La médula ósea: un país cuyo mapa cambia constantemente

A pesar de que la caracterización de la médula ósea comenzó a finales del siglo XIX con los descubrimientos de Neumann y Bizzozero, hoy en día este órgano sigue siendo un campo de investigación muy prolífico para la ciencia. Su gran utilidad como posible tratamiento para numerosas enfermedades fue desarrollada después de la Segunda Guerra Mundial, cuando en 1956 se descubrió que el tejido contenido en el interior de los huesos incluía células que podían regenerar la médula dañada en afectados por la radiación.

Desde entonces, los trasplantes de médula ósea son un tratamiento ampliamente utilizado en leucemias y mielomas, enfermedades sanguíneas como anemia aplásica y talasemias, o en otros casos en que se haya producido una destrucción del tejido hematopoyético por factores externos como quimioterapias.

Sin embargo, ¿qué es la médula ósea? Se trata de un tejido que se encuentra en el interior de los huesos, pero cuya composición y funciones varía a lo largo del tiempo. Hay dos tipos de médula ósea: la amarilla y la roja. La primera está compuesta por tejido graso, mientras que la segunda contiene las células necesarias para realizar la hematopoyésis. Con la edad, la médula ósea amarilla va ganando terreno a la roja, quedando relegada su presencia a huesos cortos y plantos como vértebras o esternón  (Rodak, 2005).

La hematopoyesis, o producción de todas las células que constituyen la sangre, es un proceso que tiene lugar en diferentes partes de nuestro organismo según el punto de desarrollo en el que nos encontremos; pero este recorrido de los precursores hematopoyéticos acaba en la médula. Esta constituye entre un 4% y un 5% del volumen corporal de un ser humano (Ellis, 1961), siendo uno de los órganos de mayor tamaño además de ser el mayor productor de células, con un ratio en un adulto sano de 4 a 5×1011 células al día (Palis, 2014).

La regionalización de procesos en la médula viene determinada por microdominios de interacción entre dos o más células donde existe una relación por medio de rutas señalizadoras que llevan al mantenimiento de la arquitectura tisular (Nombela-Arrieta & Manz, 2017). Sin embargo, este concepto de organización es muy reciente y se ha delucidado gracias al uso de nuevas tecnologías de imagen óptica y secuenciación.

Esta idea nos hace pensar en la médula ósea como un país cuyas fronteras vienen determinadas por el tejido óseo, que se encarga de aislarlo y protegerlo de forma física ante las agresiones externas. En su interior, una amplia red de carreteras conecta los núcleos urbanos de esta nación. Se trata de los vasos sanguíneos (sinusoides y arteriolas) y linfáticos. Ambos se encargan de conducir el tráfico de células que entran y salen de la médula hacia la circulación periférica.

Como en todo país, encontramos diversos tipos de carreteras (Imagen 1). Las arteriolas (cuya función es la misma que las arterias) se distribuyen por todo el tejido y se dirigen hacia la zona próxima al hueso formando los vasos H. Tendríamos aquí un conjunto de carreteras nacionales y comarcales que irrigan a los pequeños pueblos y que recogen su tráfico hacia otras vías de mayor tamaño: los sinusoides. Estos tienen una direccionalidad desde estos pueblos hacia el interior de la médula. Hablamos de vías como nacionales y autovías, pero que tienden a converger en una gran autopista que atraviesa la médula apicobasalmente (Morrison & Scadden, 2014).

Imagen de microscopía confocal de la vasculatura de la médula ósea. Las arteriolas quedan marcadas en rojo, mientras que los sinusoides lo están en blanco. En verde, las CARCs. (Imagen propia).

Poniendo el foco ahora en las ciudades, estas son los conocidos como nichos hematopoyéticos. Se trata de microdominios constitutídos por una célula madre hematopoyética (aquella que tiene la capacidad de diferenciarse en cualquiera de las células de la sangre) y de células del estroma. No podemos hablar de una gran capital o de una distribución desigual de las mismas, pero si de una cierta regionalización en torno a los sinusoides (Gomariz, y otros, 2018). Las células madre hematopoyéticas son las alcaldesas de estas ciudades, donde el pueblo (estroma) decide su destino por medio de referéndum (señales). Mientras la legislatura vaya bien, el pueblo envía las señales de rutina y las células madre hematopoyéticas mantienen su actividad normal. Cuando ocurre algo en el microambiente de la médula ósea que, por ejemplo, requiera la producción de granulocitos, el pueblo manda señales a la alcaldesa para que empiece a dividirse y produzca granulocitos. Si por un casual las señales que llegan al país indican guerra, el pueblo manda señales a sus dirigentes para que salgan por patas de ahí. Las células madre hematopoyéticas son muy sensibles a los cambios en la composición de la médula ósea. Tienden la capacidad de movilizarse y migrar a otros lugares (como el bazo) cuando algún evento puede perturbar la integridad del tejido (Magnon & Frenette, 2008).

