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La vida útil de los elementos formados es muy breve. Aunque un tipo de leucocito llamado células de memoria puede sobrevivir durante años, la mayoría de los eritrocitos, leucocitos y plaquetas viven normalmente sólo de unas horas a unas semanas. Por ello, el organismo debe formar nuevas células sanguíneas y plaquetas de forma rápida y continua. Cuando se dona una unidad de sangre durante una campaña de donación (aproximadamente 475 mL, o alrededor de 1 pinta), el cuerpo suele reemplazar el plasma donado en 24 horas, pero tarda entre 4 y 6 semanas en reemplazar las células sanguíneas. Esto limita la frecuencia con la que los donantes pueden aportar su sangre. El proceso por el que se produce este reemplazo se denomina hemopoyesis, o hematopoyesis (de la raíz griega haima- = «sangre»; -poiesis = «producción»).

Sitios de la hemopoyesis

Antes del nacimiento, la hemopoyesis se produce en una serie de tejidos, empezando por el saco vitelino del embrión en desarrollo y continuando en el hígado fetal, el bazo, el tejido linfático y, finalmente, la médula ósea roja. Tras el nacimiento, la mayor parte de la hemopoyesis se produce en la médula roja, un tejido conectivo dentro de los espacios del tejido óseo esponjoso (esponjoso). En los niños, la hemopoyesis puede producirse en la cavidad medular de los huesos largos; en los adultos, el proceso se limita en gran medida a los huesos craneales y pélvicos, las vértebras, el esternón y las epífisis proximales del fémur y el húmero.

A lo largo de la edad adulta, el hígado y el bazo mantienen su capacidad de generar los elementos formes. Este proceso se denomina hemopoyesis extramedular (es decir, hemopoyesis fuera de la cavidad medular de los huesos adultos). Cuando una enfermedad como el cáncer de hueso destruye la médula ósea, haciendo que la hemopoyesis falle, puede iniciarse la hemopoyesis extramedular.

Diferenciación de los elementos formados a partir de las células madre

Todos los elementos formados surgen de las células madre de la médula ósea roja. Recordemos que las células madre sufren mitosis más citocinesis (división celular) para dar lugar a nuevas células hijas: Una de ellas sigue siendo una célula madre y la otra se diferencia en uno de los diversos tipos de células. Se puede considerar que las células madre ocupan un sistema jerárquico, con cierta pérdida de la capacidad de diversificación en cada paso. La célula madre totipotente es el cigoto, o el óvulo fecundado. La célula madre totipotente (toti- = «todas») da lugar a todas las células del cuerpo humano. El siguiente nivel es la célula madre pluripotente, que da lugar a múltiples tipos de células del cuerpo y a algunas de las membranas fetales de soporte. Por debajo de este nivel, la célula mesenquimal es una célula madre que se desarrolla sólo en tipos de tejido conectivo, incluyendo tejido conectivo fibroso, hueso, cartílago y sangre, pero no epitelio, músculo y tejido nervioso. Un escalón más abajo en la jerarquía de las células madre está la célula madre hemopoyética, o hemocitoblasto. Todos los elementos formados de la sangre se originan a partir de este tipo específico de célula.

La hemopoyesis comienza cuando la célula madre hemopoyética se expone a estímulos químicos apropiados, denominados colectivamente factores de crecimiento hemopoyético, que la impulsan a dividirse y diferenciarse. Una de las células hijas sigue siendo una célula madre hemopoyética, lo que permite que la hemopoyesis continúe. La otra célula hija se convierte en uno de los dos tipos de células madre más especializadas (Figura 1):

• Las células madre linfoides dan lugar a una clase de leucocitos conocidos como linfocitos, que incluyen las diversas células T, las células B y las células asesinas naturales (NK), todas las cuales funcionan en la inmunidad. Sin embargo, la hemopoyesis de los linfocitos progresa de forma algo diferente al proceso de los otros elementos formados. En resumen, las células madre linfoides migran rápidamente desde la médula ósea a los tejidos linfáticos, incluidos los ganglios linfáticos, el bazo y el timo, donde continúa su producción y diferenciación. Las células B se denominan así porque maduran en la médula ósea, mientras que las células T lo hacen en el timo.
• Las células madre mieloides dan lugar a todos los demás elementos formados, incluidos los eritrocitos; los megacariocitos que producen las plaquetas; y un linaje de mieloblastos que da lugar a los monocitos y a tres formas de leucocitos granulares: neutrófilos, eosinófilos y basófilos.

