem e se dividem. O nicho pode ser vascular (forrado
de endotélio) ou endosteal (cercado de osteoblastos). Há locais de
reconhecimento específico e de adesão (ver p. 8); glicoproteínas
extracelulares e outros componentes estão envolvidos na ligação.
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administração de fatores de crescimento, como o fator estimulador de colônias de granulócitos (G-CSF) (ver p. 91).
O processo reverso, de “volta ao lar” (homing), parece depender de um gradiente quimiocinético, no qual o fator derivado do estroma (SDF-1) que se liga a seu receptor CXCR4
em células-tronco hematopoéticas tem papel crítico. Várias
interações críticas suportam a viabilidade das células-tronco
e a produção no estroma, incluindo o fator de células-tronco
(SCF) e proteínas permeantes estromais e seus respectivos receptores KIT e NOTCH, expressos em células-tronco.
Regulação da hematopoese
A hematopoese começa com a divisão da célula-tronco em
duas, das quais uma a substitui (autorrenovação), e a outra
compromete-se em diferenciação. Essas células progenitoras
precocemente comprometidas expressam baixos níveis de fatores de transcrição, que podem as comprometer com linhagens específicas. A seleção da linhagem de diferenciação pode
variar tanto por alocação aleatória como por sinais externos
recebidos pelas células progenitoras. Vários fatores de transcrição (ver p. 8) regulam a sobrevivência das células-tronco
(p. ex., SCL, GATA-2, NOTCH-1), ao passo que outros estão
envolvidos na diferenciação ao longo das principais linhagens
celulares. Por exemplo, PU.1 e a família CEBP comprometem células para a linhagem mieloide leucocitária, ao passo
que GATA-2, depois GATA-1 e, a seguir, FOG-1 têm um papel essencial na diferenciação eritropoética e megacariocítica.
Esses fatores de transcrição interagem de modo que o reforço
de um programa de transcrição possa suprimir o de outra linhagem. Os fatores de transcrição induzem a síntese de proteínas específicas para cada linhagem celular. Por exemplo, os
genes eritroide-específicos para a síntese de globina e heme
têm sítios de ligação para GATA-1.
Fatores de crescimento hematopoéticos
Os fatores de crescimento hematopoéticos são hormônios
glicoproteicos que regulam a proliferação e a diferenciação
das células progenitoras hematopoéticas e a função das células
sanguíneas maduras. Eles podem agir no local em que são
produzidos, por contato célula a célula, ou podem circular
no plasma. Eles também podem ligar-se à matriz extracelular,
formando nichos aos quais células-tronco e células progenitoras se aderem. Os fatores de crescimento podem causar não
só proliferação celular, mas também estimular diferenciação,
maturação, prevenir apoptose e afetar as funções de células
maduras (Figura 1.5).
Os fatores de crescimento compartilham certo número
de propriedades (Tabela 1.2) e agem em diferentes etapas da
hematopoese (Tabela 1.3; Figura 1.6). Células do estroma são
as principais fontes de fatores de crescimento, com exceção
da eritropoetina, 90% da qual é sintetizada no rim, e da
trombopoetina, sintetizada principalmente no fígado. Um
aspecto importante da ação dos fatores de crescimento é que
eles podem agir sinergicamente no estímulo à proliferação ou
à diferenciação de uma célula em particular. Além disso, a
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Capítulo 1: Hematopoese / 5
Célula inicial
Proliferação
G-CSF
Monócito
Diferenciação
G-CSF
Neutrófilo
Maturação
Supressão
da apoptose
G-CSF
G-CSF
Célula final
Ativação
funcional
G-CSF
Ativação de fagocitose,
destruição, secreção
Figura 1.5 Fatores de crescimento podem estimular a proliferação de células primitivas da medula óssea, dirigir a diferenciação para um ou
outro tipo de célula, estimular a maturação celular, suprimir a apoptose ou afetar a função de células maduras pós-mitóticas, como ilustrado
nesta figura para o fator estimulador de colônias de granulócitos (G-CSF) em relação a um progenitor primitivo mieloide e a um neutrófilo.
