Fisiología de la Sangre Seminario 1 IntroducciónHematopoyesis Nicolás KreplakLeonel Tesler

Caso Clínico Es traída a la guardia Camila, una niña de 12 años sin antecedentes patológicos significativos. La madre sospecha que sufre de sarampión o alguna otra eruptiva. Refiere sentirse débil y desganada. Niega tener dolores u otro tipo de molestia. La semana anterior habría presentado un síndrome gripal que fue medicado con azitromicina por tres días. Es traída a la guardia Camila, una niña de 12 años sin antecedentes patológicos significativos. La madre sospecha que sufre de sarampión o alguna otra eruptiva. Refiere sentirse débil y desganada. Niega tener dolores u otro tipo de molestia. La semana anterior habría presentado un síndrome gripal que fue medicado con azitromicina por tres días.

Al examen físico, se encuentra estable hemodinamicamente, orientada globalmente de acuerdo con la edad cronológica. Presenta febrícula (37, 5°C) y múltiples petequias en piel y mucosas con mayor densidad en zonas de apoyo. A la auscultación pulmonar, buena entrada de aire bilateral. Cardiovascular: 2 ruidos presentes en 4 focos, soplo sistólico en foco aórtico. Al examen físico, se encuentra estable hemodinamicamente, orientada globalmente de acuerdo con la edad cronológica. Presenta febrícula (37, 5°C) y múltiples petequias en piel y mucosas con mayor densidad en zonas de apoyo. A la auscultación pulmonar, buena entrada de aire bilateral. Cardiovascular: 2 ruidos presentes en 4 focos, soplo sistólico en foco aórtico.

Se decide solicitar un hemograma: GR , Hto 13%, Hb 4,5 g/dl, GB 2200 (N40 M4 L56 E2 B0), plaquetas Se decide solicitar un hemograma: GR , Hto 13%, Hb 4,5 g/dl, GB 2200 (N40 M4 L56 E2 B0), plaquetas Camila es internada en terapia intensiva pediátrica con aislamiento para comenzar medidas de sostén, continuar la evaluación y considerar las posibilidades de tratamiento. Camila es internada en terapia intensiva pediátrica con aislamiento para comenzar medidas de sostén, continuar la evaluación y considerar las posibilidades de tratamiento.

Decide realizar una punción biopsia de médula ósea en la que se observa ausencia de nichos hematopoyéticos y un infiltrado linfocitario difuso. Decide realizar una punción biopsia de médula ósea en la que se observa ausencia de nichos hematopoyéticos y un infiltrado linfocitario difuso.

Volumen total de sangre en el cuerpo Volumen total de sangre en el cuerpo ml en un adulto de 70 kg ml en un adulto de 70 kg 8 % del peso corporal 8 % del peso corporal Volemia

Composición de la sangre 55 % Plasma 55 % Plasma 45 % Células sanguíneas 45 % Células sanguíneas –Eritrocitos > 99 % –Leucocitos –Plaquetas < 1 % Hematocrito

Agua91,5 % Agua91,5 % Solutos no proteicos 1,5 % Solutos no proteicos 1,5 %  Electrolitos (Cl-, Na+)  Glucosa, lípidos, vitaminas, etc. Proteínas 7 % Proteínas 7 % Composición del plasma

Albúmina55 % Albúmina55 % Globulinas40 % Globulinas40 % Fibrinógeno 4 % Fibrinógeno 4 % Proteínas plasmáticas (7 %)

Recuento (por mm 3 ) Vida media Gl ó bulos rojos (hemat í es, eritrocitos) 4-5 millones 120 d í as Plaquetas(trombocitos) 150 – d í as Gl ó bulos blancos (leucocitos) Variable Células sanguíneas

Funciones de la sangre Transporta: Gases (respiración celular: O 2 y CO 2 ) Transporta: Gases (respiración celular: O 2 y CO 2 ) Nutrientes esenciales Nutrientes esenciales Desechos del metabolismo celular Desechos del metabolismo celular Moléculas de comunicación Moléculas de comunicación intercelular intercelular Células del sistema inmune Células del sistema inmune Efectores de la hemostasia Efectores de la hemostasia Interviene en la regulación de la temperatura corporal Interviene en la regulación de la temperatura corporal

