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Médula Ósea: Composición y Hematopoyesis

La médula ósea, lugar principal de la hematopoyesis, se encuentra en las cavidades de los huesos esponjosos y en los canales medulares de los huesos largos. Existen dos tipos: la médula roja (hematopoyética con abundantes células sanguíneas) y la médula amarilla (con predominio de adipocitos). La composición de la médula humana cambia con la edad. En los jóvenes, toda la médula ósea es roja, ya que hay una mayor producción de células sanguíneas. A medida que aumenta la edad, se produce un cambio gradual a la variedad de médula amarilla. La médula amarilla puede revertirse en médula roja cuando la hematopoyesis es necesaria (e.g., anemia). La médula roja, por hematopoyesis, produce unos 6 mil millones de células por kilogramo por día. El proceso se basa en que las células hematopoyéticas (células madre y progenitoras) producen células efectoras maduras (linfocitos, plaquetas, granulocitos, eritrocitos) con la ayuda de elementos no hematopoyéticos. La producción está regulada por las citoquinas liberadas en el entorno de la médula ósea y la retroalimentación de los tejidos diana. La estructura de la médula permite que la hematopoyesis tenga lugar en la zona extravascular y, tras una diferenciación por etapas, las células sanguíneas se liberan a la circulación.

Última actualización: 1 Abr, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Descripción General

Definición

La médula ósea es el tejido esponjoso que se encuentra en los canales medulares de los huesos largos y en las cavidades de los huesos esponjosos.

  • Lugar primario de formación de las células sanguíneas (hacia el 5to mes de gestación):
    • 1er mes en el útero: el mesodermo del saco vitelino
    • Hacia el 2do–3er mes: La hematopoyesis se traslada al hígado (y al bazo).
    • Hacia el 5to mes: La hematopoyesis se produce en la médula ósea y esta acaba convirtiéndose en la fuente predominante de células sanguíneas.
  • Otras funciones:
    • Descomposición de los eritrocitos viejos (en bilirrubina, hierro, globina) a través de los macrófagos y reutilización del hierro
    • Almacenamiento de grasa a través de los adipocitos
  • La formación de células sanguíneas (hematopoyesis) se ajusta en función de las necesidades y es necesaria, ya que la vida útil de las células es limitada:
    • Leucocitos: de unas horas a días
    • Plaquetas: hasta 10 días
    • Eritrocitos: 120 días
  • La principal irrigación sanguínea procede de 1 o varias arterias nutricias:
    • Penetra en la médula del hueso
    • Las arterias medulares tienen ramas radiales que se dirigen a la superficie interna de la corteza y se conectan con la irrigación arterial más pequeña del periostio.
    • Desde la corteza, los capilares vuelven a la cavidad medular y forman una red de sistemas sinusoidales.
  • Los nervios mielinizados y no mielinizados (que entran a través de los canales nutricios) proporcionan la inervación.
Suministro de sangre en el hueso

La imagen muestra la irrigación sanguínea (arteria y vena)

Imagen: “609 Body Supply to the Bone” por OpenStax College. Licencia: CC BY 3.0

Tipos de médula

  • Basado en examen macroscópico:
    • Médula ósea roja:
      • Hematopoyética/formadora de sangre
      • Células sanguíneas abundantes
      • El nivel disminuye con la edad.
      • Se localiza en: huesos planos (cráneo, esternón, vértebras, escápulas y huesos de la pelvis), epífisis de huesos largos (fémur, tibia, húmero)
    • Médula ósea amarilla:
      • No hematopoyética
      • Llena de adipocitos
      • El nivel aumenta con la edad.
      • Situada en la diáfisis de los huesos largos
  • Diferencias y desarrollo:
    • En el recién nacido, toda la médula ósea es roja y está activa en la producción de células sanguíneas.
    • A medida que aumenta la edad, se produce un cambio gradual a la variedad de médula amarilla.
    • En determinadas afecciones (hemorragias graves, anemia o hipoxia), la médula amarilla vuelve a ser roja.

Células y Estructuras de la Médula Ósea

Hematopoyéticas

  • Células madre hematopoyéticas:
    • Células multipotenciales con capacidad de autorrenovación y diferenciación a todas las células del linaje hematopoyético
    • Las células madre hematopoyéticas están en estrecha asociación con las células de revestimiento óseo.
  • Células progenitoras multipotenciales:
    • Las células madre hematopoyéticas progresan a células progenitoras multipotenciales.
    • No autorrenovables, pero con potencial de diferenciación de linaje completo
  • Progenitoras oligopotentes:
    • Las células progenitoras multipotenciales se desarrollan posteriormente en progenitoras oligopotentes:
      • Progenitoras linfoides comunes
      • Progenitoras mieloides comunes
    • Las progenitoras linfoides comunes y las progenitoras mieloides comunes se convierten en progenitoras de linaje restringido y, a través de etapas, acaban convirtiéndose en células efectoras o en células diferenciadas:
      • Granulocitos: con gránulos secretores en el citoplasma (eosinófilos, neutrófilos, basófilos)
      • Monocitos: se diferencian en macrófagos
      • Megacariocitos: se convierten en plaquetas
      • Eritrocitos o glóbulos rojos: células bicóncavas sin núcleo que transportan oxígeno
      • Progenitores linfoides comunes → linfocitos
    • Las células maduras se encuentran en la zona perisinusoidal.