Tabela 1.2 Características gerais dos fatores de
crescimento mieloides e linfoides
Glicoproteínas que agem em concentrações muito baixas
Atuam hierarquicamente
Em geral, são produzidos por muitos tipos de células
Em geral, afetam mais de uma linhagem
Em geral, ativos nas células-tronco/progenitoras e nas células
diferenciadas
Em geral, têm interações sinérgicas ou aditivas com outros
fatores de crescimento
Muitas vezes, agem no equivalente neoplásico da célula
normal
Ações múltiplas: proliferação, diferenciação, maturação,
ativação funcional, prevenção de apoptose de células
progenitoras
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ação de um fator de crescimento em uma célula pode estimular a produção de outro fator de crescimento ou de um receptor de fator. SCF e FLT-L (ligante de FLT) agem localmente
nas células-tronco pluripotentes e nos progenitores primitivos
mieloides e linfoides (Figura 1.6). A interleuquina-3 (IL-3) e
GM-CSF são fatores de crescimento multipotentes com atividades parcialmente superpostas. O G-CSF e a trombopoetina aumentam os efeitos de SCF, FLT-L, IL-3 e GM-CSF
na sobrevida e na diferenciação das células hematopoéticas
primitivas.
Esses fatores mantêm um pool de células-tronco e células
progenitoras hematopoéticas sobre o qual agem os fatores de
ação tardia, eritropoetina, G-CSF, M-CSF (fator estimulador
de colônias de macrófagos), IL-5 e trombopoetina, para aumentar a produção de uma ou outra linhagem em resposta
às necessidades do organismo. A formação de granulócitos e
monócitos, por exemplo, pode ser estimulada por infecção ou
inflamação por meio da liberação de IL-1 e fator de necrose
tumoral (TNF), os quais, por sua vez, estimulam as células
do estroma a produzirem fatores de crescimento em uma rede
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6 / Capítulo 1: Hematopoese
Tabela 1.3 Fatores de crescimento hematopoéticos
Agem nas células do estroma
IL-1
TNF
Agem nas células-tronco pluripotentes
SCF
FLT3-L
VEGF
interativa (ver Figura 8.4). Contrariamente, as citoquinas,
como o fator de crescimento transformador-β (TGF-β) e o
interferon-γ (IFN-γ) podem exercer um efeito negativo na
hematopoese e podem desempenhar algum papel no desenvolvimento de anemia aplástica (ver p. 244).
Receptores de fatores de crescimento
e transdução de sinais
Agem nas células progenitoras multipotentes
IL-3
GM-CSF
IL-6
G-CSF
Trombopoetina
Agem em células progenitoras comprometidas
G-CSF*
M-CSF
IL-5 (CSF-eosinófilo)
Eritropoetina
Trombopoetina*
CSF, fator estimulador de colônias; FLT3-L, FLT3 ligante; G-CSF, fator
estimulador de colônias de granulócitos; GM-CSF, fator estimulador de
colônias de granulócitos e macrófagos; IL, interleuquina; M-CSF, fator estimulador de colônias de macrófagos; SCF, fator de célula-tronco; TNF, fator de necrose tumoral; VEGF, fator de crescimento do endotélio vascular.
*Estes também agem sinergicamente com fatores anteriormente ativos
em progenitores pluripotentes.
Os efeitos biológicos dos fatores de crescimento são media­dos
por receptores específicos nas células-alvo. Muitos receptores
(p. ex., receptor de eritropoetina [EPO-R], GMCSF-R) pertencem à superfamília dos receptores hematopoéticos, que
dimerizam após conexão com os seus respectivos ligantes.
A dimerização do receptor leva à ativação de uma com­
plexa série de vias de transdução de sinais intracelulares, das
quais as três principais são a via JAK/STAT, a via proteino­
quinase ativada por mitogênio (MAP) e a via fosfatidil-inositol 3 (PI3) quinase (Figura 1.7; ver Figura 15.2).
As proteínas-quinase Janus-associadas (JAK) são uma família
de quatro proteínas-quinase específicas à tirosina que se associam aos domínios intracelulares dos receptores de fatores
de crescimento (Figura 1.7). Uma molécula de fator de crescimento liga-se simultaneamente ao domínio extracelular de
duas ou três moléculas receptoras, causando sua agregação.