Las células madre linfoides y mieloides no se dividen y diferencian inmediatamente en elementos formados maduros. Como se puede ver en la figura 1, hay varios estadios intermedios de células precursoras (literalmente, células precursoras), muchas de las cuales se pueden reconocer por sus nombres, que llevan el sufijo -blasto. Por ejemplo, los megacarioblastos son los precursores de los megacariocitos, y los proeritroblastos se convierten en reticulocitos, que expulsan su núcleo y la mayoría de los demás orgánulos antes de madurar en eritrocitos.

Factores de crecimiento hemopoyético

El desarrollo de las células madre a las células precursoras y a las células maduras se inicia de nuevo mediante factores de crecimiento hemopoyético. Entre ellos se encuentran los siguientes:

• La eritropoyetina (EPO) es una hormona glicoproteica secretada por las células fibroblásticas intersticiales de los riñones en respuesta a los bajos niveles de oxígeno. Estimula la producción de eritrocitos. Algunos atletas utilizan la EPO sintética como droga para mejorar el rendimiento (lo que se denomina dopaje sanguíneo) para aumentar el recuento de glóbulos rojos y, por consiguiente, aumentar el suministro de oxígeno a los tejidos de todo el cuerpo. La EPO es una sustancia prohibida en la mayoría de los deportes organizados, pero también se utiliza médicamente en el tratamiento de ciertas anemias, concretamente las desencadenadas por ciertos tipos de cáncer, y otros trastornos en los que es deseable aumentar el recuento de eritrocitos y los niveles de oxígeno.
• La trombopoyetina, otra hormona glucoproteica, es producida por el hígado y los riñones. Activa el desarrollo de megacariocitos en plaquetas.
• Las citoquinas son glicoproteínas secretadas por una amplia variedad de células, incluyendo la médula ósea roja, los leucocitos, los macrófagos, los fibroblastos y las células endoteliales. Actúan localmente como factores autocrinos o paracrinos, estimulando la proliferación de células progenitoras y ayudando a estimular la resistencia tanto inespecífica como específica a la enfermedad. Existen dos subtipos principales de citoquinas conocidas como factores estimulantes de colonias e interleucinas.
  • Los factores estimulantes de colonias (FEC) son glicoproteínas que actúan localmente, como factores autocrinos o paracrinos. Algunos desencadenan la diferenciación de los mieloblastos en leucocitos granulares, a saber, neutrófilos, eosinófilos y basófilos. Estos factores se denominan LCR granulocíticos. Un LCR diferente induce la producción de monocitos, denominados LCR monocíticos. Tanto los granulocitos como los monocitos son estimulados por el GM-CSF; los granulocitos, los monocitos, las plaquetas y los eritrocitos son estimulados por el multi-CSF. Las formas sintéticas de estas hormonas se administran a menudo a pacientes con diversas formas de cáncer que reciben quimioterapia para reactivar sus recuentos de glóbulos blancos.
  • Las interleucinas son otra clase de moléculas de señalización de citoquinas importantes en la hemopoyesis. Inicialmente se pensó que eran secretadas únicamente por los leucocitos y que se comunicaban sólo con otros leucocitos, y se denominaron así, pero ahora se sabe que son producidas por una variedad de células, incluyendo la médula ósea y el endotelio. Los investigadores sospechan ahora que las interleucinas pueden desempeñar otras funciones en el funcionamiento del organismo, como la diferenciación y maduración de las células, la producción de inmunidad y la inflamación. Hasta la fecha, se han identificado más de una docena de interleucinas, a las que probablemente seguirán otras. Generalmente se numeran como IL-1, IL-2, IL-3, etc.

Conexión diaria: Dopaje sanguíneo

En su intención original, el término dopaje sanguíneo se utilizaba para describir la práctica de inyectar mediante transfusión glóbulos rojos suplementarios a un individuo, normalmente para mejorar su rendimiento en un deporte. Los glóbulos rojos adicionales aportan más oxígeno a los tejidos, proporcionando una capacidad aeróbica adicional, denominada clínicamente VO2 máximo. Las células procedían del receptor (autólogas) o de un donante con sangre compatible (homólogas). Esta práctica se vio favorecida por las técnicas bien desarrolladas de recogida, concentración y congelación de los glóbulos rojos, que podían descongelarse e inyectarse posteriormente, pero conservando su funcionalidad. Estas prácticas se consideran ilegales en prácticamente todos los deportes y conllevan el riesgo de infección, ya que aumentan significativamente la viscosidad de la sangre y el potencial de transmisión de patógenos sanguíneos si la sangre se extrae de otro individuo.

