Células madre hematopoyéticas del saco vitelino

Obviamente, los diversos potenciales proliferativos y diferenciadores de las células madre hematopoyéticas están determinados por las peculiaridades de su desarrollo ontogenético, ya que incluso la localización de las principales áreas de hematopoyesis cambia en humanos durante la ontogénesis. Las células progenitoras hematopoyéticas del saco vitelino fetal están comprometidas con la formación de una línea celular exclusivamente eritropoyética. Después de la migración de las HSC primarias al hígado y al bazo, el espectro de líneas de compromiso se expande en el microambiente de estos órganos. En particular, las células madre hematopoyéticas adquieren la capacidad de generar células de linaje linfoide. En el período prenatal, las células progenitoras hematopoyéticas alcanzan la zona de localización final y pueblan la médula ósea. Durante el desarrollo intrauterino, la sangre fetal contiene una cantidad significativa de células madre hematopoyéticas. Por ejemplo, en la semana 13 del embarazo, el nivel de HSC alcanza el 18% del número total de células sanguíneas mononucleares. Posteriormente se observa una disminución progresiva de su contenido, pero incluso antes del nacimiento, la cantidad de HSC en la sangre del cordón umbilical difiere poco de su cantidad en la médula ósea.

Según los conceptos clásicos, el cambio natural en la localización de la hematopoyesis durante el desarrollo embrionario de los mamíferos se produce mediante la migración e introducción en un nuevo microambiente de células madre hematopoyéticas pluripotentes, desde el saco vitelino hasta el hígado, el bazo y la médula ósea. Dado que en las primeras etapas del desarrollo embrionario el tejido hematopoyético contiene una gran cantidad de células madre, que disminuye a medida que el feto madura, se considera que el tejido hematopoyético del hígado embrionario, aislado de material abortado entre las 5 y 8 semanas de gestación, es el más prometedor para obtener células madre hematopoyéticas.

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Preguntas sobre el origen de las células madre hematopoyéticas

No cabe duda de que la formación embrionaria de eritrocitos se origina en los islotes sanguíneos del saco vitelino. Sin embargo, el potencial de diferenciación in vitro de las células hematopoyéticas del saco vitelino es muy limitado (se diferencian principalmente en eritrocitos). Cabe destacar que el trasplante de células madre hematopoyéticas del saco vitelino no es capaz de restaurar la hematopoyesis a largo plazo. Se ha demostrado que estas células no son precursoras de las CMH adultas. Las CMH verdaderas aparecen antes, entre la 3.ª y la 5.ª semana de desarrollo intrauterino, en la zona de formación del tejido gástrico y el endotelio vascular (esplácnopleura paraaórtica, P-SP), así como en el lugar donde se ubican la aorta, las gónadas y los riñones primarios, en el mesonefros o región AGM. Se ha demostrado que las células de la región AGM son fuente no solo de células madre hematopoyéticas (HSC), sino también de células endoteliales de los vasos sanguíneos, así como de osteoclastos, implicados en la formación de tejido óseo. En la sexta semana de gestación, las células progenitoras hematopoyéticas tempranas de la región AGM se trasladan al hígado, que sigue siendo el principal órgano hematopoyético del feto hasta el nacimiento.

Dado que este punto es extremadamente importante desde el punto de vista del trasplante celular, el problema del origen de las HSC en el proceso de embriogénesis humana merece una presentación más detallada. Las ideas clásicas de que las células madre hematopoyéticas de mamíferos y aves se originan de una fuente extraembrionaria se basan en los estudios de Metcalf y Moore, quienes fueron los primeros en utilizar métodos de clonación de HSC y sus descendientes aislados del saco vitelino. Los resultados de su trabajo sirvieron de base para la teoría de la migración, según la cual las HSC, habiendo aparecido primero en el saco vitelino, pueblan secuencialmente los órganos hematopoyéticos transitorios y definitivos a medida que se forma en ellos el microambiente correspondiente. Así es como se estableció el punto de vista de que la generación de HSC, localizadas inicialmente en el saco vitelino, sirve como base celular para la hematopoyesis definitiva.

