PROCESO DE LA LEUCOPOYESIS PDF

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Explicacion acerca del proceso de la leucopoyesis y su implicacion en el cuidado del organismo...

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Realizado Por: Luifa

Leucopoyesis Objetivos •Describir el proceso de formación de células leucocitarias. •Definir las diferencias en cada una de sus etapas y su relación funcional. •Describir los reguladores del proceso y analizar su función en las diferentes etapas.

Estas son células que son protagonistas de este proceso, se puede notar que son neutrófilos, unas células bandas del cayado, los monocitos, eosinófilos y basófilos. ●

Se puede notar que los neutrófilos son células multilobuladas con presencia de gránulos en su citoplasma. Tradicionalmente se han clasificado como perteneciente a la familia polimorfonucleares que incluye a los eosinófilos y a los basófilos.

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Los eosinófilos presentan una serie de gránulos acidófilos que los caracteriza y se ven en microscopía de H&E por su gran afinidad a los tintes ácidos (color rojo) comparado con lo que se observa en la parte neutrofilia, otra característica de los eosinófilos es que tienen núcleos bilobulados.

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Por parte del basófilo como se puede observar, es tanta la abundancia de los gránulos básicos que literalmente obstruyen la visión del núcleo bilobulado que caracteriza al basófilo.

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Por otro lado, los monocitos generalmente no tienen lóbulos, simplemente se caracterizan por un solo núcleo con una ligera cantidad de citoplasma un poco más añadido cuando se compara con respeto a los linfocitos, el tinte de citoplasma es ligeramente azul comparado con los demás.

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¿Cómo se logra diferenciar a partir de una célula totipotencial todas estas líneas celulares y cuáles son los mecanismos que conllevan a que se presente tal diferenciación? Primero hay que ver el escenario en donde ocurre este proceso, en niños y adultos a nivel de la médula ósea, en los niños y jóvenes básicamente los sitios donde usualmente se pueden producir estos procesos hematopoyéticos está más que todo asociados a huesos largos y planos, pero en adultos los huesos largos pierden la característica de poder producir las diferentes líneas y más que todos los procesos hematopoyéticos comienzan asociarse más a los huesos planos. Pero independientemente de que la microestructura y el microambiente qué ocurre al nivel de la médula ósea rápidamente permite ver un patrón común y característico en cada uno de esos escenarios.

Se aprecia presencia de vasos sanguíneos, arteriolas y sinusoides claramente tapizados por células endoteliales y alrededor de cada uno de esos vasos sanguíneos podemos encontrar la presencia de unas células que cubre al vaso sanguíneo que han venido a denominarse células reticulares que expresan abundante cantidad de quimiocina CXCR14. Aquí se tiene la presencia de unas células reticulares que tienen abundancia en una quimiocina que se llama CXCL12, esta quimiocina es importante porque va a ser la responsable de dos características esenciales del microambiente que sustenta a la hematopoyesis: 1.

El ciclado lento y la quiescencia de la célula hematopoyética de larga vida (largo plazo).

Las células hematopoyéticas de largo plazo son células que ciclan entre 4 y 5 veces a lo largo de toda su vida, osea no es un ciclado rápido, el hecho de ser células totipotenciales

