Médula ósea

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La médula ósea es un tejido semisólido que se encuentra dentro de las porciones esponjosas (también conocidas como esponjosas) de los huesos. En aves y mamíferos, la médula ósea es el sitio principal de producción de nuevas células sanguíneas (o hematopoyesis). Se compone de células hematopoyéticas, tejido adiposo de la médula y células del estroma de sostén. En los humanos adultos, la médula ósea se encuentra principalmente en las costillas, las vértebras, el esternón y los huesos de la pelvis. La médula ósea comprende aproximadamente el 5 % de la masa corporal total en humanos adultos sanos, de modo que un hombre que pesa 73 kg (161 lb) tendrá alrededor de 3,7 kg (8 lb) de médula ósea.

La médula humana produce aproximadamente 500 mil millones de células sanguíneas por día, que se unen a la circulación sistémica a través de sinusoides vasculares permeables dentro de la cavidad medular. Todos los tipos de células hematopoyéticas, incluidos los linajes mieloides y linfoides, se crean en la médula ósea; sin embargo, las células linfoides deben migrar a otros órganos linfoides (p. ej., timo) para completar la maduración.

Los trasplantes de médula ósea se pueden realizar para tratar enfermedades graves de la médula ósea, incluidas ciertas formas de cáncer, como la leucemia. Varios tipos de células madre están relacionados con la médula ósea. Las células madre hematopoyéticas en la médula ósea pueden dar lugar a células de linaje hematopoyético, y las células madre mesenquimales, que pueden aislarse del cultivo primario del estroma de la médula ósea, pueden dar lugar a tejido óseo, adiposo y cartilaginoso.

Estructura

La composición de la médula es dinámica, ya que la mezcla de componentes celulares y no celulares (tejido conectivo) cambia con la edad y en respuesta a factores sistémicos. En los seres humanos, la médula se caracteriza coloquialmente como médula "roja" o "amarilla" (en latín: medulla ossium rubra, en latín: medulla ossium flava, respectivamente) según la prevalencia de células hematopoyéticas frente a células grasas. Si bien no se comprenden los mecanismos precisos que subyacen a la regulación de la médula, se producen cambios en la composición de acuerdo con patrones estereotípicos.Por ejemplo, los huesos de un recién nacido contienen exclusivamente médula "roja" hematopoyéticamente activa, y hay una conversión progresiva hacia la médula "amarilla" con la edad. En adultos, la médula roja se encuentra principalmente en el esqueleto central, como la pelvis, el esternón, el cráneo, las costillas, las vértebras y las escápulas, y se encuentra de forma variable en los extremos proximales de las epífisis de los huesos largos, como el fémur y el húmero. En circunstancias de hipoxia crónica, el cuerpo puede volver a convertir la médula amarilla en médula roja para aumentar la producción de glóbulos.

Componentes hematopoyéticos

A nivel celular, el principal componente funcional de la médula ósea incluye las células progenitoras que están destinadas a madurar en células sanguíneas y linfoides. La médula humana produce aproximadamente 500 mil millones de células sanguíneas por día. La médula contiene células madre hematopoyéticas que dan lugar a las tres clases de células sanguíneas que se encuentran en la circulación: glóbulos blancos (leucocitos), glóbulos rojos (eritrocitos) y plaquetas (trombocitos).

GrupoTipo de célulaFracción mediaRango de referencia
Células mielopoyéticasmieloblastos0.90,2–1,5
promielocitos3,3%2.1–4.1
Mielocitos neutrofílicos12,7%8.2–15.7
Mielocitos eosinofílicos0,8%0,2–1,3
Metamielocitos neutrofílicos15,9%9.6–24.6
Metamielocitos eosinofílicos1,2%0,4–2,2
Células de banda neutrofílica12,4%9.5–15.3
Células de banda eosinofílica0,9%0,2–2,4
Neutrófilos segmentados7,4%6,0–12,0
Eosinófilos segmentados0,5%0,0–1,3
Basófilos y mastocitos segmentados0,1%0,0–0,2
Células eritropoyéticaspronormoblastos0,6%0,2–1,3
Normoblastos basófilos1,4%0,5–2,4
Normoblastos policromáticos21,6%17,9–29,2
Normoblasto ortocromático2,0%0,4–4,6
Otros tipos de célulasmegacariocitos<0,1%0.0-0.4
Células de plasma1,3%0.4-3.9
células reticulares0,3%0.0-0.9
linfocitos16,2%11.1-23.2
monocitos0,3%0.0-0.8

Estroma

El estroma de la médula ósea incluye todo el tejido que no participa directamente en la función principal de la médula ósea, la hematopoyesis. Las células del estroma pueden participar indirectamente en la hematopoyesis, proporcionando un microambiente que influye en la función y diferenciación de las células hematopoyéticas. Por ejemplo, generan factores estimulantes de colonias, que tienen un efecto significativo sobre la hematopoyesis. Los tipos de células que constituyen el estroma de la médula ósea incluyen:

Función

Células madre mesenquimales

El estroma de la médula ósea contiene células madre mesenquimales (MSC), que también se conocen como células estromales de la médula. Estas son células madre multipotentes que pueden diferenciarse en una variedad de tipos de células. Se ha demostrado que las MSC se diferencian, in vitro o in vivo, en osteoblastos, condrocitos, miocitos, adipocitos de la médula y células de los islotes beta-pancreáticos.