Las células progenitoras hematopoyéticas del saco vitelino pertenecen a la categoría de las células progenitoras hematopoyéticas más tempranas. Su fenotipo se describe mediante la fórmula AA4.1+CD34+c-kit+. A diferencia de las células madre hematopoyéticas maduras de la médula ósea, no expresan antígenos Sca-1 ni moléculas MHC. Parecería que la aparición de antígenos marcadores en las membranas superficiales de las células madre hematopoyéticas del saco vitelino durante el cultivo corresponde a su diferenciación durante el desarrollo embrionario con la formación de líneas hematopoyéticas comprometidas: la expresión de los antígenos CD34 y Thy-1 disminuye, la expresión de CD38 y CD45RA aumenta, y aparecen moléculas HLA-DR. Con la posterior especialización in vitro inducida por citocinas y factores de crecimiento, comienza la expresión de antígenos específicos para las células progenitoras hematopoyéticas de una línea celular determinada. Sin embargo, los resultados del estudio de la hematopoyesis embrionaria en representantes de tres clases de vertebrados (anfibios, aves y mamíferos) y, en particular, el análisis del origen de las HSC responsables de la hematopoyesis definitiva en la ontogénesis postnatal, contradicen los conceptos clásicos. Se ha establecido que en representantes de todas las clases consideradas, se forman dos regiones independientes en las que surgen las HSC durante la embriogénesis. La región "clásica" extraembrionaria está representada por el saco vitelino o sus análogos, mientras que la zona intraembrionaria recientemente identificada de localización de las HSC incluye el mesénquima paraaórtico y la región AGM. Hoy en día, se puede argumentar que en anfibios y aves, las HSC definitivas se originan a partir de fuentes intraembrionarias, mientras que en mamíferos y humanos, la participación de las HSC del saco vitelino en la hematopoyesis definitiva aún no se puede excluir por completo.

La hematopoyesis embrionaria en el saco vitelino es, de hecho, eritropoyesis primaria, que se caracteriza por la preservación del núcleo en todas las etapas de la maduración eritrocitaria y la síntesis de hemoglobina fetal. Según los últimos datos, la ola de eritropoyesis primaria finaliza en el saco vitelino el octavo día de desarrollo embrionario. Le sigue un período de acumulación de células progenitoras eritroides definitivas (BFU-E), que se forman exclusivamente en el saco vitelino y aparecen por primera vez el noveno día de gestación. En la siguiente etapa de la embriogénesis, ya se forman las células progenitoras eritroides definitivas (CFU-E), así como los mastocitos y las CFU-GM. Esto fundamenta la idea de que las células progenitoras definitivas surgen en el saco vitelino, migran con el torrente sanguíneo, se asientan en el hígado e inician rápidamente la primera fase de la hematopoyesis intraembrionaria. Según estos conceptos, el saco vitelino puede considerarse, por una parte, como el lugar de la eritropoyesis primaria y, por otra, como la primera fuente de células progenitoras hematopoyéticas definitivas en el desarrollo embrionario.

Se ha demostrado que las células formadoras de colonias con alto potencial proliferativo pueden aislarse del saco vitelino incluso a partir del octavo día de gestación, es decir, mucho antes del cierre del sistema vascular embrionario y del saco vitelino. Además, las células con alto potencial proliferativo obtenidas del saco vitelino in vitro forman colonias cuyo tamaño y composición celular no difieren de los parámetros correspondientes del crecimiento en cultivo de células madre de médula ósea. Al mismo tiempo, al retrasplantar células formadoras de colonias del saco vitelino con alto potencial proliferativo, se forman significativamente más células hijas formadoras de colonias y células progenitoras multipotentes que al utilizar células progenitoras de médula ósea de la hematopoyesis.

Una conclusión final sobre el papel de las células madre hematopoyéticas del saco vitelino en la hematopoyesis definitiva podría ser proporcionada por los resultados del trabajo en el que los autores obtuvieron una línea de células endoteliales del saco vitelino (G166), que apoyó eficazmente la proliferación de sus células con las características fenotípicas y funcionales de las HSC (AA4.1+WGA+, baja densidad y propiedades adhesivas débiles). El contenido de este último aumentó más de 100 veces cuando se cultivó en una capa alimentadora de células C166 durante 8 días. Se identificaron macrófagos, granulocitos, megacariocitos, células blásticas y monocitos, así como células precursoras de linfocitos B y T en colonias mixtas cultivadas en una subcapa de células C166. Las células del saco vitelino que crecían en una subcapa de células endoteliales tenían la capacidad de autoreproducirse y resistieron hasta tres pases en los experimentos de los autores. La restauración de la hematopoyesis con su ayuda en ratones maduros con inmunodeficiencia combinada grave (IDCG) se acompañó de la formación de todo tipo de leucocitos, así como de linfocitos T y B. Sin embargo, en sus estudios, los autores utilizaron células del saco vitelino de un embrión de 10 días, en el que los sistemas vasculares extraembrionarios e intraembrionarios ya están cerrados, lo que no permite descartar la presencia de células madre hematopoyéticas intraembrionarias entre las células del saco vitelino.

