Anatomía y Fisiología sin límites

Desarrollo de Sangre

Las células madre hematopoyéticas residen en la médula ósea y tienen la capacidad única de diferenciarse en todos los tipos de células sanguíneas maduras.

Las células madre hematopoyéticas (HSC) residen en la médula ósea y tienen la capacidad única de dar lugar a todos los diferentes tipos de células sanguíneas maduras.

El papel de las HSC

Las HSC se renuevan automáticamente. Cuando proliferan, al menos algunas de sus células hijas permanecen como células HSC, por lo que el conjunto de células madre no se agota. Las otras hijas de células progenitoras mieloides y linfoides, pueden comprometerse con cualquiera de las vías de diferenciación alternativas que conducen a la producción de uno o más tipos específicos de células sanguíneas, pero no pueden renovarse por sí mismas. Este es uno de los procesos vitales en el cuerpo. El desarrollo de diferentes células sanguíneas de células hematopoyéticas a células maduras se denomina hematopoyesis.

Hematopoiesis: A comprehensive diagram showing the development of different blood cells from hematopoietic stem cell to mature cells.

Las células sanguíneas se dividen en tres linajes:

• Los eritrocitos son glóbulos rojos que transportan oxígeno derivados de progenitores mieloides comunes.
• Los linfocitos son la piedra angular del sistema inmunitario adaptativo. Comúnmente conocidos como glóbulos blancos, se derivan de progenitores linfoides comunes. El linaje linfoide está compuesto principalmente de células T y células B.
• Los mielocitos, que incluyen granulocitos, megacariocitos y macrófagos, se derivan de progenitores mieloides comunes y participan en funciones tan diversas como la inmunidad innata, la inmunidad adaptativa y la coagulación de la sangre.

Ubicaciones

En embriones en desarrollo, la formación de sangre se produce en agregados de células sanguíneas en el saco vitelino, llamados islas sanguíneas. A medida que avanza el desarrollo, la formación de sangre se produce en el bazo, el hígado y los ganglios linfáticos. Cuando la médula ósea se desarrolla, eventualmente asume la tarea de formar la mayoría de las células sanguíneas para todo el organismo. Sin embargo, la maduración, la activación y cierta proliferación de células linfoides se producen en órganos linfoides secundarios, como el bazo, el timo y los ganglios linfáticos. En los niños, la hematopoyesis se produce en la médula de los huesos largos, como el fémur y la tibia. En los adultos, se presenta principalmente en la pelvis, el cráneo, las vértebras y el esternón.

Maduración

A medida que una célula madre madura, experimenta cambios en la expresión génica que limitan los tipos de células en los que puede convertirse y la acercan a un tipo de célula específico. Estos cambios a menudo se pueden rastrear monitoreando la presencia de proteínas en la superficie de la célula. Cada cambio sucesivo acerca la célula al tipo de célula final y limita aún más su potencial para convertirse en un tipo de célula diferente.

Determinación

La determinación celular parece estar dictada por la ubicación de la diferenciación. Por ejemplo, el timo proporciona un entorno ideal para que los timocitos se diferencien en una variedad de células T funcionales. Para las células madre y otras células sanguíneas indiferenciadas en la médula ósea, las células sanguíneas se determinan de forma aleatoria según tipos celulares específicos. El microambiente hematopoyético prevalece sobre algunas de las células para sobrevivir y otras para realizar apoptosis y morir. Al regular este equilibrio entre tipos de células, la médula ósea puede alterar la cantidad de células diferentes que se producirán.

Factor de crecimiento hematopoyético

La producción de glóbulos rojos y blancos se regula con gran precisión en humanos sanos, y la producción de granulocitos aumenta rápidamente durante la infección. Los factores estimulantes de colonias (CSF) son glicoproteínas secretadas que se unen a proteínas receptoras en las superficies de las células madre hematopoyéticas, activando así las vías de señalización intracelular que pueden hacer que las células proliferen y se diferencien en un tipo específico de célula sanguínea.

La eritropoyetina es necesaria para que una célula progenitora mieloide se convierta en eritrocito. Por otro lado, la trombopoyetina hace que las células progenitoras mieloides se diferencien en megacariocitos, que producen plaquetas.

Desarrollo de la vasculatura

El desarrollo del sistema circulatorio se produce inicialmente por el proceso de vasculogénesis. La vasculogénesis es la formación de vasculatura temprana, establecida por factores genéticos. Las islas de sangre se forman en el saco vitelino de un embrión por diferenciación celular de hemangioblastos en células endoteliales. A continuación, el plexo capilar se forma a medida que las células endoteliales migran hacia afuera desde las islas sanguíneas y forman una red aleatoria de hebras continuas. Estas hebras se someten a un proceso llamado lumenización, el reordenamiento espontáneo de las células endoteliales de un cordón sólido a un tubo hueco. Los sistemas arteriales y venosos humanos se desarrollan a partir de diferentes áreas embrionarias. Mientras que el sistema arterial se desarrolla principalmente a partir de los arcos aórticos, el sistema venoso surge de tres venas bilaterales durante las semanas 4 a 8 de desarrollo humano.

Etapas del Desarrollo Vascular: La vasculatura en crecimiento en el embrión se resalta en naranja.

La angiogénesis también contribuye a la complejidad de la red inicial; las yemas endoteliales se forman por un proceso similar a la extrusión impulsado por la expresión del factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF). Estos brotes endoteliales crecen lejos del vaso progenitor para formar vasos hijos más pequeños que llegan a un nuevo territorio. La angiogénesis es generalmente responsable de colonizar los sistemas de órganos individuales con vasos sanguíneos, mientras que la vasculogénesis establece las tuberías iniciales de la red.