Con el desarrollo de la EPO sintética en la década de 1980, se hizo posible proporcionar glóbulos rojos adicionales estimulando artificialmente la producción de glóbulos rojos en la médula ósea. Desarrollada originalmente para tratar a pacientes con anemia, insuficiencia renal o tratamiento del cáncer, pueden generarse grandes cantidades de EPO mediante la tecnología del ADN recombinante. La EPO sintética se inyecta bajo la piel y puede aumentar el hematocrito durante muchas semanas. También puede inducir la policitemia y elevar el hematocrito a 70 o más. Esta mayor viscosidad aumenta la resistencia de la sangre y obliga al corazón a bombear con más fuerza; en casos extremos, ha provocado la muerte. Se ha demostrado que otros fármacos, como el cloruro de cobalto II, aumentan la expresión genética natural de la EPO. El dopaje sanguíneo se ha convertido en un problema en muchos deportes, especialmente en el ciclismo. Lance Armstrong, ganador de siete Tour de Francia y muchos otros títulos de ciclismo, fue despojado de sus victorias y admitió haberse dopado con sangre en 2013.

Efectos adversos del dopaje sanguíneo

El simple hecho de aumentar el número de glóbulos rojos en la sangre puede asociarse con el síndrome de hiperviscosidad, que se caracteriza por el aumento de la viscosidad de la sangre y la disminución del gasto cardíaco y de la velocidad del flujo sanguíneo, lo que se traduce en la reducción del suministro de oxígeno periférico. Esto aumenta las posibilidades de sufrir un infarto de miocardio, un accidente cerebrovascular, una flebitis y una embolia pulmonar, que se ha observado en los casos en los que se reintroduce demasiada sangre en el torrente sanguíneo. Dado que el dopaje sanguíneo aumenta el volumen de los glóbulos rojos, introduce efectivamente una condición llamada policitemia, un trastorno sanguíneo que tiene resultados adversos conocidos, como ataques cardíacos o accidentes cerebrovasculares. La contaminación de la sangre durante su preparación o almacenamiento es otro problema. En 2002, una de cada 500.000 transfusiones de glóbulos rojos estaba contaminada. La contaminación de la sangre puede provocar una septicemia o una infección que afecta a todo el cuerpo.

-Wikipedia

Cuando el ciclista Lance Armstrong admitió que utilizaba drogas para mejorar su rendimiento, la práctica del dopaje sanguíneo saltó a la palestra mediática. Pero, ¿cómo aumenta exactamente el rendimiento? Los expertos de Mayo Clinic exploran la ciencia que hay detrás del dopaje sanguíneo en el siguiente vídeo.

Muestras de médula ósea y trasplantes

A veces, un profesional sanitario ordena una biopsia de médula ósea, una prueba diagnóstica de una muestra de médula ósea roja, o un trasplante de médula ósea, un tratamiento en el que la médula ósea sana de un donante -y sus células madre- sustituye a la médula ósea defectuosa de un paciente. Estas pruebas y procedimientos se utilizan a menudo para ayudar en el diagnóstico y el tratamiento de varias formas graves de anemia, como la talasemia mayor y la anemia de células falciformes, así como algunos tipos de cáncer, concretamente la leucemia.

En el pasado, cuando era necesario tomar una muestra de médula ósea o realizar un trasplante, el procedimiento requería la inserción de una aguja de gran calibre en la región cercana a la cresta ilíaca de los huesos de la pelvis (os coxae). Se prefirió esta localización, ya que su ubicación cerca de la superficie del cuerpo la hace más accesible, y está relativamente aislada de la mayoría de los órganos vitales. Desgraciadamente, el procedimiento es bastante doloroso.

Ahora, el muestreo directo de la médula ósea puede evitarse a menudo. En muchos casos, las células madre pueden aislarse en tan sólo unas horas a partir de una muestra de sangre del paciente. A continuación, las células madre aisladas se cultivan utilizando los factores de crecimiento hemopoyético adecuados y se analizan o, en ocasiones, se congelan para su uso posterior.

Para una persona que necesita un trasplante, es esencial contar con un donante compatible para evitar que el sistema inmunitario destruya las células del donante, un fenómeno conocido como rechazo del tejido. Para tratar a los pacientes con trasplantes de médula ósea, primero es necesario destruir la médula enferma del propio paciente mediante radiación y/o quimioterapia. A continuación, las células madre de la médula ósea del donante se infunden por vía intravenosa. Desde el torrente sanguíneo, se establecen en la médula ósea del receptor.