Al mismo tiempo, el análisis del potencial de diferenciación de células hematopoyéticas en etapas tempranas de desarrollo, aisladas antes de la unificación de los sistemas vasculares del saco vitelino y el embrión (8-8,5 días de gestación), reveló la presencia de precursores de células T y B en el saco vitelino, pero no en el cuerpo del embrión. En el sistema in vitro, mediante el método de cultivo en dos etapas en una monocapa de células epiteliales y subepiteliales del timo, las células mononucleares del saco vitelino se diferenciaron en linfocitos pre-T y linfocitos T maduros. Bajo las mismas condiciones de cultivo, pero en una monocapa de células estromales del hígado y la médula ósea, las células mononucleares del saco vitelino se diferenciaron en linfocitos pre-B y linfocitos IglVT-B maduros.

Los resultados de estos estudios indican la posibilidad de desarrollo de células del sistema inmune a partir de tejido extraembrionario del saco vitelino, y la formación de líneas primarias de células T y B depende de factores del microambiente estromal de los órganos hematopoyéticos embrionarios.

Otros autores también han demostrado que el saco vitelino contiene células con potencial para la diferenciación linfoide, y los linfocitos resultantes no difieren en características antigénicas de los de los animales sexualmente maduros. Se ha establecido que las células del saco vitelino de un embrión de 8-9 días son capaces de restaurar la linfopoyesis en el timo atimocítico con la aparición de linfocitos CD3+CD4+ y CD3+CD8+ maduros que poseen un repertorio formado de receptores de células T. Por lo tanto, el timo puede estar poblado por células de origen extraembrionario, pero es imposible excluir la probable migración de células precursoras tempranas de linfocitos T desde fuentes intraembrionarias de linfopoyesis hacia el timo.

Al mismo tiempo, el trasplante de células hematopoyéticas del saco vitelino a receptores adultos irradiados no siempre resulta en la repoblación a largo plazo de las zonas de localización del tejido hematopoyético deplecionado, y las células del saco vitelino in vitro forman significativamente menos colonias esplénicas que las células de la región AGM. En algunos casos, utilizando células del saco vitelino de un embrión de 9 días de edad, todavía es posible lograr la repoblación a largo plazo (hasta 6 meses) del tejido hematopoyético en los receptores irradiados. Los autores creen que las células del saco vitelino con el fenotipo CD34+c-kit+ no solo no difieren de las de la región AGM en su capacidad para repoblar los órganos hematopoyéticos depletados, sino que también restauran la hematopoyesis de manera más efectiva, ya que el saco vitelino contiene casi 37 veces más de ellas.

Cabe señalar que los experimentos utilizaron células hematopoyéticas del saco vitelino con antígenos marcadores de células madre hematopoyéticas (c-kit+ y/o CD34+ y CD38+), que se inyectaron directamente en el hígado o la vena abdominal de la descendencia de ratones hembra que recibieron una inyección de busulfán el día 18 de gestación. En estos animales recién nacidos, su propia mielopoyesis se suprimió drásticamente debido a la eliminación de células madre hematopoyéticas causada por el busulfán. Después del trasplante de células madre hematopoyéticas del saco vitelino, se detectaron elementos formados que contenían el marcador del donante, la glicerofosfato deshidrogenasa, en la sangre periférica de los receptores durante 11 meses. Se encontró que las HSC del saco vitelino restauran el contenido de células de linaje linfoide, mieloide y eritroide en la sangre, el timo, el bazo y la médula ósea, y el nivel de quimerismo fue mayor en el caso de la administración intrahepática en lugar de la intravenosa de células del saco vitelino. Los autores creen que las células madre hematopoyéticas del saco vitelino de embriones en etapa temprana (hasta 10 días) requieren una interacción preliminar con el microambiente hematopoyético del hígado para poblar con éxito los órganos hematopoyéticos de las receptoras adultas. Es posible que exista una etapa única del desarrollo en la embriogénesis, cuando las células del saco vitelino, que inicialmente migran al hígado, adquieren posteriormente la capacidad de poblar el estroma de los órganos hematopoyéticos de las receptoras maduras.

