Heterogeneidad y división de las células troncales hematopoyéticas
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Heterogeneidad y división de las células troncales hematopoyéticas. Las técnicas de aislamiento de CTH actuales no han permitido aún la obtención de células de suficiente pureza de modo que cada una de ellas sea capaz de repoblar el sistema hematopoyético de un ratón. Debido a esto, se ha incorporado el concepto de un compartimiento de células troncales que contiene CTH y además, una población de células multipotentes que pueden carecer de la propiedad de auto-renovación en forma permanente o continua.
Sumario
Estudios
Utilizando un colorante fluorescente mitocondrial, rodamina-123 (Rho-123), se han identificado CTH con diferentes grados de fluorescencia que corresponden a células con distintas actividades de auto-renovación en ensayos in vivo e in vitro, pero capaces de mantener un cierto grado de multilinaje
De estos estudios se deduce que las CTH que mantienen una extensa capacidad de regeneración constituyen, probablemente, menos de un 0,01% de las células de la médula ósea, con una frecuencia de aproximadamente 1 CTH por 10.000 células de la médula. La habilidad de estas células de regenerarse en forma prolongada estaría dado por la gran capacidad proliferante de ellas. Esta capacidad permitiría que la CTH cumpla con la extraordinaria función de producir células sanguíneas durante toda la vida de un individuo.
En trasplantes de médula ósea, para propósitos terapéuticos, es preciso determinar lo que constituye una CTH verdadera, sin embargo, es quizás más útil funcionalmente considerar la célula troncal como aquella que es capaz de renovarse a sí misma y de diferenciarse en células hematopoyéticas maduras independiente de su grado de pureza. Este concepto de compartimiento de células troncales involucra una jerarquía de CTH con capacidad de auto-renovación y de multilinaje.
División de las células troncales hematopoyéticas
La generación continua de células sanguíneas maduras desde el “pool” de células troncales multipotentes, sin alteración del tamaño de éste, puede lograrse por división celular simétrica, asimétrica o ambas en cualquier nivel de la jerarquía hematopoyética.
Una de las preguntas es cómo logra la CTH dividirse produciendo dos células hijas con diferentes destinos, y si es así, cómo regula esta asimetría. La asimetría puede resultar por procesos extrínsecos o intrínsecos. En el modelo extrínseco, las células hijas son originalmente idénticas, pero adoptan diferentes destinos debido a factores ambientales como por ejemplo, citoquinas. En el modelo intrínseco, la célula hija difiere al momento de la división debido a una partición desigual de los determinantes del destino celular, tales como factores de transcripción, receptores celulares o RNA.
División celular asimétrica en mamíferos
En mamíferos, hay pocos ejemplos de división celular asimétrica, siendo la corteza cerebral de la marta un ejemplo. En estos, las células progenitoras del tubo neural, pueden dividirse ya sea verticalmente y producir dos células hijas idénticas, u horizontalmente para producir una célula hija que permanece en la zona ventricular y una neurona migratoria. En la célula progenitora, el receptor Notch-1 se localiza en la superficie basal de tal modo que en la división vertical se segrega solamente a la que se diferenciará a neurona migratoria. En células hematopoyéticas humanas, mediante la utilización de un colorante fluorescente de membrana (PKH26) se ha podido evidenciar división celular asimétrica en una CTH proveniente de hígado fetal. Aproximadamente el 30% de las CTH-CD34+ generan una célula hija que permanece sin dividirse (fuertemente fluorescente con PKH26), en tanto que la otra célula hija se divide en forma exponencial perdiendo intensidad de fluorescencia.
Experimentos de re-cultivo de las células fuertemente fluorescentes, demostraron capacidad de auto-renovación en un porcentaje similar al del cultivo primario con lo que se puede concluir que las células CD34+ obtenidas se comportarían como CTH o células progenitoras tempranas con capacidad de autorenovación por división celular asimétrica.
La búsqueda de mecanismos moleculares que expliquen la división celular asimétrica ha llevado a la identificación de los genes “notch” como cruciales en la regulación de la autorenovación celular versus diferenciación celular.
Genes “notch”
El producto proteico del gen “notch” funciona como receptor de superficie celular y además como factor de regulación de la transcripción, con la función de transmitir señales del medio ambiente hacia el núcleo de la célula. La activación de “notch” inhibe la diferenciación celular y variaciones en los niveles de expresión del mismo dan como resultado una heterogeneidad de respuesta a la diferenciación celular.
En mamíferos, se han identificado cuatro genes homólogos a “notch” (notch 1-4) y en vertebrados su expresión se ha observado en tejido neuro-epitelial, epidermis, epitelio intestinal y dentario, endotelio, precursores hematopoyéticos y estroma. La participación de “notch” en hematopoyesis ha sido ampliamente investigada desde su detección en células CD34+ de médula ósea y en células hematopoyéticas precursoras. De hecho, algunas leucemias linfoblásticas T involucran una mutación en el gen “notch”-1 resultando en una activación constitutiva de la proteína lo que contribuiría a la enfermedad.
Estudios recientes han demostrado que las señales a través de “notch” pueden inhibir apoptosis, lo que sugiere la posibilidad de que una alteración de la actividad proteica de “notch” pueda contribuir a la leucemia por inhibición de muerte celular, además o en vez del aumento de proliferación celular.
Las señales de “notch” pueden ser reguladas a diferentes niveles y un sinnúmero de evidencias experimentales involucran a los productos proteicos de los diferentes genes “notch” en diversas respuestas, no solamente en la capacidad de auto-renovación celular sino además en la decisión de linajes de diferenciación hematopoyética, lo cual dependería de la señal extracelular o ligandos tales como citoquinas o factores de crecimiento.
Fuentes
- [Hematoligía Fisiopatología y Diagnóstico Iván Palomo G., Jaime Pereira G., Julia Palma B. Editorial Universidad de Talca, 2005
- Ailhaud, G. “Extracellular factors, signalling pathways and differentiation of adipose precursor cells”. Curr Opin Cell Biol., 2:1043-1049,1990.
- Angelopoulou, M., Novelli, E., Grove, J.E., Rinder, H.M., Civin, C., Cheng, L., Krause, D.S. “Cotransplantation of human mesenchymal
stem cells enhances human myelopoiesis and megakaryocytopoiesis in NOD/SCID mice”. Exp Hematol., 31:413-420, 2003.
