Hemopoyesis
Hemopoyesis : proceso de formación de elementos sanguíneos: eritrocitos (eritropoyesis), leucocitos (leucopoyesis) y plaquetas (trombocitopoyesis).
En animales adultos, ocurre en la médula ósea roja, donde se forman glóbulos rojos, todos los glóbulos blancos granulares, monocitos, plaquetas, linfocitos B y precursores de linfocitos T. En el timo hay diferenciación de linfocitos T, en el bazo y en los ganglios linfáticos: diferenciación de linfocitos B y reproducción de linfocitos T.
Una célula ancestral común de todas las células sanguíneas es la célula madre sanguínea de la sangre, que es capaz de diferenciarse y puede dar lugar a cualquier elemento sanguíneo formativo y es capaz de auto mantenimiento prolongado. Cada célula madre hematopoyética, cuando se divide en dos células hijas, una de las cuales se incluye en el proceso de proliferación, y el segundo pasa a la continuación de la clase de células polipotentes. La diferenciación de la célula hematopoyética del tallo se produce bajo la influencia de factores humorales. Como resultado del desarrollo y la diferenciación, diferentes células adquieren características morfológicas y funcionales.
La eritropoyesis pasa en el tejido mieloide de la médula ósea. La esperanza de vida promedio de los eritrocitos es de 100-120 días. Se forma un día hasta 2 * 10 11 células.
Fig. Regulación de la eritropoyesis
La regulación de la eritropoyesis se lleva a cabo mediante eritropoyetinas formadas en los riñones. La eritropoyesis es estimulada por hormonas sexuales masculinas, tiroxina y catecolaminas. Para la formación de glóbulos rojos, se necesitan vitamina B 12 y ácido fólico, así como el factor interno de la hemopoyesis, que se forma en la membrana mucosa del estómago, hierro, cobre, cobalto, vitaminas. En condiciones normales, se produce una pequeña cantidad de eritropoyetina, que llega a las células cerebrales rojas e interactúa con los receptores de eritropoyetina, como resultado de lo cual cambia la concentración en la célula AMPc, lo que aumenta la síntesis de hemoglobina. La estimulación de la eritropoyesis también está influenciada por factores inespecíficos tales como ACTH, glucocorticoides, catecolaminas, andrógenos, y también en la activación del sistema nervioso simpático.
Los eritrocitos son destruidos por hemólisis intracelular por mononucleares en el bazo y dentro de los vasos.
La leucopoyesis ocurre en la médula ósea roja y en el tejido linfoide. Este proceso es estimulado por factores de crecimiento específicos, o leucopoyetinas, que afectan a ciertos predecesores. Las interleucinas desempeñan un papel importante en la leucopoyesis, lo que aumenta el crecimiento de basófilos y eosinófilos. La leucopoyesis también es estimulada por productos de descomposición de leucocitos y tejidos, microorganismos, toxinas.
La trombocitopoyesis está regulada por trombocitopoyetinas formadas en la médula ósea, el bazo, el hígado y las interleucinas. Gracias a las trombocitopoyetinas, se regula la relación óptima entre los procesos de destrucción y formación de plaquetas sanguíneas.
Hemocitopoyesis y su regulación
Hemocitopoyesis (hematopoyesis, hematopoyesis): un conjunto de procesos de transformación de células hemopoyéticas del tallo en diferentes tipos de células sanguíneas maduras (eritrocitos, eritropoyesis, leucocitos, leucocitosis y trombocitos, trombocitopoyesis) que aseguran su pérdida natural en el cuerpo.
Los conceptos modernos de la hemopoyesis, que incluyen formas de diferenciar las células hemopoyéticas del tallo pluripotentes, las citoquinas y hormonas más importantes que regulan los procesos de autorrenovación, proliferación y diferenciación de células madre pluripotentes en células sanguíneas maduras, se muestran en la Fig. 1.