En este sentido, cabe señalar que el quimerismo de las células del sistema inmunitario se observa con bastante frecuencia después del trasplante de células de médula ósea a receptores maduros irradiados: en la sangre de estos últimos, las células del fenotipo del donante se encuentran en cantidades bastante grandes entre los linfocitos B, T y granulocitos del receptor, lo que continúa durante al menos 6 meses.

Las células hematopoyéticas en mamíferos se detectan por primera vez mediante métodos morfológicos el séptimo día de desarrollo embrionario y están representadas por islotes hematopoyéticos dentro de los vasos del saco vitelino. Sin embargo, la diferenciación hematopoyética natural en el saco vitelino se limita a los eritrocitos primarios que retienen núcleos y sintetizan hemoglobina fetal. No obstante, tradicionalmente se creía que el saco vitelino era la única fuente de células hematopoyéticas que migran a los órganos hematopoyéticos del embrión en desarrollo y proporcionan la hematopoyesis definitiva en animales adultos, ya que la aparición de células hematopoyéticas en el cuerpo del embrión coincide con el cierre de los sistemas vasculares del saco vitelino y del embrión. Esta perspectiva se sustenta en datos que indican que las células del saco vitelino, al clonarse in vitro, dan lugar a granulocitos y macrófagos, e in vivo, a colonias esplénicas. Luego, en el curso de experimentos de trasplante, se estableció que las células hematopoyéticas del saco vitelino, que en el propio saco vitelino son capaces de diferenciarse solo en eritrocitos primarios, en el microambiente del hígado de ratones SCID recién nacidos y adultos, el timo agotado o el alimentador estromal adquieren la capacidad de repoblar los órganos hematopoyéticos con la restauración de todas las líneas hematopoyéticas incluso en animales receptores adultos. En principio, esto nos permite clasificarlos como HSC verdaderas, como células que funcionan en el período posnatal. Se asume que el saco vitelino, junto con la región AGM, sirve como fuente de HSC para la hematopoyesis definitiva en mamíferos, pero su contribución al desarrollo del sistema hematopoyético aún no está clara. El significado biológico de la existencia de dos órganos hematopoyéticos con funciones similares en la embriogénesis temprana de mamíferos tampoco está claro.

La búsqueda de respuestas a estas preguntas continúa. In vivo, fue posible demostrar la presencia en el saco vitelino de embriones de 8-8,5 días de edad de células que restauran la linfopoyesis en ratones SCID irradiados subletalmente con una deficiencia pronunciada de linfocitos T y B. Las células hematopoyéticas del saco vitelino se inyectaron tanto intraperitonealmente como directamente en el bazo y el tejido hepático. Después de 16 semanas, se detectaron linfocitos T TCR/CD34 CD4+ y CD8+ y linfocitos B B-220+IgM+ marcados con genes antrx del MHC del donante en los receptores. Al mismo tiempo, los autores no encontraron células madre capaces de tal restauración del sistema inmunitario en el cuerpo de embriones de 8-8,5 días de edad.

Las células hematopoyéticas del saco vitelino poseen un alto potencial proliferativo y son capaces de autorreproducirse de forma prolongada in vitro. Algunos autores las identifican como CMH basándose en la generación prolongada (de casi 7 meses) de células progenitoras eritroides, que se diferencian de las progenitoras de médula ósea del linaje eritroide por un periodo de pase más largo, colonias más grandes, mayor sensibilidad a los factores de crecimiento y una proliferación más prolongada. Además, en condiciones adecuadas de cultivo in vitro de células del saco vitelino, también se forman células progenitoras linfoides.

Los datos presentados permiten considerar el saco vitelino como una fuente de células madre hematopoyéticas (CMH), menos comprometidas y, por lo tanto, con mayor potencial proliferativo que las células madre de la médula ósea. Sin embargo, a pesar de que el saco vitelino contiene células progenitoras hematopoyéticas pluripotentes que mantienen diversas líneas de diferenciación hematopoyética in vitro durante un largo periodo, el único criterio para determinar la integridad de las CMH es su capacidad para repoblar a largo plazo los órganos hematopoyéticos del receptor, cuyas células hematopoyéticas están destruidas o genéticamente defectuosas. Por lo tanto, la pregunta clave es si las células hematopoyéticas pluripotentes del saco vitelino pueden migrar y poblar órganos hematopoyéticos, y si es recomendable revisar los trabajos conocidos que demuestran su capacidad para repoblar los órganos hematopoyéticos de animales maduros con la formación de las principales líneas hematopoyéticas. Ya en la década de 1970 se identificaron fuentes intraembrionarias de GSC definitivas en embriones de aves, lo que ya entonces ponía en duda las ideas establecidas sobre el origen extraembrionario de las GSC, incluso en representantes de otras clases de vertebrados. En los últimos años, se han publicado publicaciones sobre la presencia de áreas intraembrionarias similares que contienen GSC en mamíferos y humanos.

