HEMOPOESE. Elvira Guerra-Shinohara

Transcrição

1 HEMOPOESE Elvira Guerra-Shinohara

2 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

3 Lorenzi Manual de Hematologia Hemopoese Intra-útero Pós-nascimento

4 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

5 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

6 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)

7 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)

8 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

9 Formação de Cadeias Globinícas z Z 2 2 = Gower = Gower 2 Z 2 2 = Portland 2 2 = HbF 2 2 = HbA2 2 2 = HbA

10 Hemoglobinas fisiológicas humanas Período embrionário Z 2 E 2 Gower 1 α 2 E 2 Gower 2 Z 2 γ 2 Portland Período Fetal Principalmente HbF α 2 γ 2 HbF α 2 β 2 - HbA Pós-nascimento α 2 γ 2 HbF α 2 β 2 HbA α 2 δ 2 HbA 2

11 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

12 Formação dos orgãos Hematopoéticos AGM aorta-gonadal -mesonephros Hoffman e cols, 2001

13 Medula óssea crânio extremidades proximais dos ossos longos Esterno vértebras Principal orgão hematopoético após o nascimento Esqueleto axial Crista ilíaca Crianças apresentam medula óssea vermelha em praticamente todos os ossos ADULTOS Produção diária (por kg peso corporéo) de: 2,5 bilhões de eritrócitos 2,5 bilhões de plaquetas 1,0 bilhão de granulócitos

14 Hematopoese intra-utero e sitios medulares após o nascimento

15 Constituição da medula óssea Fonte: Rodak Hematology 2012

16 Esquema da circulação na medula óssea Fonte: Willians Hematology 2010

17 Distribuição das células hematopoéticas e adipócitos na medula óssea de um indivíduo adulto normal 50% células hematopoéticas 50% adipócitos Fonte: Rodak Hematology 2012

18 Celularidade em cortes histológicos de biópsia de medula óssea Normocelular Hipercelular Hipocelular Fonte: Iawata Atlas de doenças hematológicas, 1998

19 Número de células no aspirado de medula óssea (mielograma) Normocelular Hipocelular Hipercelular

20 Microambiente de medula óssea Células estromais Citocinas Matriz extracelular Células hematopoéticas Hoffbrand & Pettit, 2001

21 Células do estroma Macrófagos Fibroblastos Células reticulares Adipócitos Células endoteliais

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

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24 Características das células tronco Capacidade de: auto-renovação proliferação gerar diferentes tipos celulares regenerar o tecido após lesão

25 Célula pluripotente, totipotente, stem cell ou célula tronco Fonte: Lorenzi e cols., 2003

26 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: , 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

27 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

28 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

29 Célula tronco hematopoética (HSC) Marcadores da HSC: CD34+, CD38-, Lin- Quando próxima ao endosteo = quiescente Perto do sinusoide = ativa (proliferação ou diferenciação)

30 Doulatov et al., Cell Stem Cell 10, 2012

31 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

32 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

33 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)

34 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

35 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

36 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)

37 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

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39 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

40 A- Com a diferenciação as células perdem a capacidade de auto-renovação. B - Uma única célula tronco produz, depois múltiplas divisões, 10 6 células maduras Fonte:

41 Medula óssea Sangue periférico Órgãos linfóides Fonte: Greer e cols. Wintrobe s Clinical Hematology, 2004

42 HEMATOPOESE Células tronco Progenitores Precursores

43 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.

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45 MATURAÇÃO CELULAR células jovens (imaturas) BLASTOS Maturação células sanguíneas diferenciação citoplasmática maturação nuclear redução do tamanho celular

46 Células diferenciadas (precursoras) células especializadas morfologicamente podem ser diferenciadas por microscopia óptica constituem a maior parte das células da M.O.

47 Eritroblastos (medula óssea) Pró-eritroblastos Eritroblasto Basófilo Eritroblastos policromáticos Eritroblasto Ortocromático

48 Células da Medula Óssea Pró-eritroblasto Eritroblastos policromático plasmócito B promielócito A Eritroblasto basófilo Eritroblastos policromáticos A e B

49 Precursores de granulocíticos

50 Precursores de linfócitos Fonte: Hoffbrand & Pettit, Hematologia Clínica Ilustrada, 1991)

51 Precursores de monócitos

52 Precursores de plaquetas Megacariócito basófilo Megacariócito acidófilo

53 Expressão de Integrinas nas células sanguíneas Hoffbrand e cols, 2001

54 Receptores de adesão e seus ligantes HPC- hematopoetic progenitor cell HSC- hematopoetic stem cell Hoffman e cols, 2001

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56 Outros receptores de adesão

57 Selectinas

58 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.

59 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.)

60 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.