A agregação dos receptores induz à ativação dos JAKs, que, então, fosforilam membros do transdutor de sinal e do ativador
SCF
FLT3-L
PSC
IL-3
IL-3
TPO
GM-CSF
CFU-GEMM
GM-CSF
BFUEMeg
CFU-GMEo
BFUE
EPO
CFUMeg
M-CSF
CFUGM
G-CSF
CFUEo
IL-5
CFUE
Eritrócitos
Plaquetas
CFUM
CFUG
Monócitos
Neutrófilos
Eosinófilos
Figura 1.6 Diagrama do papel dos fatores de crescimento na hematopoese normal. Múltiplos fatores de crescimento agem nas células-tronco primitivas e progenitoras da medula óssea. EPO, eritropoetina; PSC, célula-tronco pluripotente; SCF, fator de célula-tronco; TPO,
trombopoetina. Para outras abreviaturas, ver Figura 1.2.
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Capítulo 1: Hematopoese / 7
Fator de
crescimento
Membrana plasmática
Quinase Pl3
JAK
AKT
JAK
Apoptose
bloqueada
RAS
STATs
RAF
MAP-quinase
Dímeros ativos de STAT
Núcleo
MYC, FOS
M
Expressão
gênica
Ativação da
expressão gênica
G2
G1
S
E2F
Rb
p53
Dano no DNA
Figura 1.7 Controle da hematopoese por fatores de crescimento. Os fatores agem em células que expressam o receptor correspondente.
A ligação de um fator de crescimento a seu receptor ativa as vias JAK/STAT, MAPK e fosfatidilinositol-3-quinase (PI3K) (ver Figura 15.2),
o que provoca ativação transcricional de genes específicos. E2F é um fator de transcrição necessário para a transição celular da fase G1
para a fase S. E2F é inibido pelo gene supressor de tumor Rb (retinoblastoma), o qual pode ser ativado indiretamente por p53. A síntese e
a degradação de diversas ciclinas estimulam a célula a passar pelas diferentes fases do ciclo celular. Os fatores de crescimento também
podem suprimir a apoptose pela ativação de AKT (proteína-quinase B).
Domínio de
transativação
Domínio de
ligação com DNA
Amplificador de
sequência de DNA
RNA-polimerase
+
fatores acessórios
Caixa de
sequência
TATA (promotor)
Transcrição
Gene
estrutural
Figura 1.8 Modelo para controle de expressão gênica por um fator de transcrição. O domínio de ligação com DNA de um fator de transcrição liga uma sequência amplificadora específica adjacente a um gene estrutural. O domínio de transativação, então, liga uma molécula de
RNA-polimerase, aumentando sua ligação com a TATA box. A RNA-polimerase inicia a transcrição do gene estrutural para formar mRNA.
A translação do mRNA pelo ribossomo gera a proteína codificada pelo gene.
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8 / Capítulo 1: Hematopoese
de transcrição (STAT) da família dos fatores de transcrição.
A consequência é a dimerização e a translocação desses, do
citoplasma para o núcleo, através da membrana nuclear. Dentro do núcleo, dímeros STAT ativam a transcrição de genes
específicos. Um modelo para o controle da expressão gênica
por um fator de transcrição é mostrado na Figura 1.8. A importância clínica dessa via foi comprovada pelo achado de
uma mutação que ativa o gene JAK2 como causa da policitemia vera (ver p. 166).
JAK também pode ativar a via MAPK, que é regulada por
RAS e controla a proliferação. Quinases PI3 fosforilam lipídios do inositol, os quais têm um amplo espectro de efeitos
em sequência, incluindo ativação de AKT, que causa bloqueio
de apoptose e outras ações (Figura 1.7; ver Figura 15.2). Domínios diferentes da proteína receptora intracelular podem
sinalizar para diferentes processos (p. ex.; proliferação ou supressão de apoptose) mediados por fatores de crescimento.