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lo que les permite tener suficiente banco de reserva para que a medida de que ellas vayan ciclandose va iniciándose entonces los procesos de de mantenimiento de ese banco y en ciclados ulteriores procesos de diferenciación de las otras líneas celulares. Si el ciclado no se hace lento, sino que se hace rápido, ese ciclado rápido conlleva a un agotamiento de la reserva de las células totipotenciales, por esa razón es importante el mantenimiento de esas díadas de CXCL12- CXCR4 para permitir que precisamente se lleve ese ciclado lento y parsimonioso de estas células totipotenciales. Además todas las células inmaduras del sistema e inclusive de algunas células en sus primeros estadios de madurez ya una vez diferenciadas presentan todavía esas diadas CXCL12- CXCR4 porque permite el anclaje de esas células y el mantenimiento de ellas dentro de la médula ósea, solamente salen de la médula ósea cuando los niveles de CXCR4 disminuye sustancialmente y se “libera el freno, el amarre” y permite que estas células salgan de su microambiente de médula ósea hacia el sistema circulatorio. Además de la diada CXCL12- CXCR4 también existe la participación de otro factor de crecimiento qué es el Factor Stem Cell qué es producido por células endoteliales y otro tipo de células CAR que en conjunto van a actuar sobre el receptor C-KIT y van a facilitar también (coordinado con las diadas CXCL12- CXCR4) el ciclado parsimonioso de las células totipotenciales de largo plazo. 9:07- Si se corta la diada CXCL12- CXCR4 va a permitir que las células totipotenciales salgan de la médula ósea y se dirijan a la sangre- 9:52. Entonces a medida que las células ciclan, existe también otro microambiente adicional de “sopa” de citoquinas, quimiocinas envuelta en la médula ósea, pero que va ciclando aleatoriamente,estas células algunas de ellas , una proporción de las células totipotenciales entran en diferenciación por eso es que el ciclo tiene que ser parsimonioso porque una vez que cicla demasiado rápido comienza a haber una fracción de ellas qué van a diferenciarse en las otras líneas celulares (van a madurar). Y ese proceso de maduración tiene un referente asociado a su control epigenético (control epigenético son aquellas modificaciones temporales o permanentes dependiendo el grado de ellas, qué se hace sobre residuos de citosina en el ADN o que se hacen sobre residuos de lisina de las histonas que van a facilitar la expresión o la represión génica). Entonces significa que se tiene un control epigenético qué es el que va a decir porque las células que están ciclando y entran en el proceso de diferenciación Van haciendo un cambio continuo hacia diferentes líneas celulares. EJEMPLO: Una enzima que se llama ADN metiltransferasa 1 qué va metilar los residuos de citosina de ciertos segmentos y trayectos del ADN qué van a regular la expresión de ciertos genes, tener una citosina metilada va a interferir con el ensamblaje de un complejo transcripcional (un complejo enzimático transcripcional). Entonces cuando se tienen muchos residuos de citosina metilados en un trayecto regulador, simplemente no se va a ensamblar la polimerasa qué va a transcribir la expresión de ese gen.

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Entonces la ADN metiltransferasa 1 explica porque las células totipotenciales de larga vida quedan Siempre dando vueltas, porque quienes van hacer los genes que están metilados son los genes asociados a los segmentos de diferenciación.

Pero a medida que se va ciclando una célula cuando cicla y se divide mitóticamente se piensa que se divide a partes iguales, pero una célula queda con más y otra con poco, entonces la célula que queda con poco comienza a disminuir los niveles ADN metiltransferasa 1 y así comienza a desmetilarse las regiones asociadas con la diferenciación y por eso es que se observa de que comienza ya a haber diferenciación y comienza a aparecer el progenitor común mieloide pero pero si al nivel de metilación todavía sigue persistente y comienza a metilarse ciertas regiones correspondientes a la línea mieloide común entonces comienza a aparecer el progenitor común linfoide. Esta línea mieloide común luego en ese momento comienza expresarse otras ADN metiltransferasas que ahora se llaman 3a y 3b las cuales se asocian con un factor de transcripción que se llama PU.1 y la coincidencia de ese factor de transcripción con esa ADN metiltransferasa 3a y 3b hace que se asocien los dos y el PU.1 los va a llevar a dónde se requiere ser metilado, va metilar a todo lo que tiene que ver con la línea linfoide dejando el camino expedido para generar el Progenitor granulocítico monocítico. Entonces como el aumento de la metilación de ciertas regiones génicas asociadas a ADN metiltransferasas 3a y 3b en asociación con factor de transcripción PU.1 va a generar la aparición de la Progenitora granulocítica monocítica, en ese momento comienza expresarse en buen nivel, una dioxigenasa que se llama TET2 y esa dioxigenasa lo que va a hacer es inducir hidroxilaciones de la metilación de los residuos de citosina de ciertas regiones de ADN y resulta de que el sistema de ADN (celular) reconoce la hidroximetilcitosina como si fuera un error y entonces quita ese hidroximetilcitosina y le coloca una citocina no metilada, entonces ahí cambia de una región metilada a una región desmetilada (no metilada). Y esas regiones no metiladas están abiertas a ser transcritas. Entonces cuando eso ocurre, en ese momento, de un progenitor granulocítico macrófago se producen granulocitos.

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Si el nivel de metilación a medida que éstas células van ciclando se mantiene, entonces se obtienen monocitos y ciertos monocitos luego van a tejido y en el tejido reciben una serie de información de ciertas citoquinas que van actuar sobre ellos, va a dar la oportunidad de que ellos se van a diferenciar en dos líneas celulares, células dendríticas y macrófagos pero dependiendo básicamente también de la desmetilación de ciertos genes asociados a esas células de terminación final. El control epigenético va a guiar qué es lo que se va a generar.

