Medula Óssea Doutoranda: Luciene Terezina de Lima
Hemopoese É a produção de células sanguineas. Processo dinamico que requer o reabastecimento de mais de 7x10 9 células (leucócitos, eritrócitos e plaquetas)/ Kg de massa corpórea/dia. Homeostase do sistema hematopoiético Diferenciação Auto renovação 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 Células multipotentes Células oligopotentes No ápice está a célula tronco hematopoética (HSC) responsável pela produção de todos os tipos de células sanguíneas. Wang And Wagers.Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2011.
A hierarquia da hemopoese humana CÉLULA TRONCO CÉLULAS COMPROMETIDAS CÉLULAS PROGENITORAS CÉLULAS EM MATURAÇÃO 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, 10 6 células maduras Elvira Maria Guerra Shinohara
Stem Cells Auto renovação Diferenciação Stem Cell Célula diferenciada
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 O 2 e temperatura.
Nicho hematopoiético Quiescência Resposta ao stress Microambiente celular e molecular Auto renovação Diferenciação
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