Um segundo grupo, menor, de fatores de crescimento, incluindo SCF, FLT-3L e M-CSF (Tabela 1.3), liga-se a receptores que têm um domínio extracelular semelhante ao das imunoglobulinas, ligado por uma ponte transmembrana a um
domínio tirosinoquinase citoplásmico. A ligação de fatores
de crescimento resulta na dimerização desses receptores e na
consequente ativação do domínio de tirosinoquinase. A fosforilação de resíduos de tirosina no próprio receptor gera sítios
de ligação para proteínas sinalizadoras que iniciam complexas
cascatas de eventos bioquímicos, resultando em alterações na
expressão gênica, na proliferação celular e na prevenção de
apoptose.
Moléculas de adesão
Uma grande família de moléculas de glicoproteínas, chamadas de moléculas de adesão, medeia a ligação de células
precursoras da medula, leucócitos e plaquetas a vários componentes da matriz extracelular, ao endotélio, a outras superfícies e umas às outras. As moléculas de adesão na superfície
de leucócitos são denominadas receptores e interagem com
moléculas (chamadas de ligantes) na superfície de células-alvo
potenciais, como, por exemplo, o endotélio. As moléculas de
adesão são importantes no desenvolvimento e na manutenção
das respostas inflamatória e imunológica, e nas interações de
plaquetas e leucócitos com a parede dos vasos.
O padrão de expressão das moléculas de adesão em células tumorais pode determinar seu modo de disseminação
e sua localização tecidual (p. ex., o padrão de metástases de
células carcinomatosas e o padrão folicular ou difuso de células de linfomas). As moléculas de adesão também podem
determinar que as células circulem na corrente sanguínea ou
permaneçam fixas no tecido. Há, também, a possibilidade de
determinarem parcialmente a suscetibilidade de células tumorais às defesas imunológicas do organismo.
O ciclo celular
O ciclo de divisão celular, geralmente designado simplesmente
como ciclo celular, é um processo complexo que se situa no
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centro da hematopoese. A desregulação da proliferação celular
também é a chave do desenvolvimento de neoplasias malignas.
A duração do ciclo celular varia de tecido para tecido, mas os
princípios básicos são comuns a todos. O ciclo é dividido em
uma fase mitótica ( fase M), durante a qual a célula se divide
fisicamente, e uma interfase, durante a qual os cromossomos
se duplicam e a célula cresce antes da divisão (Figura 1.7).
A fase M é subdividida em mitose, na qual se divide o núcleo,
e citocinese, em que ocorre a fissão celular.
A interfase é dividida em três estágios principais: fase G1,
na qual a célula começa a orientar-se no sentido da replicação;
fase S, durante a qual o conteúdo de DNA é duplicado e os
cromossomos se replicam; e fase G2, na qual as organelas são
copiadas, aumentando o volume citoplasmático. Se as células
repousarem antes da divisão, elas entram em um estágio G0,
em que podem permanecer por longos períodos. O número
de células em cada estágio do ciclo pode ser avaliado pela exposição da célula a um agente químico ou a um marcador
radioativo que se incorpore ao DNA recém-formado ou por
citometria em fluxo.
O ciclo celular é controlado em dois checkpoints, que
agem como freios para coordenar o processo de divisão no fim
das fases G1 e G2. Duas classes principais de moléculas controlam esses checkpoints, as proteinoquinases ciclina-dependentes (Cdk), que fosforilam alvos proteicos em sequência,
e as ciclinas, que se ligam às Cdks e regulam sua atividade.
Um exemplo da importância desses sistemas é demonstrado
pelo linfoma de células do manto que resulta da ativação
constitucional da ciclina D1 como resultado de uma translocação cromossômica (ver p. 223).
Fatores de transcrição
Fatores de transcrição regulam a expressão gênica pelo controle da transcrição de genes específicos ou de famílias de genes (Figura 1.8). Eles contêm ao menos dois domínios: um
domínio de ligação ao DNA, como um zíper de leuquina ou
hélice-alça-hélice, que se liga a uma sequência específica do
DNA, e um domínio de ativação, que contribui para a montagem do complexo de transcrição em um gene promotor.
Mutação, deleção ou translocação de fatores de transcrição
são a causa subjacente de muitos casos de neoplasias hematológicas (ver Capítulo 11).
Epigenética
Diz respeito a alterações no DNA e na cromatina que afetam
a expressão de outros genes, não relacionados aos que afetam
a sequência de DNA.