Experimento con ratón, un ratón que no expresa buena cantidad de ADN metiltransferasa 1 (qué está asociada al mantenimiento de las células hematopoyéticas y no permite su diferenciación) ¿Qué sucede cuando se tiene bajos niveles de ADN metiltransferasa 1? La célula se va a diferenciar a progenitora mieloide común. Ahora en el segundo ratón, donde está doblemente deficiente para expresión de ADN metiltransferasa 3a y 3b (que asisten a la diferenciación) cuando no se expresa, queda Atrapado el conjunto de células a ser consistentemente stem hematopoyéticas, células madres hematopoyéticas, no diferencian y quedan ciclando eternamente en esta línea. Asociado el control epigenético es importante tener en cuenta los factores de transcripción presentes en cada una de esas etapas entonces:

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¿Cuáles son los factores de transcripción asociados a la expansión y mantenimiento de las células madre hematopoyéticas? son Ikaros y RUNX1 son factores de transcripción asociados que mantienen eso pero ¿Cuáles son los factores de transcripción que están asociados a la diferenciación de la línea mieloide? PU.1 y una vez que aparece y coordina con el ADN metiltransferasa 3a y 3b, y es lo que va a facilitar el splicing en el programa transcripcional asociado de cada una de esas líneas de diferenciación.

23:28 ejemplo del monocito (MAFB + PU.1 inducen monocito a macrofago)(MAFB asociado a fibrosarcoma) - 27:00

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El esquema a nivel de la línea mielocitica, está él mieloblasto, esta promielocito, está el mielocito, está el metamielocito y está la célula terminal madura y rápidamente se observan que los neutrófilos, los eosinófilos y los basófilos tienen gránulos y tienen núcleo multilobulado se dice que deben pertenecer al mismo tronco y cuando se hace el estudio de unidades formadoras de colonias y se analiza, se encuentra simultáneamente la presencia de neutrófilos, eosinófilos, basófilos y a veces monocitos (por eso se llaman progenitores granulocíticos monocíticos) pero la mejor forma de seguir a la línea es estudiar el factor de transcripción asociado a la célula como tal, y además del PU.1 y además de la proteína que une al Enhancer (Potenciador) de una caja de nucleótidos que es el CCAAT, además de estos dos, existe un factor de transcripción que se había visto asociado a la línea granulocítica, a la línea polimorfonuclear y este es el marcador GATA-1,el factor de transcripción GATA-1. Entonces ese factor de transcripción GATA-1, 29:00- experimento la expresión de GATA-1 en los neutrófilos no es positiva, es negativa, es decir que los neutrófilos son familia de los monocitos qué de los eosinófilos y basófilos. 30:30. Comenzó a describirse a las células acorde a la expresión de GATA-1. Aquí se tiene la población GATA-1 positivo que está asociada la línea megacariocítica y está asociada a ciertas poblaciones de granulocitos y monocitos aparentemente. Se tiene GATA-1 negativa está asociada la población linfoide y a ciertas poblaciones de granulocitos monocíticos y se tiene los precursores linfoides comunes. Entonces se tiene aquí a la GATA-1 positivas y se vio en qué se diferencian y se tiene la GATA-1 negativas y se estudió en qué se diferenciaba y resulta que los precursores asociados al GATA-1 negativo se diferenciaban en neutrófilos y monocitos y los que eran GATA-1 positivos se diferenciaban en polimorfonucleares que luego derivan a eosinófilos, basófilos y macrocitos, eso llevó a la

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conclusión básica, donde se tiene una célula totipotencial que luego muy temprano va a diferenciarse en dos líneas GATA-1 positivo y el Flt3 positivo. ●

Los de GATA-1 positivo muy temprano luego se dividen en la línea megacariocítica eritrocítica (la que va a producir las plaqueta y los eritrocitos) y luego van a diferenciarse en la línea precursora qué va a ser la precursora de eosinófilos y de basófilos y de células mastociticas, los GATA-1 positivo.

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Mientras lo que son GATA-1 negativo, Flt3 positivo luego se diferencia en dos líneas: precursores linfoides comunes y en GATA-1 negativo qué va a dar origen a neutrófilos y monocitos, entonces los neutrófilos por apariencia eran polimorfonucleares pero resulta que los neutrófilos son más familia de los monocitos qué de los eosinófilos.

Entonces los eosinófilos y los basófilos por su expresión temprana de GATA-1 son más familia de los megacariocitos y de los eritrocitos, distante a lo que tiene que ver con los neutrófilos y monocitos.

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Aquí está descrito claramente las características de cada una de estas células, se tienen las diferentes líneas: promielocitos, mielocitos, metamielocitos y células terminales, cada una de ellas tiene características, POR EJEMPLO: La aparición de gránulos azulófilos aparece en la línea promielocítica y la aparición de gránulos específicos aparece en la línea de los mielocitos, independientemente si es neutrófilos, basófilos o eosinófilos. (Importante realizar clasificación). Entonces lo que se ha venido es a etiquetar a cada uno de sus células de acuerdo a la expresión de ciertas moléculas y poder así definir que cuando parece una leucemia se define no tanto por su característica microscópica sino por la expresión de ciertos marcadores en su membrana y el comportamiento de ciertos factores de transcripción en su interior.