Barrera de la médula ósea

Los vasos sanguíneos de la médula ósea constituyen una barrera que impide que las células sanguíneas inmaduras salgan de la médula. Solo los glóbulos maduros contienen las proteínas de membrana, como la acuaporina y la glucoforina, que se requieren para adherirse y atravesar el endotelio de los vasos sanguíneos. Las células madre hematopoyéticas también pueden cruzar la barrera de la médula ósea y, por lo tanto, pueden extraerse de la sangre.

Papel linfático

La médula ósea roja es un elemento clave del sistema linfático, siendo uno de los principales órganos linfoides que generan linfocitos a partir de células progenitoras hematopoyéticas inmaduras. La médula ósea y el timo constituyen los tejidos linfoides primarios involucrados en la producción y selección temprana de linfocitos. Además, la médula ósea realiza una función similar a una válvula para evitar el reflujo de líquido linfático en el sistema linfático.

Compartimentación

La compartimentación biológica es evidente dentro de la médula ósea, en la que ciertos tipos de células tienden a agregarse en áreas específicas. Por ejemplo, los eritrocitos, los macrófagos y sus precursores tienden a acumularse alrededor de los vasos sanguíneos, mientras que los granulocitos se acumulan en los bordes de la médula ósea.

Como alimento

La médula ósea animal se ha utilizado en la cocina de todo el mundo durante milenios, como el famoso ossobuco milanés.

Significación clínica

Enfermedad

La arquitectura normal de la médula ósea puede verse dañada o desplazada por anemia aplásica, neoplasias malignas como el mieloma múltiple o infecciones como la tuberculosis, lo que provoca una disminución en la producción de células sanguíneas y plaquetas sanguíneas. La médula ósea también puede verse afectada por diversas formas de leucemia, que ataca a sus células progenitoras hematológicas. Además, la exposición a la radiación o la quimioterapia matará muchas de las células de la médula ósea que se dividen rápidamente y, por lo tanto, provocará un sistema inmunitario deprimido. Muchos de los síntomas del envenenamiento por radiación se deben al daño sufrido por las células de la médula ósea.

Para diagnosticar enfermedades que involucran la médula ósea, a veces se realiza una aspiración de médula ósea. Por lo general, esto implica el uso de una aguja hueca para obtener una muestra de médula ósea roja de la cresta del ilion bajo anestesia general o local.

Aplicación de células madre en terapéutica.

Las células madre derivadas de la médula ósea tienen una amplia gama de aplicaciones en medicina regenerativa.

Imágenes

Las imágenes médicas pueden proporcionar una cantidad limitada de información sobre la médula ósea. Las radiografías simples atraviesan los tejidos blandos, como la médula, y no permiten la visualización, aunque es posible que se detecten cambios en la estructura del hueso asociado. La tomografía computarizada tiene una capacidad algo mejor para evaluar la cavidad medular de los huesos, aunque con baja sensibilidad y especificidad. Por ejemplo, la médula grasa "amarilla" normal en huesos largos adultos es de baja densidad (-30 a -100 unidades Hounsfield), entre la grasa subcutánea y el tejido blando. El tejido con una composición celular aumentada, como la médula "roja" normal o las células cancerosas dentro de la cavidad medular, medirán una densidad variablemente más alta.

La resonancia magnética es más sensible y específica para evaluar la composición ósea. La resonancia magnética permite la evaluación de la composición molecular promedio de los tejidos blandos y, por lo tanto, proporciona información sobre el contenido relativo de grasa de la médula. En humanos adultos, la médula grasa "amarilla" es el tejido dominante en los huesos, particularmente en el esqueleto apendicular (periférico). Debido a que las moléculas de grasa tienen una alta relajación T1, las secuencias de imágenes ponderadas en T1 muestran la médula grasa "amarilla" como brillante (hiperintensa). Además, la médula grasa normal pierde señal en las secuencias de saturación de grasa, en un patrón similar al de la grasa subcutánea.

Cuando la médula grasa "amarilla" se reemplaza por tejido con más composición celular, este cambio es evidente como una disminución del brillo en las secuencias ponderadas en T1. Tanto la médula "roja" normal como las lesiones medulares patológicas (como el cáncer) son más oscuras que la médula "amarilla" en las secuencias de peso T1, aunque a menudo se pueden distinguir por comparación con la intensidad de la señal de RM de los tejidos blandos adyacentes. La médula "roja" normal suele ser equivalente o más brillante que el músculo esquelético o el disco intervertebral en las secuencias potenciadas en T1.

