La médula ósea es un tejido semisólido que se encuentra dentro de las porciones esponjosas (también conocidas como esponjosas) de los huesos . [2] En aves y mamíferos, la médula ósea es el sitio principal de producción de nuevas células sanguíneas (o hematopoyesis ). [3] Está compuesto por células hematopoyéticas , tejido adiposo de la médula y células estromales de soporte . En los seres humanos adultos, la médula ósea se encuentra principalmente en las costillas , las vértebras , el esternón y los huesos de la pelvis . [4] La médula ósea comprende aproximadamente el 5% de la masa corporal total en seres humanos adultos sanos, de modo que un hombre que pesa 73 kg (161 libras) tendrá alrededor de 3,7 kg (8 libras) de médula ósea. [5]
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 . [6] 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 (por ejemplo, el 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 de la médula ósea pueden dar lugar a células del 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 . [7]
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" ( latín : medulla ossium rubra , latín : medulla ossium flava , respectivamente) dependiendo de 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 ósea, [6] los cambios de composición ocurren según patrones estereotipados. [8] Por ejemplo, los huesos de un bebé recién nacido contienen exclusivamente médula "roja" hematopoyéticamente activa, y hay una conversión progresiva hacia la médula "amarilla" con la edad. En los 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 de forma variable se encuentra en los extremos epifisarios proximales de los huesos largos como el fémur y el húmero . En circunstancias de hipoxia crónica, el cuerpo puede convertir la médula amarilla en médula roja para aumentar la producción de células sanguíneas. [9]
A nivel celular, el principal componente funcional de la médula ósea incluye las células progenitoras que están destinadas a madurar hasta convertirse en células sanguíneas y linfoides. La médula humana produce aproximadamente 500 mil millones de células sanguíneas por día. [10] La médula contiene células madre hematopoyéticas que dan lugar a las tres clases de células sanguíneas que se encuentran en circulación: glóbulos blancos (leucocitos), glóbulos rojos (eritrocitos) y plaquetas (trombocitos). [11]
El estroma de la médula ósea incluye todo el tejido que no participa directamente en la función primaria de hematopoyesis de la médula . [6] Las células estromales pueden estar involucradas 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:
Que la médula ósea es un sitio de preparación para las respuestas de las células T a los antígenos transmitidos por la sangre se describió por primera vez en 2003. [13] Las células T vírgenes circulantes maduras se alojan en los senos de la médula ósea después de haber pasado por arterias y arteriolas. [14] Transmigran el endotelio sinusal y entran en el parénquima que contiene células dendríticas (CD). Estos tienen capacidad de captación, procesamiento y presentación de antígenos. [13] Las interacciones afines entre las células T específicas de antígeno y las CD presentadoras de antígenos (APC) en el parénquima conducen a una rápida formación de grupos de T-APC seguida de activación de células T, proliferación de células T y recirculación de células T a la sangre. [13] Estos hallazgos fueron corroborados y ampliados en 2013 mediante imágenes dinámicas de dos fotones in situ de cráneos de ratones. [15]
La médula ósea es un nido para las células T de memoria migratorias [16] y un santuario para las células plasmáticas. [17] Esto tiene implicaciones para la inmunidad adaptativa y la vacunología. [17] Las células B y T de memoria persisten en el parénquima en nichos de supervivencia dedicados organizados por células estromales. [18] Esta memoria puede mantenerse durante largos períodos de tiempo en forma de células inactivas [18] o mediante reestimulación antigénica repetida. [19] La médula ósea protege y optimiza la memoria inmunológica durante la restricción dietética. [20] En pacientes con cáncer, las células T de memoria reactivas al cáncer pueden surgir en la médula ósea de forma espontánea o después de una vacunación específica. [21] La médula ósea es un centro de una variedad de actividades inmunes: i) hematopoyesis, ii) osteogénesis, iii) respuestas inmunes, iv) distinción entre antígenos propios y no propios, v) función reguladora inmune central, vi) almacenamiento de células de memoria, vii) vigilancia inmune del sistema nervioso central, viii) adaptación a crisis energéticas, ix) provisión de células madre mesenquimales para la reparación de tejidos. [22]
El estroma de la médula ósea contiene células madre mesenquimales (MSC), [11] que también se conocen como células del estroma de la médula ósea. Se trata de 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 betapancreáticos . [ cita necesaria ]
Los vasos sanguíneos de la médula ósea constituyen una barrera que inhibe la salida de las células sanguíneas inmaduras de la médula. Sólo las células sanguíneas maduras contienen proteínas de membrana , como la acuaporina y la glicoforina , que son necesarias para unirse al endotelio de los vasos sanguíneos y atravesarlo . [23] Las células madre hematopoyéticas también pueden cruzar la barrera de la médula ósea y, por lo tanto, pueden extraerse de la sangre. [ cita necesaria ]
La médula ósea roja es un elemento clave del sistema linfático , siendo uno de los órganos linfoides primarios que generan linfocitos a partir de células progenitoras hematopoyéticas inmaduras . [24] 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. [ cita necesaria ]
La compartimentación biológica es evidente dentro de la médula ósea, en el sentido de 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. [11]
La médula ósea de animales se ha utilizado en la cocina de todo el mundo durante milenios, como en el famoso Ossobuco milanés . [25]
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. La médula ósea también puede verse afectada por diversas formas de leucemia , que ataca a sus células progenitoras hematológicas. [26] 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, dará como resultado un sistema inmunológico deprimido . Muchos de los síntomas del envenenamiento por radiación se deben al daño sufrido por las células de la médula ósea. [ cita necesaria ]