Resultados Valores de referencia Unidades Hemograma Glóbulos Rojos Hematocrito Hemoglobina VCM HCM CHCM RDW Glóbulos blancos Neutrófilos segmentados Eosinófilos Basófilos Linfocitos Monocitos Recuento de plaquetas 4,25 37,80 12,20 88,80 28,60 32,10 13,80 5,10 42,70 2,03 1,24 46,30 7, ,00 – 98,00 27,00 – 33,00 32,00 – 35,00 9,00 – 16,00 Mill/µl % g/dl Fl pg g% % Mil/µl % % % % % Hospital de Agudos “D. Los Muñecos” 4.0–5.0 / 4.5– / /

Índices hematimétricos V.C.M : volumen corpuscular medio: V.N: 90 +/- 5 fl V.C.M : volumen corpuscular medio: V.N: 90 +/- 5 fl Hb.C.M : hemoglobina corpuscular media: V.N: 27 a 32 pg Hb.C.M : hemoglobina corpuscular media: V.N: 27 a 32 pg V.N: 32,5 a 34 g% C.H.C.M: concentración de hb corp media: V.N: 32,5 a 34 g% Hto x 10 Rto de GR Hemoglobinemia(g/dl) x 10 Rto de gl Rojos (por mm3) Hemoglobinemia(g/dl) x 100 Hematocrito

R.D.W: CURVA DE ANISOCITOS ERITROCITARIA Se utiliza para evaluar el grado de anisocitosis Valor de corte 16%

Eritrosedimentación (VSG) Mide la sedimentación de glóbulos rojos en una columna de sangre coagulada. Mide la sedimentación de glóbulos rojos en una columna de sangre coagulada. Muy inespecífico. VN 12 a 15 / 18. Muy inespecífico. VN 12 a 15 / 18. Aumenta en anemia, microcitosis y aumento de proteínas plasmáticas Aumenta en anemia, microcitosis y aumento de proteínas plasmáticas Disminuye en poliglobulia y crioglobulinemia Disminuye en poliglobulia y crioglobulinemia

Proteinograma electroforético

Célula madre hematopoyética Megacariocitos Granulocitos C. madre linfoide C. madre mieloide Monocitos Eritrocitos Célula plasmática Linfocitos B Linfocitos T Macrófagos Hematopoyesis Médula ósea

El mantenimiento de la homeostasis depende de 3 grandes sistemas de comunicación Sistema Nervioso Sistema Endócrino Sistema Inmune

En busca de un modelo para la hematopoyesis

El sistema

El río nunca es el mismo Célula madre ∆ t

De la causalidad

Célula madre SCFO2Estroma

De la causalidad

La causalidad nunca es la misma ∆ t

Un modelo nuevo es posible Circunstancias Actor Mediador ∆ t Proceso

Los actores Células madre Células madre Osteoblastos, osteoclastos, adipocitos, mastocitos, fibroblastos, células endoteliales, leiomiocitos. Precursores y progenitores específicos de linaje. Precursores y progenitores específicos de linaje. Estroma Estroma

La hematopoyesis Existen células madre (stem cells, CMH) capaces de autorreplicarse y de dar origen a todos los elementos formes de la sangre. CD Existen células madre (stem cells, CMH) capaces de autorreplicarse y de dar origen a todos los elementos formes de la sangre. CD Al comprometerse en diferentes líneas hematopoyéticas, las células pierden la capacidad de autorrenovarse y se restringe su potencialidad. CD Al comprometerse en diferentes líneas hematopoyéticas, las células pierden la capacidad de autorrenovarse y se restringe su potencialidad. CD

Células hemopoyéticas Morfológicamente indiferenciables, se utiliza la inmunomarcación: IL-7R para linfoides y trombopoyetina para mieloides. Morfológicamente indiferenciables, se utiliza la inmunomarcación: IL-7R para linfoides y trombopoyetina para mieloides. En células maduras: En células maduras: CD41 en plaquetas, glicoforina en eritrocitos, CD15 en granulocitos, CD14 en monocitos, CD19 en linfocitos B, CD3 en linfocitos T o CD56 en células NK.

Otras células presentes: osteoblastos, osteoclastos, adipocitos, mastocitos, fibroblastos, células endoteliales, leiomiocitos. La vasculatura conforma una red de capilares y vénulas particular, multifenestrada.

Estroma Colágeno, fibronectina, laminina, tenascina, trombospondina y proteoglicanos. Tienen función de fijación y de acumular factores de cremiento solubles. Colágeno, fibronectina, laminina, tenascina, trombospondina y proteoglicanos. Tienen función de fijación y de acumular factores de cremiento solubles.