El cambio en la médula grasa, lo contrario de la hiperplasia de la médula roja, puede ocurrir con el envejecimiento normal, aunque también se puede observar con ciertos tratamientos, como la radioterapia. La hipointensidad T1 medular difusa sin realce de contraste o discontinuidad cortical sugiere conversión de médula roja o mielofibrosis. La médula ósea falsamente normal en T1 se puede ver con mieloma múltiple difuso o infiltración leucémica cuando la relación agua/grasa no está lo suficientemente alterada, como se puede ver con tumores de menor grado o antes en el proceso de la enfermedad.

Histología

El examen de médula ósea es el análisis patológico de muestras de médula ósea obtenidas mediante biopsia y aspiración de médula ósea. El examen de la médula ósea se utiliza en el diagnóstico de una serie de afecciones, como la leucemia, el mieloma múltiple, la anemia y la pancitopenia. La médula ósea produce los elementos celulares de la sangre, incluidas las plaquetas, los glóbulos rojos y los glóbulos blancos. Si bien se puede obtener mucha información analizando la sangre misma (extraída de una vena mediante flebotomía), a veces es necesario examinar la fuente de las células sanguíneas en la médula ósea para obtener más información sobre la hematopoyesis; este es el papel de la aspiración y la biopsia de la médula ósea.

La relación entre la serie mieloide y las células eritroides es importante para la función de la médula ósea y también para las enfermedades de la médula ósea y la sangre periférica, como la leucemia y la anemia. La proporción normal de mieloide a eritroide es de alrededor de 3:1; esta relación puede aumentar en las leucemias mielógenas, disminuir en las policitemias y revertirse en los casos de talasemia.

Donación y trasplante

En un trasplante de médula ósea, las células madre hematopoyéticas se extraen de una persona y se infunden en otra persona (alogénico) o en la misma persona en un momento posterior (autólogo). Si el donante y el receptor son compatibles, estas células infundidas viajarán a la médula ósea e iniciarán la producción de células sanguíneas. El trasplante de una persona a otra se lleva a cabo para el tratamiento de enfermedades graves de la médula ósea, como defectos congénitos, enfermedades autoinmunes o tumores malignos. Primero se elimina la médula del paciente con medicamentos o radiación, y luego se introducen las nuevas células madre. Antes de la radioterapia o la quimioterapia en casos de cáncer, algunas de las células madre hematopoyéticas del paciente a veces se recolectan y luego se vuelven a infundir cuando finaliza la terapia para restaurar el sistema inmunitario.

Las células madre de la médula ósea se pueden inducir para que se conviertan en células neurales para tratar enfermedades neurológicas y también se pueden usar potencialmente para el tratamiento de otras enfermedades, como la enfermedad inflamatoria intestinal. En 2013, luego de un ensayo clínico, los científicos propusieron que el trasplante de médula ósea podría usarse para tratar el VIH junto con medicamentos antirretrovirales; sin embargo, más tarde se descubrió que el VIH permaneció en los cuerpos de los sujetos de prueba.

Cosecha

Las células madre generalmente se recolectan directamente de la médula roja en la cresta ilíaca, a menudo bajo anestesia general. El procedimiento es mínimamente invasivo y no requiere puntos de sutura después. Según la salud del donante y la reacción al procedimiento, la extracción real puede ser un procedimiento ambulatorio o puede requerir 1 o 2 días de recuperación en el hospital.

Otra opción es administrar ciertos medicamentos que estimulan la liberación de células madre de la médula ósea a la sangre circulante. Se inserta un catéter intravenoso en el brazo del donante y luego se filtran las células madre de la sangre. Este procedimiento es similar al utilizado en la donación de sangre o plaquetas. En adultos, la médula ósea también se puede tomar del esternón, mientras que la tibia se usa a menudo cuando se toman muestras de bebés. En los recién nacidos, las células madre pueden recuperarse del cordón umbilical.

Registro fósil

La evidencia fosilizada más antigua de médula ósea se descubrió en 2014 en Eusthenopteron, un pez con aletas lobuladas que vivió durante el período Devónico hace aproximadamente 370 millones de años. Científicos de la Universidad de Uppsala y la Instalación Europea de Radiación Sincrotrón utilizaron microtomografía sincrotrón de rayos X para estudiar el interior fosilizado del húmero del esqueleto, encontrando estructuras tubulares organizadas similares a la médula ósea de los vertebrados modernos. Eusthenopteron está estrechamente relacionado con los primeros tetrápodos, que finalmente evolucionaron hasta convertirse en los mamíferos y lagartos terrestres de la actualidad.