Las células hematopoyéticas del tallo polipotente se encuentran en la médula ósea roja y son capaces de autorrenovarse. También pueden circular en la sangre fuera de la hematopoyesis. HSG de la médula ósea con diferenciación normal da lugar a todos los tipos de células sanguíneas maduras: eritrocitos, plaquetas, basófilos, eosinófilos, neutrófilos, monocitos, linfocitos B y T. Para mantener la composición celular de la sangre en el nivel adecuado, se generan diariamente en el cuerpo un promedio de 2.00 x 10 11 eritrocitos, 0.45 x 10 11 neutrófilos, 0.01 10 11 monocitos, 1.75 x 10 11 plaquetas. En las personas sanas, estos indicadores son bastante estables, aunque en condiciones de mayor necesidad (adaptación a gran altura, pérdida aguda de sangre, infección), los procesos de maduración de los predecesores de la médula ósea se están acelerando. La alta actividad proliferativa de las células hemopoyéticas del tallo está cubierta por la muerte fisiológica (apoptosis) de su progenie en exceso (en la médula ósea, el bazo u otros órganos) y, si es necesario, por sí mismos.
Fig. 1. Modelo jerárquico de hemocitopoyesis, que incluye vías de diferenciación y las citoquinas y hormonas más importantes que regulan la autorrenovación, proliferación y diferenciación de PGA a células sanguíneas maduras: células madre mieloides A (CFU-GEMM), precursoras de monocitos, granulocitos, plaquetas y eritrotsitov; B - células madre linfoides - precursor de linfocitos
Se estima que todos los días en el cuerpo humano se pierde (2-5) • 10 11 células sanguíneas, que se mezclan para la misma cantidad de células nuevas. Para cumplir con esta gran necesidad constante de un organismo en las células nuevas, la hemocitopoyesis no se detiene a lo largo de la vida. En promedio, una persona desarrolla en 70 años de vida (con un peso corporal de 70 kg): eritrocitos - 460 kg, granulocitos y monocitos - 5 400 kg, plaquetas - 40 kg, linfocitos - 275 kg. Por lo tanto, los tejidos hematopoyéticos se consideran como uno de los más activos mitóticamente.
Las ideas modernas sobre la hemocitopoyesis se basan en la teoría de células madre, cuyos fundamentos fueron establecidos por el hematólogo ruso AA. Maximov a principios del siglo XX. De acuerdo con esta teoría, todos los elementos de la sangre se derivan de una única (primaria) célula madre hematopoyética (hematopoyética) del tallo polipéptido (PSHC). Estas células son capaces de una autorenovación prolongada y, como resultado de la diferenciación, pueden dar lugar a cualquier germen de elementos sanguíneos formados (ver Figura 1) y al mismo tiempo preservar su viabilidad y propiedades.
Las células madre (SC) son células únicas que son capaces de autorrenovarse y diferenciarse no solo en las células sanguíneas, sino también en las células de otros tejidos. Por origen y fuente de formación y asignación de SC divididos en tres grupos: embrionario (embrión SC y tejidos fetales); regional o somático (SC de un organismo adulto); inducido (SC, obtenido como resultado de la reprogramación de células somáticas maduras). Por la capacidad de diferenciar, distingue a los toti, pluri-, multi y unipotentes SK. Totipotent SK (zygote) reproduce todos los órganos del embrión y las estructuras necesarias para su desarrollo (placenta y cordón umbilical). Pl Plipipotente puede ser una fuente de células derivadas de cualquiera de los tres prospectos embrionarios. Multi (poly) potent SC es capaz de formar células especializadas de varios tipos (por ejemplo, células sanguíneas, células hepáticas). Unipotent SC bajo condiciones ordinarias se diferencia en células especializadas de cierto tipo. Los SC embrionarios son pluripotentes, y los regionales son pluripotentes o unipotentes. La frecuencia de ocurrencia de PGA es un promedio de 1:10 000 células en la médula ósea roja y 1: 100 000 células en la sangre periférica. El SK pluripotente se puede obtener como resultado de la reprogramación de células somáticas de diversos tipos: fibroblastos, queratinocitos, melanocitos, leucocitos, células β pancreáticas y otros, que implican factores de transcripción de genes o microARN.