Cabe destacar una vez más que el conocimiento fundamental en esta área es fundamental para la transplantología celular práctica, ya que ayudará no solo a determinar la fuente preferida de CMH, sino también a establecer las características de la interacción de las células hematopoyéticas primarias con un organismo genéticamente extraño. Se sabe que la introducción de células madre hematopoyéticas de hígado fetal humano en un embrión de oveja durante la organogénesis da lugar al nacimiento de animales quiméricos, en cuya sangre y médula ósea se determinan de forma estable entre el 3 y el 5% de las células hematopoyéticas humanas. Al mismo tiempo, las CMH humanas no modifican su cariotipo, manteniendo una alta tasa de proliferación y capacidad de diferenciación. Además, las CMH xenogénicas trasplantadas no interfieren con el sistema inmunitario ni con los fagocitos del organismo huésped, ni se transforman en células tumorales, lo que sentó las bases para el desarrollo intensivo de métodos para la corrección intrauterina de patología genética hereditaria mediante CMH o CME transfectadas con genes deficientes.

Pero ¿en qué etapa de la embriogénesis es más apropiado llevar a cabo dicha corrección? Por primera vez, las células determinadas para la hematopoyesis aparecen en mamíferos inmediatamente después de la implantación (6.º día de gestación), cuando aún no se observan signos morfológicos de diferenciación hematopoyética ni órganos hematopoyéticos presuntivos. En esta etapa, las células dispersas del embrión de ratón son capaces de repoblar los órganos hematopoyéticos de los receptores irradiados con la formación de eritrocitos y linfocitos que se diferencian de las células huésped por el tipo de hemoglobina o glicerofosfato isomerasa, respectivamente, así como un marcador cromosómico adicional (Tb) de las células del donante. En mamíferos, al igual que en aves, simultáneamente con el saco vitelino, antes del cierre del lecho vascular común, las células hematopoyéticas aparecen directamente en el cuerpo del embrión en la esplácnopleura paraaórtica. Se aislaron células hematopoyéticas del fenotipo AA4.1+ de la región AGM y se caracterizaron como células hematopoyéticas multipotentes que forman linfocitos T y B, granulocitos, megacariocitos y macrófagos. Fenotípicamente, estas células progenitoras multipotentes son muy similares a las células madre hematopoyéticas (CMH) de la médula ósea de animales adultos (CD34+c-kit+). El número de células AA4.1+ multipotentes entre todas las células de la región AGM es pequeño: representan solo 1/12 de su porción.

En el embrión humano, también se ha identificado una región intraembrionaria que contiene células madre hematopoyéticas (HSC) homólogas a la región AGM de los animales. Además, en humanos, más del 80% de las células multipotentes con alto potencial proliferativo se encuentran en el cuerpo del embrión, aunque también se encuentran en el saco vitelino. Un análisis detallado de su localización mostró que cientos de estas células se agrupan en grupos compactos, ubicados muy cerca del endotelio de la pared ventral de la aorta dorsal. Fenotípicamente, son células CD34+CD45+Lin. Por el contrario, en el saco vitelino, así como en otros órganos hematopoyéticos del embrión (hígado, médula ósea), estas células son únicas.

En consecuencia, en el embrión humano, la región AGM contiene cúmulos de células hematopoyéticas estrechamente asociadas con el endotelio ventral de la aorta dorsal. Este contacto también se rastrea a nivel inmunoquímico: tanto las células de los cúmulos hematopoyéticos como las células endoteliales expresan el factor de crecimiento endotelial vascular, ligando Flt-3, sus receptores FLK-1 y STK-1, así como el factor de transcripción de las células madre leucémicas. En la región AGM, los derivados mesenquimales están representados por una densa hebra de células redondeadas ubicadas a lo largo de toda la aorta dorsal y que expresan tenascina C, una glicoproteína de la sustancia fundamental que participa activamente en los procesos de interacción y migración intercelular.

