Desde la postulación del concepto de “nicho” por Ray Schofield en 1978 [41], se ha demostrado que el microambiente tiene un papel determinante sobre las características funcionales de las CMH, desde la primeras etapas del desarrollo embrionario y fetal hasta el establecimiento del microambiente medular que promueve la homeostasis del sistema hematopoyético durante largos periodos de tiempo.
Los trabajos realizados por Moore y Metcalf en modelos animales iniciaron la comprensión de la ontogenia del sistema hematopoyético [42]; en la actualidad evidencia experimental indica que durante la transición epiblasto-mesodermo, observada en células embrionarias humanas, se detecta una población celular CD326-CD56+ que expresa una sobreregulación de genes asociados con progenitores multipotentes (Snail-1, Snail-2, Twist, Eomes, Mesp-1) y que en respuesta a señales del microambiente aún no explicadas, generan precursores mesodermales asociados con linajes cardiovasculares (CD309+, CD117+), mesenquimales (CD73+) y hematoendoteliales (CD34+, Platelet-derived Growth Factor Receptor-α+) [43]. Estas últimas células, también denominadas
hemangioblastos, tienen la capacidad de producir precursores endoteliales y CMH [44] y migrar al saco vitelino en respuesta al VEGF (Vascular Endotelial Growth Factor) [45].
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Huyhn y col., demostraron que en saco vitelino de embriones humanos después de 20 días de gestación se detectan CMH CD34+ [46] que proliferan posiblemente en respuesta a células endoteliales del microambiente [47]. Posteriormente, entre los días 25 y 50 de desarrollo, es posible identificar células con fenotipo (CD34+, CD45+, CD31+, CD43+, CD164+, CD38-, Lin-) y expresión génica (GATA-2, GATA-3, c-myb, SCL/Tal, c-kit) compatible con CMH, adheridas al endotelio de la aorta dorsal en la región AGM (aorta-gónada-mesonefros) del embrión [48-50] donde se ha identificado una importante concentración de células mesenquimales peri-aorticas ó pericitos que expresan proteínas que modulan la proliferación y migración [51-54]; así como posiblemente la diferenciación [55] de éste grupo de CMH.
Después del día 32 de gestación, las CMH migran desde el saco vitelino y la región AGM hacia el parénquima hepático donde se desarrollan con una alta capacidad de proliferación y repoblación medular [56]. Se ha demostrado que células epiteliales hepáticas promueven la eritropoyesis y megacariopoyesis mediante la secreción de SCF (Stem Cell Factor) y EPO (Eritropoyetina) y células peri-sinusoidales regulan la inmigración de las CMH mediante la producción de SDF-1 (Stromal cell-Derived Factor-1) [51,57]. Además en este nicho, las CMM tienen una mayor tasa de proliferación, menor capacidad multipotente (osteogénesis, condrogénesis y adipogénesis) [58-60] y un perfil de expresión génica que se asocia con pluripotencia (Oct-4, Nanog, Rex-1, SSEA-3, SSEA-4, Tra-160 y Tra-181) [58]; no obstante, los mecanismos que modulan su efecto directo sobre CMH en esta etapa del desarrollo aún no son claros.
La población de CMH generadas in situ en el mesodermo temprano, saco vitelino, región AGM y que colonizan el estroma hepático, finalmente se movilizan al microambiente provisto por la médula ósea en respuesta a diferentes citocinas quimioatractantes [61] donde interactúan inicialmente con células estromales nodrizan que expresan α-actina 2 [62].
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Con base en parámetros histológicos, la médula ósea (MO) se define como un tejido mieloreticular compuesto por dos compartimientos: parénquima y estroma. El parénquima está conformado por CMH, progenitores linfoides y mieloides y células hematopoyéticas diferenciadas; mientras que el estroma es rico en células endoteliales, adipocitos, macrófagos, fibroblastos, células de musculo liso, células mesenquimales, así como proteínas de matriz extracelular como fibronectina, ácido hialurónico, colágeno tipo I y VI, glicosaminoglicanos y heparan sulfato. Conjuntamente, el tejido se encuentra rodeado por trábeculas óseas conformadas por osteoblastos, osteocitos y osteoclastos [3,63].
Esta organización estructural ha sido ajustada con base en evidencia experimental que demuestra que el tejido medular está además organizado en diferentes nichos o microambientes especializados acorde con las células del estroma o tejido óseo que interactúan con las células hematopoyéticas. De tal forma, que se han caracterizado nichos cercanos al endostio (nichos osteoblásticos) [8], interacciones entre CMH y células del sistema nervioso [13], concentraciones de CMH cercanas al endotelio vascular (nicho vascular) [64] e interacciones entre CMH y células mesenquimales localizadas en la región perivascular [65].
A finales de la década de los años 70, Gong demostró que en la región del endostio adyacente a la MO se concentraban poblaciones de células hematopoyéticas inmaduras [66] lo que originó la postulación del “nicho osteoblástico” o “nicho del endostio”. Se ha demostrado que los osteoblastos (CD45- CD105+ CD31- Ter119- Sca-1- CD51+) regulan el número de CMH in vitro [10] e in vivo [67] probablemente en respuesta a diferentes proteínas como la hormona paratiroidea [1,8] o mediante la secreción de SDF-1α, osteopondina, angiopoyetina-1, SCF y TPO (Trombopoyetina) que promueven la quiescencia de las CMH [68-70]. Los osteoclastos participan en la inducción de la movilización de CMH hacia sangre periférica mediante la secreción de catepsina K que induce la degradación de proteínas como SDF-1α y SCF [71] mientras que los osteocitos regulan negativamente la diferenciación de progenitores mieloides[72].
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La identificación de una población celular con un fenotipo compatible con CMH localizada cerca a los sinusoides medulares demostró la existencia un nicho asociado al endotelio vascular [73,74]. Estudios han demostrado que este “nicho vascular” está conformado por células endoteliales CD31+ que particularmente expresan VEGFR (Vascular Endotelial Growth Factor Receptor) e influyen considerablemente en el homing y migración de las CMH a través de la expresión de moléculas de adhesión como V-CAM-1 (CD106), ICAM-1 (CD54), Selectina-E (CD62E) y Selectina-P (CD62P) [9] así como a través la producción de SDF-1α [6,75].
También se han identificado diversas interacciones entre células del sistema nervioso y CMH. Spiegel y col., identificaron receptores para dopamina y de tipo β2-adrenérgicos en CMH, las cuales responden al estímulo de diferentes neurotransmisores incrementado su capacidad de proliferación, movilización y re- población medular [76]. De forma similar, la secreción circadiana de noradrenalina a partir de células del sistema nervioso simpático induce la regulación negativa de CXCL12 (SDF-1α) en células del estroma promoviendo la movilización de CMH hacia sangre periférica [77,78]. También las células no mielinizantes de Schwann, mediante la modulación de la secreción de TGF-β (Transforming Growth Factor-β),
promueven la hibernación ó quiescencia de las CMH [13].
Finalmente, uno de los componentes celulares más estudiados que regulan la función de las CMH corresponde a las CMM; sin embargo, fue hasta la reciente propuesta del “nicho estromal reticular o perivascular” donde diferentes subpoblaciones de estas células han sido evaluadas con base en sus funciones individuales sobre el sistema hematopoyético. A continuación se presentan algunas características generales y funcionales de las CMM y su relevancia en el mantenimiento del sistema hematopoyético.
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3.2 Células madre mesenquimales de médula ósea: características generales