Las circunstancias Tiempo Tiempo Lugar Lugar Disponibilidad de O 2 Disponibilidad de O 2 Condiciones generales del organismo Condiciones generales del organismo

Los mediadores Factor derivado del estroma 1 (SDF-1) / CXCR4 Factor derivado del estroma 1 (SDF-1) / CXCR4 SCF / kit SCF / kit Interleuquina -3 (IL-3) Interleuquina -3 (IL-3) Eritropoyetina (EPO) Eritropoyetina (EPO) Interferón gamma (IFN-γ) Interferón gamma (IFN-γ) Factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α) Factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α) Etc… Etc…

Se traslada por un gradiente de Stromal Derived Factor (SDF-1) y su receptor CXCR- 4. Se traslada por un gradiente de Stromal Derived Factor (SDF-1) y su receptor CXCR- 4. El Stem Cell Factor (SCF) induce la expresión de VLA-4 y VLA-5, para unirse a VCAM y fibronectina El Stem Cell Factor (SCF) induce la expresión de VLA-4 y VLA-5, para unirse a VCAM y fibronectina

Moléculas de comunicación Multilínea: SCF, IL-3, CSF-GM, IL-11, IL-7, etc. Multilínea: SCF, IL-3, CSF-GM, IL-11, IL-7, etc. Monolínea: EPO, TPO, IGF-1, CSF-G, etc. Monolínea: EPO, TPO, IGF-1, CSF-G, etc.

Stem cell BFU-E CFU-E Eritroblasto basófilo Eritroblasto policromatófilo Reticulocito EritrocitoEritropoyesis SCFIL-3 EPO

Factores de transcripción Existen múltiples, cada uno despierta un programa celular específico. Existen múltiples, cada uno despierta un programa celular específico. La expresión sucesiva se da durante la maduración y diferenciación de las células hemopoyéticas. La expresión sucesiva se da durante la maduración y diferenciación de las células hemopoyéticas.

Los procesos Migración Migración Anidamiento Anidamiento Ingerto Ingerto Determinación Determinación Diferenciación Diferenciación Replicación Replicación Apoptosis Apoptosis

HIF-1

Anidamiento Permite a las CMH reconocer, adherir y migrar, a través del endotelio, a la MO. Permite a las CMH reconocer, adherir y migrar, a través del endotelio, a la MO. Bajo shear stress local, unión a selectinas (CD62), activación de integrinas (triple: E-selectina, P- selectia y VCAM1) Bajo shear stress local, unión a selectinas (CD62), activación de integrinas (triple: E-selectina, P- selectia y VCAM1)

Stem Cell UCF GEMMUCF L SCF CSF-GM IL-7 IL-3 Tpo CSF-GM UFC EMk UFC GM IL-3 UFB-EUFC-MkTpo EPO UFC-E Proeritroblasto Eritroblasto Basófilo E. Policromatófilo E. Ortrocrómatico Reticulocito EPO

Teorías Determinística Determinística Estocástica Estocástica

HIF-1 SCF IL-6 SDF-1 CXCR4 + Metaloproteasas Aumento de anidación

HIF-1 SCF IL-6 SDF-1 CXCR4 + Metaloproteasas Aumento de anidación Infección IL-6 CSF-G Granulocitos TNF alfa IL-1

HIF-1 SCF IL-6 SDF-1 CXCR4 + Metaloproteasas Aumento de anidación Infección IL-6 CSF-G Granulocitos TNF alfa IL-1 Fiebre Degranulación leucocitaria Vasodilatación Hipotensión Hipoxia HIF-1 EPOEritrocitos TpoPlaquetas

Irina B. Mazo and Ulrich H. von Andrian, “Adhesion and homing of blood-borne cellsin bone marrow microvessels”, Journal of Leukocyte Biology 66:25-32; 1999 Bibliografía Ramírez M, Cornejo AM. “Fisiología de la hematopoyesis”, Pediatr Integral, VIII (5): ; 2004 Ramírez M, Cornejo AM. “Fisiología de la hematopoyesis”, Pediatr Integral, XII(5): ; 2008 Nicola Smart, Paul R. Riley, “The Stem Cell Movement”, Circ Res, 102: ; 2008 Tsvee Lapidot, Ayelet Dar and Orit Kollet, “How do stem cells find their way home?”, Blood, 106: ; 2005 Greer, Foerster and Lukens, “Wintrobe's Clinical Hematology, 11th Ed”, Lippincott Williams & Wilkins Publishers, 2003