Para diagnosticar enfermedades que afectan a la médula ósea, a veces se realiza una aspiración de médula ósea . Por lo general, esto implica el uso de una aguja hueca para adquirir una muestra de médula ósea roja de la cresta del ilion bajo anestesia general o local . [27]
Las células madre derivadas de la médula ósea tienen una amplia gama de aplicaciones en medicina regenerativa. [28]
Las imágenes médicas pueden proporcionar una cantidad limitada de información sobre la médula ósea. Las radiografías simples atraviesan tejidos blandos como la médula y no proporcionan visualización, aunque se puede detectar cualquier cambio en la estructura del hueso asociado. [29] 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 los huesos largos de adultos es de baja densidad (-30 a -100 unidades Hounsfield), entre la grasa subcutánea y el tejido blando. El tejido con mayor composición celular, como la médula "roja" normal o las células cancerosas dentro de la cavidad medular, tendrá una densidad variable mayor. [30]
La resonancia magnética es más sensible y específica para evaluar la composición ósea. La resonancia magnética permite evaluar la composición molecular promedio de los tejidos blandos y, por lo tanto, proporciona información sobre el contenido relativo de grasa de la médula. En los seres 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 una médula grasa "amarilla" brillante (hiperintensa). Además, la médula grasa normal pierde señal en las secuencias de saturación de grasa, en un patrón similar a la grasa subcutánea. [ cita necesaria ]
Cuando la médula grasa "amarilla" es reemplazada por tejido con más composición celular, este cambio es evidente como una disminución del brillo en las secuencias potenciadas en T1. Tanto las lesiones de médula "roja" normal como las lesiones patológicas de la médula (como el cáncer) son más oscuras que la médula "amarilla" en las secuencias de ponderación 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 secuencias potenciadas en T1. [8] [31]
El cambio de la médula grasa, lo contrario de la hiperplasia de la médula roja , puede ocurrir con el envejecimiento normal, [32] aunque también se puede observar con ciertos tratamientos como la radioterapia . La hipointensidad difusa en T1 en la médula sin realce del contraste ni discontinuidad cortical sugiere conversión de la médula roja o mielofibrosis . Se puede observar una médula falsamente normal en T1 con mieloma múltiple difuso o infiltración leucémica cuando la proporción agua/grasa no está suficientemente alterada, como puede observarse con tumores de menor grado o en una etapa más temprana del proceso de la enfermedad. [33]
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 médula ósea se utiliza en el diagnóstico de una serie de afecciones, incluidas 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; ésta es la función de la aspiración y la biopsia de médula ósea. [ cita necesaria ]
La relación entre la serie mieloide y las células eritroides es relevante para la función de la médula ósea, y también para las enfermedades de la médula ósea y de la sangre periférica , como la leucemia y la anemia. La proporción normal de mieloide a eritroide es de alrededor de 3:1; esta proporción puede aumentar en las leucemias mielógenas , disminuir en las policitemias y revertirse en casos de talasemia . [34]
En un trasplante de médula ósea , se extraen células madre hematopoyéticas 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 realiza para el tratamiento de enfermedades graves de la médula ósea, como defectos congénitos, enfermedades autoinmunes o neoplasias malignas. Primero se destruye la médula del propio 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 infunden nuevamente cuando finaliza la terapia para restaurar el sistema inmunológico. [35]
Se puede inducir que las células madre de la médula ósea se conviertan en células neurales para tratar enfermedades neurológicas [36] y también pueden usarse potencialmente para el tratamiento de otras enfermedades, como la enfermedad inflamatoria intestinal . [37] En 2013, después de un ensayo clínico, los científicos propusieron que el trasplante de médula ósea podría usarse para tratar el VIH junto con medicamentos antirretrovirales ; [38] [39] sin embargo, más tarde se descubrió que el VIH permanecía en los cuerpos de los sujetos de prueba. [40]
Las células madre normalmente se obtienen directamente de la médula roja de la cresta ilíaca , a menudo bajo anestesia general . El procedimiento es mínimamente invasivo y no requiere puntos posteriores. Dependiendo de la salud del donante y de su reacción al procedimiento, la recolección real puede ser un procedimiento ambulatorio o puede requerir de 1 a 2 días de recuperación en el hospital. [41]
Otra opción es administrar ciertos medicamentos que estimulan la liberación de células madre de la médula ósea a la sangre circulante. [42] Se inserta un catéter intravenoso en el brazo del donante y luego las células madre se filtran de la sangre. Este procedimiento es similar al utilizado en la donación de sangre o plaquetas. En los adultos, la médula ósea también se puede extraer del esternón , mientras que la tibia se utiliza a menudo cuando se toman muestras de bebés. [27] En los recién nacidos, las células madre se pueden extraer del cordón umbilical . [43]
Utilizando la reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa (qPCR) y la secuenciación de próxima generación (NGS), se han identificado un máximo de cinco virus de ADN por individuo. Se incluyeron varios herpesvirus, virus de la hepatitis B, poliomavirus de células de Merkel y virus del papiloma humano 31. Dado el potencial reactivador y/o oncogénico de estos virus, su repercusión sobre los trastornos hematopoyéticos y malignos requiere más estudios. [44]
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. [45] 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. [45] Eusthenopteron está estrechamente relacionado con los primeros tetrápodos , que finalmente evolucionaron hasta convertirse en los mamíferos terrestres y lagartos de la actualidad. [45]
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