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Así se puede observar que la célula hematopoyética de larga duración empieza predominantemente c-KIT qué es el receptor del factor stem cell y Sca-1 que las células hematopoyéticas de corta duración comienzan a tener c-KIT, Sca-1 y comienza a aparecer CD34 positivo, que los progenitores multipotentes de múltiples líneas no solo tienen c-KIT, Sca-1 sino que comienzan a tener Flt3 Y CD34 y luego se dividen en dos líneas: mieloide común y linfoide común y eso va a ver la característica de expresión de otros marcadores distintos. EJEMPLO: 38:05-38:55 Hay mezclas, como son células que vienen de un mismo tronco de pronto comienzan a haber células que expresan simultáneamente cómo tiene un proceso de regulación tan expansivo van a haber células que van a expresar tanto marcadores mieloides como marcadores linfoides, el tratamiento dependerá de que exprese más.

En la línea asociada a neutrófilos, se observa la célula stem hematopoyética, mieloide común, precursora granulocítica monocítica, mieloblasto,promielocito, mielocito (estas pertenecen al pool mitótico, luego viene metamielocito, banda y neutrófilo (pertenece al pool de maduración). La leucemia no está asociada necesariamente al pool mitótico porque los tumores se pueden empezar en cualquier momento, en cualquier línea. Si aparece una mutación asociada a una célula metamielocitica que hace que comience a ciclar (tiene característica histológica de un metamielocito) pero está expandiéndose de manera incontrolada, entonces aquí se define que toda mutación o toda expansión

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descontrolada que se lleva a cabo en él pool mitótico, usualmente se denomina como plástica o aguda y todo aquello que se denomine posterior al pool mitótico se denomina (en el pool de maduración) leucemia crónica. Usualmente las agudas o blásticas tienden a ser más graves. Importante recordar que las células terminales necesitan que la línea de producción esté constantemente activa. Fibras nerviosas simpáticas que expresa señales adrenérgicas que actúan sobre receptores B adrenérgicos que se encuentra en las células K alrededor de la arteriola y lo que hace esta señal es bloquear la la secreción de CXCL12 circadianamente y si se disminuye su secreción de CXCL12 se libera las células hematopoyéticas y/o la célula madura que expresa se CXCR4. Entonces de esa manera circadianamente el sistema a cierto punto manda la señal adrenérgica y es como si fuera una infusión de células nuevas al sistema. Entonces miremos que también tenemos la línea eosinofílica y la línea basófila que si son emparentadas, entonces de esa célula GATA-1 positivo, de ser precursor granulocítico GATA-1 positivo qué va a dar origen a los eosinófilos y a los basófilos tiene que ver algo que permita distinguirse/diferenciarse, entonces lo que se ha visto para que se dé origen a los eosinófilos se requiere la presencia de interleuquina 5 y que las células gane la capacidad de reconocer la presencia de interleucina 5 a través del receptor propio de interleuquina 5.

Mientras que el basófilo usualmente gana esa característica gracias a la expresión de otro receptor para interleucina 3, aún cuando el receptor de interleucina 3-5 y factor estimulante de Colonia granulocito macrófago tiene la misma cadena Beta, qué es la cadena que va a traducir la señal a través de la activación de STAT 3, STAT 5 y otro STAT. Entonces eso

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significa que la presencia de interleucina 5 en el microambiente va a generar eosinófilos e interleucina 3, basófilos.

Aquí también está de más el hecho de más que reconocer interleuquina 5 se ha encontrado que se requiere el reconocimiento de una proteína Xbp1 que transcribe y el proceso de crecer crecer y que si no está presente Xbp1 no se va a dar la capacidad de generar eosinófilos. Cada uno de estos eventos está indicando El potencial de poder implicar tratamiento porque aquellas enfermedades que se caracterizan por tener eosinofilia asociada por ejemplo al desarrollo de asma o algún otro desorden de esta naturaleza Entonces el hecho de que uno pueda modular la expresión de interleuquina 5 o modular la expresión de xbp1 obviamente va a verse reflejado en una caída en la producción de eosinófilos.

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Porque todos estos conceptos que parecen áridos son tan emocionantes porque permiten oportunidades de tratamiento. Explicación del cuadro 48:37-50:01 es importante conocer los factores de transcripción, el control epigenético y como ellos se trabajan de la mano para conocer como unas células van derivando unas de las otras , si es un fenómeno parsimonioso o si tiene puntos de enclave de tomas de decisiones. Además de la descripción histológica la identificación molecular permite generar procesos de diferenciación y asociarse con identificación de desarrollo de cáncer....