Tras el trasplante, las células madre multipotentes de la región AGM restauran rápidamente la hematopoyesis en ratones maduros irradiados y proporcionan una hematopoyesis eficaz durante un periodo prolongado (hasta 8 meses). Los autores no encontraron células con estas propiedades en el saco vitelino. Los resultados de este estudio se confirman con los datos de otro trabajo, que demostró que, en embriones en etapas tempranas de desarrollo (10,5 días), la región AGM es la única fuente de células que cumplen con la definición de CMH, restaurando la hematopoyesis mieloide y linfoide en receptores maduros irradiados.

La línea estromal AGM-S3 se aisló de la región AGM, cuyas células favorecen la generación de células progenitoras comprometidas CFU-GM, BFU-E, CFU-E y unidades formadoras de colonias de tipo mixto en cultivo. El contenido de estas últimas durante el cultivo en una subcapa alimentadora de células de la línea AGM-S3 aumenta de 10 a 80 veces. Por lo tanto, el microambiente de la región AGM contiene células de base estromales que favorecen eficazmente la hematopoyesis, por lo que la propia región AGM podría actuar como un órgano hematopoyético embrionario, una fuente de células madre hematopoyéticas definitivas, es decir, células madre hematopoyéticas que forman el tejido hematopoyético de un animal adulto.

El inmunofenotipado extendido de la composición celular de la región AGM mostró que esta contiene no solo células hematopoyéticas multipotentes, sino también células dedicadas a la diferenciación mieloide y linfoide (linfocitos T y B). Sin embargo, el análisis molecular de células CD34+c-kit+ individuales de la región AGM mediante reacción en cadena de la polimerasa reveló la activación únicamente de los genes de beta-globina y mieloperoxidasa, pero no de los genes linfoides que codifican la síntesis de CD34, Thy-1 y 15. La activación parcial de genes específicos de linaje es característica de las etapas ontogenéticas tempranas de la generación de células madre hematopoyéticas y células progenitoras. Teniendo en cuenta que el número de células progenitoras comprometidas en la región AGM de un embrión de 10 días es 2-3 órdenes de magnitud menor que en el hígado, se puede argumentar que en el décimo día de la embriogénesis, la hematopoyesis en la región AGM apenas está comenzando, mientras que en el principal órgano hematopoyético del feto durante este período, las líneas hematopoyéticas ya se han desarrollado.

De hecho, a diferencia de las células madre hematopoyéticas del saco vitelino y la región AGM, que repoblan el microambiente hematopoyético del recién nacido (9-11 días), pero no el organismo adulto, las células progenitoras hematopoyéticas del hígado embrionario de 12-17 días ya no requieren un microambiente postnatal temprano y pueblan los órganos hematopoyéticos de un animal adulto de forma similar a la de un recién nacido. Tras el trasplante de células madre hematopoyéticas de hígado embrionario, la hematopoyesis en ratones receptores adultos irradiados presentó un carácter policlonal. Además, mediante colonias marcadas, se demostró que el funcionamiento de los clones injertados está completamente sujeto a la sucesión clonal revelada en la médula ósea adulta. En consecuencia, las HSC de hígado embrionario, marcadas en las condiciones más suaves, sin preestimulación con citocinas exógenas, ya poseen los atributos principales de las HSC adultas: no requieren un microambiente postembrionario temprano, entran en un estado de latencia profunda después del trasplante y se movilizan hacia la formación clonal secuencialmente de acuerdo con el modelo de sucesión clonal.

Obviamente, es necesario detenerse en el fenómeno de la sucesión clonal con más detalle. La eritropoyesis es llevada a cabo por células madre hematopoyéticas que tienen un alto potencial proliferativo y la capacidad de diferenciarse en todas las líneas de células precursoras comprometidas de células sanguíneas. A una intensidad normal de hematopoyesis, la mayoría de las células madre hematopoyéticas están en un estado latente y se movilizan para la proliferación y diferenciación, formando secuencialmente clones que se reemplazan entre sí. Este proceso se llama sucesión clonal. La evidencia experimental de la sucesión clonal en el sistema hematopoyético se obtuvo en estudios con HSC marcadas por transferencia génica retroviral. En animales adultos, la hematopoyesis es mantenida por muchos clones hematopoyéticos que funcionan simultáneamente, derivados de las HSC. Con base en el fenómeno de la sucesión clonal, se ha desarrollado un enfoque de repoblación para la identificación de las HSC. Según este principio se distingue entre células madre hematopoyéticas de largo plazo (LT-HSC), capaces de restaurar el sistema hematopoyético a lo largo de la vida, y células madre hematopoyéticas de corto plazo, que realizan esta función durante un periodo de tiempo limitado.

