Medula Óssea

Doutoranda: Luciene Terezina de Lima

Hemopoese

É a produção de células sanguineas.

Processo dinamico que requer o reabastecimento de mais de 7x109 células (leucócitos, eritrócitos e plaquetas)/ Kg de massa corpórea/dia.

Diferenciação Auto

renovação

Homeostase do sistema hematopoiético

O balanço entre a auto renovação e o

comprometimento com outras linhagens é

controlado pela combinação de fatores intrínsecos das

células e outros mecanismos reguladores externos

A hierarquia da hemopoese humana

No ápice está a célula tronco hematopoética (HSC) responsável pela produção de todos os

tipos de células sanguíneas.

Células multipotentes

Células oligopotentes

Wang And Wagers .Nature Reviews | Molecular Cell Biology, 2011.

A hierarquia da hemopoese humana

CÉLULA TRONCO

CÉLULAS PROGENITORAS

CÉLULAS EM MATURAÇÃO

CÉLULAS COMPROMETIDAS

CÉLULAS MADURAS HEMÁCIAS

PLAQUETAS LEUCÓCITOS

PRIMAVERA BORELLI

Diferenciação e maturação e celular

células jovens (imaturas) BLASTOS

diferenciação citoplasmática

variações qualitativas no fenótipo molecular em decorrência a síntese de novos produtos

Variações na expressão gênica – novas PTN, novas estruturas.

Maturação células sanguíneas

variações quantitativas do fenótipo celular ou de proteínas constituintes e que permitem a competência funcional da célula

maturação nuclear

redução do tamanho celular

A- Com a diferenciação as células perdem a capacidade de auto-renovação.

B - Uma única célula tronco produz, depois múltiplas divisões, 106 células maduras

Elvira Maria Guerra Shinohara

Stem Cell Célula diferenciada

Auto renovação

Diferenciação

Stem Cells

Tipos de células tronco

Totipotentes ou embrionárias - São as que conseguem se diferenciar em todos os 216 tecidos (inclusive a placenta e anexos embrionários) que formam o corpo humano.

Pluripotentes ou multipotentes - São as que conseguem se diferenciar em quase todos os tecidos humanos, menos placenta e anexos embrionários.

Oligopotentes - Aquelas que conseguem diferenciar-se em poucos tecidos.

Unipotentes - As que conseguem diferenciar-se em um único tecido.

Localização das HSCs no adulto

A hematopoiese se torna restrita a partir da terceira década de vida ao esqueto axial e as porções de metáfises dos ossos longos

Dois tipos de HSCs: quiescentes e em divisão

Suda, Arai e Hitao, trends in imunollogy, 2005

Nicho

Termo cunhado em 1970s por Schofield

HSCs: contato íntimo com o osso

capacidade de proliferação ilimitada

inibição da maturação das HSCs

Inclui: tipos específicos de células, moléculas solúveis, cascatas

de sinalização bem como fatores físicos: fluxo sanguíneo,

tensão de O2 e temperatura.

Nicho hematopoiético

Microambiente celular e

molecular

Quiescência

Auto renovação

Diferenciação

Resposta ao stress

Composição do nicho hematopoiético

Composto por:

HSCs e células acessórias: células estromais (Macrófagos, Fibroblastos, Células reticulares, Adipócitos e Células endoteliais)

Matriz extracelular: Fibronectina, Hemonectina, Laminina, Colágeno, Proteoglicanos (mucopolissacarídeos ácidos, i.e., condroitina, heparana)

Dividido em:

Zona osteoblástica

Zona vascular (sinusóides)

Células estromais

Nicho hematopoiético

Células hematopoiéticas indiferenciadas estão localizadas próximas à superfície endosteal do osso enquanto células mais diferenciadas se movem a caminho do eixo central da medula óssea .

Ehninger and Trumpp, 2011

Moléculas de adesão

São responsáveis pela ligação dos diversos tipos celulares entre si e à matriz extracelular

São moléculas de adesão:

Superfamília das imunoglobulinas

Selectinas

Integrinas

Papel das moléculas de adesão

Envolvidas na mobilização e interação das células estromais com as HSC.