O DNA é enrolado ao redor de histonas, um grupo de
proteínas nucleares especializadas. Esse complexo – cromatina – é firmemente compactado. Para que o código do DNA
possa ser lido, os fatores de transcrição e outras proteínas precisam ligar-se fisicamente ao DNA. As histonas são guardiãs
desse acesso e, assim, da expressão dos genes. As histonas podem ser modificadas por metilação, acetilação e fosforilação,
que podem ocasionar aumento ou diminuição da expressão
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Capítulo 1: Hematopoese / 9
de genes e, assim, alterar o fenótipo da célula. A epigenética
também diz respeito a alterações no próprio DNA, como metilação, que regula a expressão genética em tecidos normais e
tumorais. A metilação de resíduos de citosina para metilcitosina resulta em inibição da transcrição de genes. Os genes
DNMT 3A e B estão envolvidos na metilação, e TET 1,2,3
e IDH1 e 2 na hidroxilação com consequente ruptura da
metilcitosina e restauração da expressão gênica anterior (ver
Figura 16.1). Esses genes estão frequentemente mutados nas
neoplasias mieloides (ver Capítulos 13, 15 e 16).
Apoptose
A apoptose (morte celular programada) é um processo regulado de morte celular fisiológica pelo qual células individuais são estimuladas a ativar proteínas intracelulares que as
levam à própria morte. Morfologicamente, é caracterizada
por encolhimento celular, condensação da cromatina nuclear, fragmentação do núcleo e quebra do DNA em sítios
internucleossômicos. É um processo importante de manutenção da homeostasia tecidual na hematopoese e no desenvolvimento dos linfócitos.
A apoptose resulta da ação de cisteínas-protease intracelulares, denominadas caspases, que são ativadas depois da
clivagem e levam à digestão de DNA por endonuclease e desintegração do esqueleto celular (Figura 1.9). Há duas vias
principais pelas quais as caspases são ativadas. A primeira é a
sinalização por meio de proteínas da membrana, como Fas ou
receptor de TNF, via seu domínio de morte intracelular. Um
exemplo desse mecanismo é mostrado por células T citotóxicas ativadas, expressando ligante Fas que induz apoptose em
células-alvo. A segunda via faz-se pela liberação de citocromo
c das mitocôndrias. O citocromo c liga-se à APAF-1 que, então, ativa as caspases. O dano ao DNA induzido por irradiação ou por quimioterapia pode agir por essa via. A proteína
p53 tem um papel importante em “sentir” quando há dano
ao DNA. Ela ativa a apoptose, aumentando o nível celular de
BAX, que estimula a liberação de citocromo c (Figura 1.9).
P53 também suprime o ciclo celular para impedir que a célula
lesada se divida (Figura 1.7). O nível celular de p53 é rigidamente controlado por uma segunda proteína, a MDM2.
Depois da morte, as células apoptóticas expõem moléculas
que levam à ingestão por macrófagos.
Assim como as moléculas que favorecem a apoptose, há
várias proteínas intracelulares que protegem as células contra
a apoptose. O exemplo mais bem-caracterizado é a BLC-2,
protótipo de uma família de proteínas relacionadas, algumas
das quais são antiapoptóticas, e outras, como a BAX, são
pró-apoptóticas. A proporção intracelular de BAX e BCL-2
determina a suscetibilidade relativa das células à apoptose
(p. ex., determina a sobrevida de plaquetas) e pode agir pela
regulação da liberação de citocromo c pelas mitocôndrias.