Si consideramos las células madre hematopoyéticas desde el punto de vista del enfoque de repoblación, entonces la peculiaridad de las células hematopoyéticas del hígado embrionario es su capacidad para crear colonias que son significativamente más grandes en tamaño que aquellas en el crecimiento de las HSC de sangre de cordón umbilical o médula ósea, y esto aplica a todos los tipos de colonias. Este hecho por sí solo indica un mayor potencial proliferativo de las células hematopoyéticas del hígado embrionario. Una propiedad única de las células progenitoras hematopoyéticas del hígado embrionario es un ciclo celular más corto en comparación con otras fuentes, lo cual es de gran importancia desde el punto de vista de la efectividad de la repoblación de órganos hematopoyéticos durante el trasplante. El análisis de la composición celular de la suspensión hematopoyética obtenida a partir de fuentes de un organismo maduro indica que en todas las etapas de la ontogénesis, las células nucleares están representadas predominantemente por células finalmente diferenciadas, cuyo número y fenotipo dependen de la edad ontogenética del donante de tejido hematopoyético. En particular, las suspensiones de células mononucleares de médula ósea y sangre de cordón umbilical se componen de más del 50% de células maduras de la serie linfoide, mientras que el tejido hematopoyético del hígado embrionario contiene menos del 10% de linfocitos. Además, las células de linaje mieloide en el hígado embrionario y fetal están representadas principalmente por la serie eritroide, mientras que en la sangre de cordón umbilical y la médula ósea predominan los elementos granulocíticos-macrófagos.

También es importante que el hígado embrionario contenga un conjunto completo de los precursores hematopoyéticos más tempranos. Entre estos últimos, cabe destacar las células eritroides, granulopoyéticas, megacariopoyéticas y las células formadoras de colonias multilinaje. Sus precursores más primitivos (LTC-IC) son capaces de proliferar y diferenciarse in vitro durante cinco semanas o más, y también conservan su actividad funcional tras el injerto en el organismo del receptor durante el trasplante alogénico e incluso xenogénico a animales inmunodeficientes.

La conveniencia biológica del predominio de células eritroides en el hígado embrionario (hasta el 90% del total de elementos hematopoyéticos) se debe a la necesidad de proporcionar masa eritrocitaria al volumen sanguíneo del feto en desarrollo, que crece rápidamente. En el hígado embrionario, la eritropoyesis está representada por precursores eritroides nucleares de diversos grados de madurez que contienen hemoglobina fetal (a2u7), la cual, debido a su mayor afinidad por el oxígeno, asegura una absorción eficaz de este último de la sangre materna. La intensificación de la eritropoyesis en el hígado embrionario se asocia con un aumento local de la síntesis de eritropoyetina (EPO). Cabe destacar que la presencia de eritropoyetina por sí sola es suficiente para la realización del potencial hematopoyético de las células hematopoyéticas en el hígado embrionario, mientras que una combinación de citocinas y factores de crecimiento consistentes en EPO, SCF, GM-CSF e IL-3 es necesaria para el compromiso de las HSC de médula ósea y sangre de cordón umbilical con la eritropoyesis. Al mismo tiempo, las células progenitoras hematopoyéticas tempranas aisladas del hígado embrionario, que no tienen receptores para EPO, no responden a la eritropoyetina exógena. Para la inducción de la eritropoyesis en una suspensión de células mononucleares del hígado embrionario, es necesaria la presencia de células sensibles a la eritropoyetina más avanzadas con el fenotipo CD34+CD38+, que expresan el receptor de EPO.

En la literatura, aún no existe consenso sobre el desarrollo de la hematopoyesis en el período embrionario. No se ha establecido la importancia funcional de la existencia de fuentes extraembrionarias e intraembrionarias de células progenitoras hematopoyéticas. Sin embargo, es indudable que, en la embriogénesis humana, el hígado es el órgano central de la hematopoyesis y, entre las semanas 6 y 12 de gestación, sirve como la principal fuente de células madre hematopoyéticas que pueblan el bazo, el timo y la médula ósea. Las células progenitoras hematopoyéticas (GDR) garantizan el desempeño de las funciones correspondientes en los períodos prenatal y posnatal del desarrollo.