No hematopoyéticas

Estructuras que proporcionan un microambiente que favorece la diferenciación de las células hematopoyéticas y la proliferación de las células sanguíneas:

  • Células óseas:
    • Proporcionan soporte a la médula ósea
    • Revestimiento del endostio: capa de células planas en la superficie interna de las cavidades óseas
    • En el revestimiento se encuentran osteoclastos y osteoblastos.
  • Estroma de la médula:
    • No participa en el proceso de hematopoyesis, pero aporta factores de crecimiento/citoquinas
    • Formado por células estromales o reticulares, macrófagos y la matriz extracelular en el espacio extravascular
    • Los adipocitos dan soporte a las células mieloides y linfoides en fase tardía (fase no progenitora) y sirven para almacenar grasa/lípidos.
  • Sinusoides (revestidos de células endoteliales):
    • La hematopoyesis se produce en los espacios extravasculares.
    • Los sinusoides proporcionan una barrera entre la circulación y el proceso hematopoyético, impidiendo la liberación de células sanguíneas inmaduras de la médula ósea.
    • Las células sanguíneas diferenciadas atraviesan el endotelio de los vasos sanguíneos por migración transcelular y pasan a la circulación.

Hematopoyesis

Producción de células sanguíneas

La hematopoyesis se inicia con una célula madre hematopoyética, a la que se incita a dividirse y diferenciarse con los estímulos químicos adecuados (factores de crecimiento hemopoyético).

  • Las células madre linfoides dan lugar a los linfocitos:
    • Linfocitos T
    • Linfocitos B
    • Linfocitos asesinos naturales
  • Las células madre mieloides acaban diferenciándose en plaquetas, eritrocitos, granulocitos y monocitos:
    • La interleuquina-3 (IL-3) estimula la diferenciación de las células madre hemayopoyéticas multipotenciales en células progenitoras mieloides.
    • Factor estimulante de colonias de granulocitos y macrófagos → diferenciación de progenitores mieloides a granulocitos (neutrófilos) y monocitos
    • IL-5 → diferenciación a eosinófilos
    • Trombopoyetina → diferenciación a trombocitos (plaquetas)
    • Eritropoyetina → diferenciación a eritrocitos
Hematopoyesis de la médula ósea

Hematopoyesis de la médula ósea: proliferación y diferenciación de los elementos formes de la sangre
CFU-GEMM: unidad formadora de colonias: granulocitos, eritrocitos, monocitos, megacariocitos
CFU-GM: unidad formadora de colonias: granulocitos-macrófagos
GM-CSF: factor estimulante de colonias de granulocitos y macrófagos
M-CSF: factor estimulante de colonias de macrófagos
G-CSF: factor estimulante de colonias de granulocitos
NK: asesino natural
TPO: trombopoyetina

Imagen por Lecturio. Licencia: CC BY-NC-SA 4.0

Principales factores de crecimiento hematopoyético

Tabla: Principales factores de crecimiento hematopoyético
Citoquinas/factores de crecimiento Actividades Fuente
Eritropoyetina Estimula la eritropoyesis, incluida la diferenciación
  • Riñón
  • Hígado
Trombopoyetina Estimula la trombopoyesis
  • Riñón
  • Hígado
Factor de células madre Estimula todas las células progenitoras hematopoyéticas Células estromales de la médula ósea
Factor estimulante de colonias de granulocitos y macrófagos Estimula las células progenitoras mieloides
  • Células endoteliales
  • Linfocitos T
Factor estimulante de colonias de granulocitos Estimula las células precursoras de neutrófilos
  • Células endoteliales
  • Macrófagos
Factor estimulante de colonias de monocitos Estimula las células precursoras de monocitos
  • Células endoteliales
  • Macrófagos