Todos los SC tienen varias propiedades comunes. Primero, no están diferenciados y no tienen componentes estructurales para realizar funciones especializadas. En segundo lugar, son capaces de proliferación con la formación de un gran número (decenas y cientos de miles) de células. En tercer lugar, son capaces de diferenciarse, es decir el proceso de especialización y la formación de células maduras (por ejemplo, glóbulos rojos, leucocitos y plaquetas). En cuarto lugar, son capaces de división asimétrica, cuando de cada SC se forman dos hijas, una de las cuales es idéntica a la matriz y sigue siendo un tallo (propiedad de autorrenovación del SC), y la otra se diferencia en células especializadas. Finalmente, en quinto lugar, SC puede migrar a los focos de daño y diferenciarse en formas maduras de células dañadas, lo que contribuye a la regeneración de los tejidos.
Hay dos períodos de hemocitopoyesis: embrionario, en el embrión y el feto y el posnatal, desde el momento del nacimiento hasta el final de la vida. La hematopoyesis embrionaria comienza en el saco vitelino, luego en el mesénquima precardial, desde la edad de 6 semanas pasa al hígado y desde la edad de 12 a 18 semanas en el bazo y la médula ósea roja. A partir de la edad de 10 semanas, comienza la formación de linfocitos T en el timo. Desde el momento del nacimiento, el órgano principal de la hemocitopoyesis se convierte gradualmente en médula ósea roja. Los focos hematopoyéticos se encuentran en un adulto en 206 huesos del esqueleto (esternón, costillas, vértebras, epífisis de huesos tubulares, etc.). En la médula ósea roja, se produce la autorregeneración del PSGC y la formación de una célula madre mieloide a partir de ellos, también llamada unidad formadora de colonias de granulocitos, eritrocitos, monocitos, megacariocitos (CFU-GEMM); célula madre linfoide. La célula madre poliloplopotente mieloide (CFU-GEMM) puede diferenciar: en células monopotentes intermitentes: los precursores de los eritrocitos, también llamados unidades de formación de estallidos (BOE-E), megacariocitos (CFU-Mgc); en células policoligopotentes comprometidas de granulocitos y monocitos (CFU-GM), que se diferencian en progenitores de granulocitos monopotentes (basófilos, neutrófilos, eosinófilos) (CFU-G) y precursores de monocitos (CFU-M). La célula madre linfoide es el precursor de los linfocitos T y B.
En la médula ósea roja de las células formadoras de colonias enumeradas, una serie de etapas intermedias forman regulocitos (precursores de eritrocitos), megacariocitos (¡de los cuales plaquetas!, I), granulocitos (neutrófilos, eosinófilos, basófilos), monocitos y linfocitos B. En el timo, el bazo, los ganglios linfáticos y el tejido linfoide asociado con el intestino (amígdalas, adenoides, placas de Peyer), se produce la formación y diferenciación de los linfocitos T y las células plasmáticas de los linfocitos B. En el bazo, también se producen procesos de captura y destrucción de células sanguíneas (principalmente eritrocitos y plaquetas) y sus fragmentos.
En la médula ósea roja de un humano, la hemocitopoyesis puede ocurrir solo bajo condiciones de un microambiente que induce hemocitopoiesina (GIM) normal. Varios elementos celulares que forman parte del estroma y el parénquima de la médula ósea están involucrados en la formación del GIM. Los GIM forman linfocitos T, macrófagos, fibroblastos, adipocitos, endoteliocitos vasculares del lecho microcirculatorio, componentes de la matriz extracelular y fibras nerviosas. Los elementos de SCM controlan la hemopoyesis tanto con la ayuda de las citocinas producidas por ellos, factores de crecimiento, y debido a los contactos directos con las células hematopoyéticas. Las estructuras de GIM fijan células madre y otras células progenitoras en ciertas áreas del tejido hematopoyético, les transfieren señales reguladoras y participan en su suministro metabólico.
La hemocitopoyesis está controlada por mecanismos complejos que pueden mantenerla relativamente constante, acelerar o inhibir, inhibir la proliferación y la diferenciación de las células, incluso antes del inicio de la apoptosis de las células precursoras comprometidas e incluso las PGAA individuales.
La regulación de la hematopoyesis es un cambio en la intensidad de la hemopoyesis de acuerdo con las necesidades cambiantes del organismo, llevado a cabo por su aceleración o inhibición.