Cabe destacar nuevamente que el hígado embrionario, en comparación con otras fuentes, se caracteriza por el mayor contenido de células madre hematopoyéticas (CMH). Aproximadamente el 30% de las células CD344 del hígado embrionario presentan el fenotipo CD38. Al mismo tiempo, el número de células progenitoras linfoides (CD45+) en las primeras etapas de la hematopoyesis hepática no supera el 4%. Se ha establecido que, a medida que el feto se desarrolla, entre las semanas 7 y 17 de gestación, el número de linfocitos B aumenta progresivamente con un incremento mensual del 1,1%, mientras que el nivel de CMH disminuye permanentemente.

La actividad funcional de las células madre hematopoyéticas también depende del período de desarrollo embrionario de su fuente. El estudio de la actividad formadora de colonias de células hepáticas de embriones humanos a las 6-8 y 9-12 semanas de gestación durante el cultivo en un medio semilíquido en presencia de SCF, GM-CSF, IL-3, IL-6 y EPO mostró que el número total de colonias es 1,5 veces mayor cuando se siembran HSC de hígado embrionario en etapas tempranas de desarrollo. Al mismo tiempo, el número de células progenitoras de mielopoyesis como CFU-GEMM en el hígado a las 6-8 semanas de embriogénesis es más de tres veces mayor que su número a las 9-12 semanas de gestación. En general, la actividad formadora de colonias de células hepáticas hematopoyéticas de embriones en el primer trimestre de gestación fue significativamente mayor que la de las células hepáticas fetales en el segundo trimestre del embarazo.

Los datos anteriores indican que el hígado embrionario, al inicio de la embriogénesis, se distingue no solo por un mayor contenido de células progenitoras hematopoyéticas tempranas, sino también por un espectro más amplio de diferenciación en diversas líneas celulares. Estas características de la actividad funcional de las células madre hematopoyéticas del hígado embrionario pueden tener cierta relevancia clínica, ya que sus características cualitativas permiten esperar un efecto terapéutico pronunciado al trasplantar incluso un pequeño número de células obtenidas en etapas tempranas de la gestación.

Sin embargo, el problema de la cantidad de células madre hematopoyéticas necesarias para un trasplante eficaz sigue siendo relevante. Se está intentando resolverlo aprovechando el alto potencial de autorreproducción de las células hematopoyéticas del hígado embrionario in vitro al ser estimuladas por citocinas y factores de crecimiento. Con la perfusión constante de células madre hematopoyéticas de hígado embrionario en etapas tempranas en un biorreactor, tras 2-3 días, es posible obtener una cantidad de células madre hematopoyéticas 15 veces superior a su nivel inicial. A modo de comparación, cabe destacar que se requieren al menos dos semanas para lograr un aumento de 20 veces en la producción de células madre hematopoyéticas de sangre de cordón umbilical humano en las mismas condiciones.

Así, el hígado embrionario se diferencia de otras fuentes de células madre hematopoyéticas por un mayor contenido de células progenitoras hematopoyéticas comprometidas y tempranas. En cultivo con factores de crecimiento, las células hepáticas embrionarias con el fenotipo CD34+CD45Ra1 CD71l0W forman 30 veces más colonias que células de sangre de cordón umbilical similares y 90 veces más que las células madre hematopoyéticas de médula ósea. Las diferencias más pronunciadas en estas fuentes residen en el contenido de células progenitoras hematopoyéticas tempranas que forman colonias mixtas: la cantidad de UFC-GEMM en el hígado embrionario supera en 60 y 250 veces la de la sangre de cordón umbilical y la de la médula ósea, respectivamente.

También es importante que hasta la semana 18 del desarrollo embrionario (el período de inicio de la hematopoyesis en la médula ósea), más del 60% de las células hepáticas participen en la función hematopoyética. Dado que el feto humano carece de timo y, por consiguiente, de timocitos hasta la semana 13 de desarrollo, el trasplante de células hematopoyéticas de hígado embrionario de entre 6 y 12 semanas de gestación reduce significativamente el riesgo de desarrollar una reacción de injerto contra huésped y no requiere la selección de un donante histocompatible, ya que facilita considerablemente el logro del quimerismo hematopoyético.