Dentro del pueblo, tenemos numerosos tipos de ciudadanos (Ilustración 2). La controversia hoy en día y hacia donde se dirigen muchas investigaciones es a saber cuáles son los verdaderos pobladores del nicho hematopoyético. Estudios de secuenciación célula a célula nos están sirviendo para identificar poblaciones como condrocitos, fibroblastos, células de osteolinaje (las obreras encargadas de construir los andamios en los que se sostiene el nicho), células endoteliales (las que forman las carreteras), células del sistema nervioso (las que se encargan de transmitir órdenes desde el gobierno central)… pero hay un subtipo de célula madre mesenquimal (las arquitectas) que se tiene una relación muy cercana con la alcaldesa. Estas células son las CARCs, un tipo de célula del estroma que expresa en alta cantidad una proteína (CXCL12) y que tienen potencial osteogénico y adipogénico. Las CARCs son también esenciales para la retención de las células madre hematopoyéticas en el nicho (Chow, Lucas, Hidalgo, Méndez-Ferrer, & Hashimoto, 2011).

Representación de algunas de las interacciones que se dan en el nicho perivascular. (Ehninger and Trumpp, 2011).

Cuanto más se investiga sobre la organización de la médula ósea, más se descubre que los paradigmas anteriores no llegaban a acertar del todo con sus modelos y más tipos celulares se descubre que están implicados en la homeostasis del tejido (Ehninger & Trumpp, 2011). Las nuevas tecnologías han permitido ver in situ como se distribuyen ciertos tipos de células cuya cantidad ha sido “tergiversada” al emplear herramientas menos finas para el estudio estructural como la citometría de flujo (Gomariz, y otros, 2018). Además, el desarrollo de las ciencias ómicas nos está permitiendo ver qué señales son las que manda el pueblo a las alcaldesas, todo ello con el objetivo de poder replicar esto en una placa y poder optimizar y hacer más seguras las terapias y los trasplantes.

Desde los albores de la civilización el ser humano ha trazado mapas para poder orientarse por el mundo que habitaba. Miles de pruebas, esbozos y bocetos se han trazado hasta que la tecnología actual nos ha permitido obtener una imagen de nuestro planeta precisa y fiable. Ahora que el mundo exterior está acotado y medido, nos toca repetir los mismos pasos con nuestro mundo interior.

 

Este artículo nos lo envía Juan Carlos López, «Farmacéutico y biotecnólogo. Aunque esté enfocando mi carrera hacia la investigación biomédica, eso no quiere decir que no me apasionen otras cosas. Siempre me ha gustado escribir y dar rienda suelta a mi imaginación… Salvo cuando hablo de ciencia, donde la verdad debe primar siempre a cualquier ida de olla, venga de quien venga.» Puedes seguirlo en su cuenta de Twitter @JuanCLopezBio

 

Referencias científicas y más información:

  1. Chow, A., Lucas, D., Hidalgo, A., Méndez-Ferrer, S., & Hashimoto, D. (2011). Bone marrow CD169+ macrophages promote the retention of hematopoietic stem and progenitor cells in the mesenchymal stem cell niche. Journal of Experimental Medicine. doi:10.1084/jem.20101688
  2. Ehninger, A., & Trumpp, A. (2011). The bone marrow stem cell niche grows up: mesenchymal stem cells and macrophages move in. Journal of Experimental Medicine, 421-428. doi:10.1084/jem.20110132
  3. Ellis, R. E. (1961). The Distribution of Active Bone Marrow in the Adult. Physics in Medicine and Biology, 255-258. doi:10.1088/0031-9155/5/3/30
  4. Gomariz, A., Helbling, P. M., Isringhausen, S., Suessbier, U., Becker, A., Boss, A., . . . Nombela-Arrieta, C. (Junio de 2018). Quantitative spatial analysis of haematopoiesis-regulating stromal cells in the bone marrow microenvironment by 3D microscopy. Nature Communications. doi:10.1038/s41467-018-04770-z
  5. Magnon, C., & Frenette, P. S. (2008). Hematopoietic stem cell trafficking. En H. S. Institute, Cambridge, MA: The Stem Cell Research Community. doi:10.3824/stembook.1.8.1
  6. Morrison, S. J., & Scadden, D. T. (2014). The bone marrow niche for haematopoietic stem cells. Nature, 327-334. doi:10.1038/nature12984
  7. Nombela-Arrieta, C., & Manz, M. G. (2017). Quantification and three-dimensional microanatomical organization of the bone marrow. Blood Advances, 407-416. doi:10.1182/bloodadvances.2016003194.
  8. Palis, J. (2014). Primitive and definitive erythropoiesis in mammals. Frontiers in Physiology. doi:10.3389/fphys.2014.00003
  9. Rodak, B. F. (2005). Hematología : fundamentos y aplicaciones clínicas. Médica Panamericana.

 



Por Colaborador Invitado
Publicado el ⌚ 21 agosto, 2019
Categoría(s): ✓ Biología • Medicina