Para la hemocitopoyesis de alto grado es necesario:
- recepción de información de señal (citocinas, hormonas, neurotransmisores) sobre el estado de la composición celular de la sangre y sus funciones;
- proporcionando este proceso con una cantidad suficiente de energía y sustancias plásticas, vitaminas, minerales macro y microelementos, agua. La regulación de la hemopoyesis se basa en el hecho de que todos los tipos de células sanguíneas adultas se forman a partir de las células madre hematopoyéticas de la médula ósea, y la diferenciación en diferentes tipos de células sanguíneas está determinada por la acción de moléculas de señalización locales y sistémicas en sus receptores.
El papel de la información de señalización externa para la proliferación y la apoptosis de los SGC se realiza mediante citocinas, hormonas, neurotransmisores y factores de microambiente. Entre ellos, se distinguen los factores temprano y tardío, multilineal y monolinear. Algunos estimulan la hemopoyesis, otros inhiben. El papel de los reguladores internos de la pluripotencia o la diferenciación de SC se juega por factores de transcripción que actúan en los núcleos de las células.
La especificidad de la influencia en las células hemopoyéticas del tallo generalmente se logra mediante la acción sobre ellas de no uno sino de varios factores a la vez. Los efectos de la acción de los factores se logran mediante la estimulación de receptores específicos de células hematopoyéticas, cuyo conjunto cambia en cada etapa de diferenciación de estas células.
Los factores de crecimiento temprano que contribuyen a la supervivencia, crecimiento, maduración y transformación del tallo y otras células progenitoras hematopoyéticas de varias líneas de células sanguíneas son el factor de células madre (FSK), IL-3, IL-6, GM-CSF, IL-1, IL- 4, IL-11, LIF.
El desarrollo y la diferenciación de las células sanguíneas predominantemente de una línea predeterminan los factores de crecimiento tardío: G-CSF, M-CSF, EPO, TPO, IL-5.
Los factores que inhiben la proliferación de células hematopoyéticas son el factor de crecimiento transformante (TRFβ), la proteína inflamatoria de macrófagos (MIP-1β), el factor de necrosis tumoral (TNFα), los interferones (IFN (3, IFNu), lactoferrina.
El efecto de las citocinas, factores de crecimiento, hormonas (eritropoyetina, hormona de crecimiento, etc.) sobre las células de los órganos hemonoéticos se realiza con mayor frecuencia solo mediante la estimulación de los receptores 1-TMS y menos 7-TMS de las membranas plasmáticas y menos a través de la estimulación de receptores intracelulares (glucocorticoides, T3 ITT 4 ).
Para el funcionamiento normal del tejido hematopoyético se requiere la ingesta de varias vitaminas y oligoelementos.
Vitaminas
La vitamina B12 y el ácido fólico son necesarios para la síntesis de nucleoproteínas, la maduración y la división celular. Para proteger contra la destrucción en el estómago y la absorción en el intestino delgado, la vitamina B 12 requiere glucoproteína (un factor interno de Kastla), que es producida por las células parietales del estómago. Si estas vitaminas son deficientes en alimentos o carecen de un factor interno de Kastla (por ejemplo, después de la extirpación quirúrgica del estómago), se desarrolla anemia macrocítica hipercromática en una persona, hipersegmentación de neutrófilos y una disminución en su producción, así como trombocitopenia. La vitamina B 6 es necesaria para la síntesis del tema. La vitamina C promueve el metabolismo (ácido de rodio y participa en el metabolismo del hierro. Las vitaminas E y PP protegen la membrana de los eritrocitos y el hemo de la oxidación. La vitamina B2 es necesaria para estimular los procesos redox en las células de la médula ósea.
Elementos de seguimiento
El hierro, el cobre y el cobalto son necesarios para la síntesis del dobladillo y la hemoglobina, la maduración de los eritroblastos y su diferenciación, la estimulación de la síntesis de eritropoyetina en los riñones y el hígado, el rendimiento de la función de transporte de gases de los eritrocitos. En condiciones de deficiencia, se desarrolla una anemia microcítica hipocrómica en el cuerpo. El selenio aumenta el efecto antioxidante de las vitaminas E y PP, y el zinc es necesario para el funcionamiento normal de la enzima anhidrasa carbónica.