Interleuquinas

Tabla: Interleuquinas
Interleuquina (IL) Actividades Fuente
IL-1 Regulación de la secreción de citoquinas de muchos leucocitos
  • Macrófagos
  • Linfocitos T colaboradores
IL-2
  • Mitógeno para los linfocitos T y B activados
  • Diferenciación de las células asesinas naturales
Linfocitos T colaboradores
IL-3 Mitógeno para todas las células progenitoras de granulocitos y megacariocitos/eritrocitos Linfocitos T colaboradores
IL-4
  • Desarrollo de basófilos y mastocitos
  • Activación de los linfocitos B
Linfocitos T colaboradores
IL-5 Desarrollo y activación de los eosinófilos Linfocitos T colaboradores
IL-6
  • Mitógeno para los leucocitos
  • Activación de linfocitos B y linfocitos T reguladores
  • Macrófagos
  • Neutrófilos
  • Células endoteliales
IL-7 Estimulación de todas las células madre linfoides Células estromales de la médula ósea

Videos relevantes

Relevancia Clínica

  • Trombocitopenia: describe una deficiencia de trombocitos en la sangre periférica. Los trombocitos o plaquetas están integrados funcionalmente en el sistema de hemostasia. Así pues, los trastornos de la función de los trombocitos provocan hemorragias patológicas. En el espectro de las diátesis hemorrágicas, la trombocitopenia es la principal causa de las hemorragias patológicas.
  • Anemia: disminución del número total de eritrocitos, de la hemoglobina o de la masa de eritrocitos circulantes. La anemia suele reflejarse en la disminución de la hemoglobina y el hematocrito y puede surgir de la reducción de la hematopoyesis, hemólisis o pérdida de sangre.
  • Leucemia linfoblástica aguda: la forma más común de cáncer que afecta a los niños, caracterizada por la proliferación incontrolada de células precursoras linfoides (aumento de linfoblastos). La médula normal es sustituida por linfoblastos, que pasan a la circulación y se infiltran en otros órganos. Los signos y síntomas de la leucemia linfoblástica aguda están relacionados con anemia, trombocitopenia y falta de leucocitos funcionales. El frotis de sangre periférica y la biopsia de médula ósea muestran linfoblastos. Los estudios inmunofenotípicos, histoquímicos y genéticos ayudan al diagnóstico y al tratamiento.
  • Leucemia mieloide aguda: neoplasia hematológica caracterizada por la proliferación incontrolada de células precursoras mieloides (aumento de mieloblastos). Esta afección se observa sobre todo en los adultos mayores. Se produce la sustitución de la médula normal por células malignas, lo que provoca una alteración de la hematopoyesis. La presentación clínica está relacionada con anemia, trombocitopenia y falta de leucocitos funcionales. El diagnóstico se realiza mediante un frotis de sangre periférica y un examen de biopsia de médula ósea que muestra mieloblastos. Las células precursoras contienen bastones de Auer.
  • Leucemia mieloide crónica: proliferación maligna de la línea celular granulocítica, con una diferenciación bastante normal. La anomalía genética subyacente es el cromosoma Filadelfia. El cromosoma contiene el gen de fusión BCR-ABL1, que produce una activación constitutiva de la tirosina quinasa, lo que lleva a una producción granulocítica incontrolada. Se observa una elevación de los leucocitos y un frotis periférico con un mayor número de células inmaduras. La demostración del cromosoma Filadelfia mediante técnicas citogenéticas se considera la prueba diagnóstica estándar de oro.
  • Leucemia linfocítica crónica: cáncer de la sangre y de la médula ósea de crecimiento lento, caracterizado por una producción excesiva de linfocitos B monoclonales en la sangre periférica. Cuando la afectación es principalmente ganglionar, la enfermedad se denomina linfoma linfocítico pequeño. La enfermedad suele presentarse en adultos mayores, con una edad media de 70 años. A menudo, con una presentación asintomática, el diagnóstico se realiza cuando se observa una linfocitosis anormal en las pruebas de laboratorio. También pueden observarse citopenias. Las células B son linfocitos funcionalmente incompetentes y, por tanto, pueden dar lugar a infecciones recurrentes.

Referencias

  1. Mescher, AL. (Ed.). (2021). Hemopoiesis. Junqueira’s Basic Histology Text and Atlas, 16e. McGraw-Hill. https://accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?bookid=3047&sectionid=255121548
  2. Panchbhavi, V. (2017). Bone marrow anatomy. Medscape. Retrieved June 20, 2021, from https://emedicine.medscape.com/article/1968326-overview#a1
  3. Paulsen, DF. (Ed.). (2010). Hematopoiesis. Histology & Cell Biology: Examination & Board Review, 5e. McGraw-Hill. https://accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?bookid=563&sectionid=42045308
  4. Seita, J, Weissman, IL. (2010). Hematopoietic stem cell: Self-renewal versus differentiation. Wiley interdisciplinary reviews. Systems biology and medicine. 2(6), 640–653. https://doi.org/10.1002/wsbm.86

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