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Hemocitopoese: célula-tronco, nicho medular e as vias eritroide e plaquetária

As células-tronco hematopoéticas da medula óssea, multipotentes, com autorrenovação e diferenciação multidirecional, dão origem às células do sangue; segundo a revisão do nicho, essas propriedades são reguladas pelo microambiente da medula, o nicho, que reúne células vizinhas associadas à CTH (perivasculares, endoteliais, adipócitos; o papel dos osteoblastos é incerto). Duas vias são seguidas até o produto final: a eritroide (BFU-E, CFU-E, eritroblastos, reticulócito, eritrócito, com a eritropoetina) e a megacariocítica (megacariócito, endomitose, proplaquetas, plaqueta, com a trombopoetina). Baseia-se em três revisões abertas; ficam de fora granulopoese, monopoese e linfopoese em detalhe, a árvore completa de progenitores, a hematopoese fetal (além da menção à origem das CTH), as vias de sinalização do nicho, o metabolismo do ferro (só a transferência de ferro pelo macrófago da ilha) e as anemias, e o nicho na leucemia e no transplante.

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Essential

  1. Célula-tronco hematopoética (CTH) multipotente: ponto de partida da eritropoese humana.
  2. Fase de engajamento (segundo a revisão): a CTH se diferencia em progenitores eritroides mais comprometidos, passando pelo progenitor mieloide comum e pelo progenitor megacariocítico-eritroide até a unidade formadora de colônia eritroide de surto (BFU-E), a primeira célula comprometida só com a linhagem eritroide.
  3. A BFU-E origina a unidade formadora de colônia eritroide (CFU-E); depois dela ocorre a diferenciação terminal.
  4. Precursores nucleados: do proeritroblasto aos eritroblastos basofílico, policromatofílico e ortocromático, com acúmulo gradual de hemoglobina, redução progressiva do tamanho e condensação do núcleo, que termina na enucleação. A diferenciação terminal ocorre em ilhas eritroblásticas, das CFU-E aos eritroblastos em enucleação: um macrófago central cercado por até 30 células eritroides em maturação, que ancora os eritroblastos, fagocita o núcleo extruso e direciona a transferência de ferro para a síntese de heme.
  5. Reticulócito: amadurece em eritrócito, adquirindo a forma bicôncava por remodelação extensa da membrana; circula até ser removido por macrófagos do sistema reticuloendotelial.
  1. CTH da medula óssea: os megacariócitos (MK) se desenvolvem a partir das células-tronco hematopoéticas, que residem sobretudo na medula (e, no início do desenvolvimento, também no saco vitelino, no fígado fetal e no baço).
  2. Desenvolvimento do MK: a trombopoetina (TPO) é o regulador principal do crescimento e do desenvolvimento dos MK a partir de seus precursores, as células-tronco hematopoéticas.
  3. Maturação: o MK se torna poliploide por endomitose (replicação do DNA sem divisão celular) e é a maior (50 a 100 micrômetros) e uma das mais raras células da medula.
  4. Migração: o MK vai ao nicho vascular, onde estende proplaquetas para os sinusoides.
  5. Liberação: as proplaquetas, longos prolongamentos ramificados, sofrem fissão nos sinusoides e liberam as plaquetas; o núcleo é extruso. A plaqueta é um pequeno fragmento celular anucleado, discoide, de 1 a 3 micrômetros.

In the clinic

  • Células da osteolinhagem (osteoblastos) · Estudos sugerem que não regulam diretamente a CTH, ao menos não por CXCL12 nem por fator de célula-tronco (SCF); a revisão especula que eles sustentam os progenitores linfoides iniciais. · Num estudo de deleção, retirar CXCL12 dos osteoblastos reduziu significativamente os progenitores linfoides iniciais, sem efeito significativo sobre as CTH e os progenitores mieloides.
  • Células perivasculares (pericitos NG2+ e células LepR+) · Pequenas artérias cercadas por raros pericitos NG2+ associam-se a CTH dormentes; células LepR+ associadas aos sinusoides associam-se a CTH menos quiescentes. Células reticulares abundantes em CXCL12 (CAR) estabelecem, segundo a revisão, um nicho perivascular. · A distribuição é de associação, descrita por marcadores; a revisão nota que classificar o nicho só como endosteal ou vascular pode ser insuficiente.
  • Células endoteliais (arteriolares e sinusoidais) · As arteriolares secretam quase todo o SCF de origem endotelial na medula; as sinusoidais secretam CXCL12 e pouco SCF. · Sinalização associada: o CXCR4 é um receptor específico do CXCL12 e atua no homing da CTH.
  • Adipócitos medulares · Estudos anteriores os descrevem como reguladores negativos da CTH; estudos recentes relatam que regulam positivamente a regeneração da CTH sob estresse. · Segundo a revisão, após radioterapia ou quimioterapia os nichos fisiológicos são temporariamente destruídos, células mesenquimais iniciam diferenciação adipogênica e os adipócitos novos formam um nicho temporário de CTH.
  • Eritropoetina (EPO) e a linhagem eritroide · Citocina humoral sintetizada sobretudo no rim; age nos progenitores eritroides da medula e se liga ao receptor da EPO do estágio CFU-E até o policromatofílico. · Sua função é regular a oferta de oxigênio aos tecidos; a hipóxia induz a transcrição do gene da EPO.
  • G-CSF e a linhagem mieloide · É um dos fatores hematopoéticos-chave da diferenciação mieloide, assim como a EPO é da eritroide. · A revisão do nicho os aponta como fatores-chave de cada linhagem; a revisão não detalha, no trecho usado, as células-alvo do G-CSF.
  • Trombopoetina (TPO) e a via megacariocítica · É o regulador principal do crescimento e do desenvolvimento dos megacariócitos a partir da CTH. · Camundongos sem TPO ou sem seu receptor c-Mpl produzem plaquetas, o que indica que há outros reguladores da formação de proplaquetas e plaquetas.

Test yourself before moving on

Na medula óssea, que célula-mãe dá origem às células do sangue e que duas propriedades a definem?

The answer stays in Assessment, with no spoiler here.

Answer in Assessment
Sources (3)
  1. Zivot A, Lipton JM, Narla A, Blanc L. Erythropoiesis: insights into pathophysiology and treatments in 2017. Mol Med. 2018;24(1):11.
    Human erythropoiesis is a complex, multi-step process, from the multipotent hematopoietic stem cell (HSC) to the mature erythrocyte
  2. Machlus KR, Italiano JE Jr. The incredible journey: From megakaryocyte development to platelet formation. J Cell Biol. 2013;201(6):785-796.
    MKs develop from hematopoietic stem cells (HSCs) that reside mainly in the bone marrow but are also present in the yolk sac, fetal liver, and spleen during early development
  3. Man Y, Yao X, Yang T, Wang Y. Hematopoietic Stem Cell Niche During Homeostasis, Malignancy, and Bone Marrow Transplantation. Front Cell Dev Biol. 2021;9:621214.
    The niche consists of a variety of cells that make the microenvironment for the maintenance of stem cells.

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