Revisión del capítulo

A través del proceso de hemopoyesis, los elementos formados de la sangre se producen continuamente, sustituyendo a los eritrocitos, los leucocitos y las plaquetas, de vida relativamente corta. La hemopoyesis comienza en la médula ósea roja, con células madre hemopoyéticas que se diferencian en linajes mieloides y linfoides. Las células madre mieloides dan lugar a la mayoría de los elementos formados. Las células madre linfoides dan lugar únicamente a los distintos linfocitos designados como células B y T, y a las células NK. Los factores de crecimiento hemopoyético, incluyendo la eritropoyetina, la trombopoyetina, los factores estimulantes de colonias y las interleucinas, promueven la proliferación y diferenciación de los elementos formados.

Autocomprobación

Responda a la(s) siguiente(s) pregunta(s) para comprobar el grado de comprensión de los temas tratados en la sección anterior.

Preguntas de pensamiento crítico

1. La mielofibrosis es un trastorno en el que la inflamación y la formación de tejido cicatricial en la médula ósea perjudican la hemopoyesis. Un signo es el agrandamiento del bazo. ¿Por qué?
2. ¿Esperaría que un paciente con una forma de cáncer llamada leucemia mielógena aguda experimentara una producción alterada de eritrocitos, o una producción alterada de linfocitos? Explique su elección.

Mostrar respuestas

1. Cuando la enfermedad deteriora la capacidad de la médula ósea para participar en la hemopoyesis, la hemopoyesis extramedular comienza en el hígado y el bazo del paciente. Esto hace que el bazo se agrande.
2. El adjetivo mielógena sugiere una condición originada por (generada por) células mieloides. La leucemia mielógena aguda afecta a la producción de eritrocitos y otros elementos maduros formados del linaje de células madre mieloides. Los linfocitos surgen del linaje de células madre linfoides.

Glosario

Biopsia de médula ósea: prueba diagnóstica de una muestra de médula ósea roja

trasplante de médula ósea: tratamiento en el que la médula ósea sana de un donante, con sus células madre, sustituye a la médula ósea enferma o dañada de un paciente

factores estimulantes de colonias (FEC): glicoproteínas que desencadenan la proliferación y diferenciación de mieloblastos en leucocitos granulares (basófilos, neutrófilos y eosinófilos)

citocinas: clase de proteínas que actúan como moléculas de señalización autocrina o paracrina; en el sistema cardiovascular, estimulan la proliferación de células progenitoras y contribuyen a estimular la resistencia tanto inespecífica como específica a la enfermedad

eritropoyetina (EPO): glicoproteína que desencadena la producción de glóbulos rojos en la médula ósea; secretada por el riñón en respuesta a niveles bajos de oxígeno

hemocitoblasto: célula madre hemopoyética que da lugar a los elementos formados de la sangre

hemopoyesis: producción de los elementos formados de la sangre

factores de crecimiento hemopoyético: señales químicas que incluyen la eritropoyetina, la trombopoyetina, los factores estimulantes de colonias y las interleucinas que regulan la diferenciación y proliferación de determinadas células progenitoras de la sangre

célula madre hemopoyética: tipo de célula madre pluripotente que da lugar a los elementos formados de la sangre (hemocitoblasto)

interleucinas: moléculas de señalización que pueden funcionar en la hemopoyesis, la inflamación y las respuestas inmunitarias específicas

células madre linfoides: tipo de célula madre hemopoyética que da lugar a los linfocitos, incluidos varios linfocitos T, linfocitos B y linfocitos NK, todos los cuales funcionan en la inmunidad

células madre mieloides: tipo de célula madre hemopoyética que da lugar a algunos elementos formados, incluyendo eritrocitos, megacariocitos que producen plaquetas, y un linaje de mieloblastos que da lugar a monocitos y tres formas de leucocitos granulares (neutrófilos, eosinófilos y basófilos)

célula madre pluripotente: célula madre que deriva de las células madre totipotentes y es capaz de diferenciarse en muchos tipos celulares, pero no en todos

célula madre totipotente: célula madre embrionaria que es capaz de diferenciarse en todas y cada una de las células del cuerpo; permitiendo el desarrollo completo de un organismo

trombopoyetina: hormona secretada por el hígado y los riñones que impulsa el desarrollo de los megacariocitos en trombocitos (plaquetas)

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