Outras moléculas podem ser responsáveis: activated leucocyte cell

adhesion molecule (ALCAM) e osteopontina são expressas pelos

osteoblastos e podem ser responsáveis pela interação HSC-osteoblasto.

HSC expressam integrinas e α4β1(VLA-4) e α5β1 (VLA-5) que se ligam a

fibronectina e promovem a adesão as células estromais da MO.

Moléculas de adesão:

Wilson and Trumpp, Nature Reviews | Immunology , 2006.

Nicho osteoblástico

Osteoblastos são elementos cruciais no nicho hematopoiético.

São derivadas de células tronco mesenquimais.

Responsável pela sobrevivência e diferenciação da HSC.

Secreta o receptor ativador de NFkB, G-CSF, GM-CSF, IL6, N-caderina, osteopontina.

N caderina e b1 integrina: crucial na interação HSC e osteoblastos

Secretam CXCL12: quimiotaxia, homing, sobrevivência e retenção das células da MO. Se liga a CXCR4 das HSCs o que é determinante para o estabelecimento das células na MO

CXCR4 não está nas quiescentes.

Nicho osteoblástico

Comunicação com o nicho vascular

Osteoblasto ---------------------- Célula endotelial

Angiopoetina------------- TIE2

Promove angiogênese Diminui a permeabilidade vascular

VEGF

Nicho vascular:

HSC e células endoteliais são derivadas do mesmo progenitor:

hemangioblastos.

Ambas expressam: CD31, CD34, CD133, FLk1 (receptor para o fator

de crescimento endotelial vascular (VEGF)).

VEGF é o principal regulador da formação de vasos sanguíneos e

hematopoese

Local para mobilização da stem cell ou proliferação e diferenciação.

Suprimento de o2 e nutrição.

Interação mediada por SDF1 de progenitores megacaricociticos com

as células endoteliais dos sinusoides promove a produção de plaquetas

Nicho vascular Delimitado por células endoteliais e cobertos células reticulares adventícias em 60% do sua superfície abluminal; as paredes dos sinusóides são atravessadas por células hematopoiéticas em ambas as direções (sangue para medula e vice versa).

Moore. Nature Medicine 18, 1613–1614 (2012)

Citocinas

Citocinas

Interleucina 3 (IL-3)

Produzida pelas células T (Th1 and Th2)

Se liga a Receptores IL-3 das células progenitoras

Mantém as stem cells e progenitores indiferenciados

Induz a proliferação de células

Não parece induzir a diferenciação

Citocinas

Stem Cell Factor

Produzido pelas células estromais

Se liga ao c-kit dos progenitores

Mantém as stem cells e progenitores indiferenciados

Induz a proliferação de células

Não parece induzir a diferenciação

NICHO VASCULAR EXERCE PAPEL IMPORTANTE NO SUPORTE ÀS HSCS Stem cell factor (SCF): produzido predominantemente por células endoteliais e perivasculares

Perry and Li. The EMBO Journal (2012) 31, 1060–1061

Citocinas

GM-CSF

Estimula as divisões mitóticas finais e a maturação celular terminal dos progenitores hematopéticos diferenciados

Regulam a atividade funcional das células maduras

Citocinas

Fatores importantes para progenitores tardios

eritropoetina (EPO)

Requerida para diferenciação da série vermelha

GM-CSF

Ação em precursores de granulócitos e monócitos

G-CSF

Ação em precursores de granulócitos

M-CSF

Ação em precursores de monocito e macrofago

Tensão de O2

Cálcio

Quimioatrativo para as HSCs

Experimentos em que deletaram o receptor de cálcio das HSCs : não alojaram adequadamente e diminuiu a celularidade

Osteoclastos são os primeiros liberadores de cálcio.

PTH: regula a mobilização das HSCs e a recuperação da hemopoese pós transplante.

Mobilização das células tronco

Wilson and Trumpp, Nature Reviews | Immunology , 2006.

Questões

1. Qual a importância das células tronco hematopoéticas e células tronco

mesenquimais?

2. Qual o papel dos osteoblastos no nicho hematopoético