Muitas das alterações genéticas associadas a doenças malignas diminuem a velocidade de apoptose e prolongam a sobrevida celular. O exemplo mais claro é a translocação do gene
Fator de morte,
p. ex., ligante Fas
APOPTOSE
Caspases
Liberação de
citocromo c
Inibe
Domínio
de morte
Procaspases
Proteína
BAX aumentada
BCL-2
BCL-2
aumentada
Fator de sobrevivência,
p. ex., fator de crescimento
p53
Expressão
do gene BAX
Dano
ao DNA
Drogas
citotóxicas
Radiação
Figura 1.9 Representação da apoptose. A apoptose é iniciada via dois estímulos principais: (i) sinal por meio de receptores da membrana
celular, como receptor de Fas ou fator de necrose tumoral (TNF), ou (ii) liberação de citocromo c da mitocôndria. Os receptores de membrana
sinalizam apoptose por um domínio intracelular de morte levando à ativação de caspases que digerem DNA. O citocromo c liga-se à proteína
citoplasmática Apaf-1, levando à ativação de caspases. A relação intracelular de pró-apoptóticos (p. ex., BAX) e antiapoptóticos (p. ex., BCL-2)
da família BCL-2 pode influenciar a liberação de citocromo c. Fatores de crescimento aumentam o nível de BCL-2, inibindo a liberação de
citocromo c, ao passo que o dano de DNA, ativando a p53, aumenta o nível de BAX que, por sua vez, aumenta a liberação de citocromo c.
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10 / Capítulo 1: Hematopoese
RESUMO
da BCL-2 para o lócus da cadeia pesada de imunoglobulina
na translocação t(14; 18) no linfoma folicular (ver p. 222).
A superexpressão da proteína BCL-2 torna as células B malignas menos suscetíveis à apoptose. A apoptose é o destino normal da maioria das células B que são selecionadas nos centros
germinativos linfoides.
Várias translocações que levam a proteínas de fusão, como
t(9; 22), t(1; 14) e t(15; 17), também resultam em inibição
da apoptose (ver Capítulo 11). Além disso, genes que codificam proteínas envolvidas na mediação de apoptose quando
há dano ao DNA, como a p53 e a ATM, também sofrem
mutações frequentes que as inativam em doenças hematopoéticas malignas.
Necrose é a morte de células e de células adjacentes devido a isquemia, trauma químico ou hipertermia. As células
incham e há perda da integridade da membrana plasmática.
Em geral, há um infiltrado inflamatório em resposta à liberação dos conteúdos celulares. Autofagia é a digestão de
organelas celulares por lisossomos. Pode estar envolvida em
morte celular, porém, em algumas situações, também está
envolvida na manutenção da sobrevida celular por nutrientes reciclados.
QQ A hematopoese (formação das células sanguíneas)
QQ Moléculas de adesão são uma ampla família
origina-se de células-tronco pluripotentes na
medula óssea. Células-tronco dão origem a células
progenitoras que, após divisão e diferenciação,
formam eritrócitos, granulócitos (neutrófilos,
eosinófilos e basófilos), monócitos, plaquetas e
linfócitos B e T.
QQ O tecido hematopoético ocupa cerca de 50% do
espaço medular na medula óssea normal do adulto.
A hematopoese no adulto é confinada ao esqueleto
central, porém, em lactentes e crianças jovens, o
tecido hematopoético estende-se pelos ossos longos
dos membros superiores e inferiores.
QQ Células-tronco residem na medula óssea em nichos
formados por células do estroma e circulam no
sangue.
QQ Fatores de crescimento ligam-se a receptores
celulares específicos e produzem uma cascata de
eventos de fosforilação no núcleo celular. Fatores de
transcrição conduzem a mensagem aos genes que
devem ser ativados para estimular divisão celular,
diferenciação, atividade funcional ou suprimir a
apoptose.
de glicoproteínas que medeiam o acoplamento
de precursores mieloides, leucócitos maduros
e plaquetas à matriz extracelular, ao endotélio e
uns aos outros.
QQ Epigenética refere-se a alterações no DNA e
na cromatina que afetam a expressão de outros
genes que não fazem parte da sequência de DNA.
Modificação de histonas e metilação do DNA são
dois exemplos relevantes para a hematopoese
e para as neoplasias hematológicas.
QQ Fatores de transcrição são moléculas que se
ligam ao DNA e controlam a transcrição de genes
específicos ou de famílias de genes.
QQ Apoptose é um processo fisiológico de
morte celular decorrente da ativação de caspases.
A relação intracelular entre proteínas
pró-apoptóticas (p. ex., BAX) e proteínas
antiapoptóticas (p. ex., BCL-2) determina
a suscetibilidade da célula à apoptose.
Visite www.wileyessential.com/haematology
para testar seus conhecimentos neste capítulo.
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