Usando la microscopía de video en el pulmón vivo del ratón, los científicos de la Universidad de California en San Francisco han revelado que los pulmones juegan un papel previamente no reconocido en la producción de sangre. Como se informó en línea el 22 de marzo de 2017 en Naturaleza , los investigadores descubrieron que los pulmones producían más de la mitad de las plaquetas, componentes sanguíneos necesarios para la coagulación que detiene el sangrado, en la circulación del ratón. En otro hallazgo sorprendente, los científicos también identificaron un grupo desconocido de tallo sanguíneocélulas capaces de restaurar la producción de sangre cuando se agotan las células madre de la médula ósea, que anteriormente se consideraba el sitio principal de producción de sangre.
"Este hallazgo definitivamente sugiere una visión más sofisticada de los pulmones, que no son solo para la respiración sino también un compañero clave en la formación de aspectos cruciales de la sangre", dijo el neumólogo Mark R. Looney, MD, profesorde medicina y de medicina de laboratorio en UCSF y el autor principal del nuevo artículo. "Lo que hemos observado aquí en ratones sugiere fuertemente que el pulmón también puede desempeñar un papel clave en la formación de sangre en humanos".
Los hallazgos podrían tener implicaciones importantes para comprender las enfermedades humanas en las que los pacientes sufren recuentos bajos de plaquetas o trombocitopenia, que afecta a millones de personas y aumenta el riesgo de sangrado no controlado peligroso. Los hallazgos también plantean preguntas sobre cómo las células madre sanguíneas residen enlos pulmones pueden afectar a los receptores de trasplantes de pulmón.
Los pulmones de los ratones producen más de 10 millones de plaquetas por hora, según muestran los estudios de imágenes en vivo
El nuevo estudio fue posible gracias al refinamiento de una técnica conocida como imagen intravital de dos fotones desarrollada recientemente por Looney y el coautor Matthew F. Krummel, PhD, profesor de patología de la UCSF. Este enfoque de imagen permitió a los investigadores realizarla tarea extremadamente delicada de visualizar el comportamiento de las células individuales dentro de los pequeños vasos sanguíneos de un pulmón vivo de ratón.
Looney y su equipo estaban usando esta técnica para examinar las interacciones entre el sistema inmune y las plaquetas circulantes en los pulmones, usando una cepa de ratón diseñada para que las plaquetas emitan fluorescencia verde brillante, cuando notaron una población sorprendentemente grande de células productoras de plaquetas llamadasmegacariocitos en la vasculatura pulmonar. Aunque anteriormente se habían observado megacariocitos en el pulmón, generalmente se pensaba que vivían y producían plaquetas principalmente en la médula ósea.
"Cuando descubrimos esta población masiva de megacariocitos que parecía estar viviendo en el pulmón, nos dimos cuenta de que teníamos que hacer un seguimiento de esto", dijo Emma Lefrançais, PhD, investigadora postdoctoral en el laboratorio de Looney y coautora principal del nuevopapel.
Las sesiones de imágenes más detalladas pronto revelaron megacariocitos en el acto de producir más de 10 millones de plaquetas por hora dentro de la vasculatura pulmonar, lo que sugiere que más de la mitad de la producción total de plaquetas de un ratón ocurre en el pulmón, no en la médula ósea, como lo habían investigado los investigadores.Los experimentos de video microscopía también revelaron una amplia variedad de células progenitoras de megacariocitos y células madre sanguíneas previamente pasadas por alto que se asientan silenciosamente fuera de la vasculatura pulmonar se estima en 1 millón por pulmón de ratón.
Las células madre sanguíneas recientemente descubiertas en el pulmón pueden restaurar la médula ósea dañada
El descubrimiento de megacariocitos y células madre sanguíneas en el pulmón planteó preguntas sobre cómo estas células se mueven de un lado a otro entre el pulmón y la médula ósea. Para abordar estas preguntas, los investigadores realizaron un conjunto inteligente de estudios de trasplante de pulmón :
Primero, el equipo trasplantó pulmones de ratones donantes normales en ratones receptores con megacariocitos fluorescentes, y descubrió que los megacariocitos fluorescentes de los ratones receptores pronto comenzaron a aparecer en la vasculatura pulmonar. Esto sugirió que los megacariocitos productores de plaquetas en el pulmón se originan enla médula ósea
"Es fascinante que los megacariocitos viajen desde la médula ósea hasta los pulmones para producir plaquetas", dijo Guadalupe Ortiz-Muñoz, PhD, también investigadora postdoctoral en el laboratorio Looney y el otro coautor del artículo. "Esposible que el pulmón sea un biorreactor ideal para la producción de plaquetas debido a la fuerza mecánica de la sangre, o tal vez debido a alguna señalización molecular que aún no conocemos "
En otro experimento, los investigadores trasplantaron pulmones con células progenitoras de megacariocitos fluorescentes en ratones mutantes con recuentos bajos de plaquetas. Los trasplantes produjeron una gran explosión de plaquetas fluorescentes que restauraron rápidamente los niveles normales, un efecto que persistió durante varios meses de observación, muchomás largo que la vida útil de los megacariocitos o plaquetas individuales. Para los investigadores, esto indicó que las células progenitoras de megacariocitos residentes en los pulmones trasplantados se habían activado por los bajos recuentos de plaquetas del ratón receptor y habían producido nuevas células sanas de megacariocitos para restaurar la producción adecuada de plaquetas.
Finalmente, los investigadores trasplantaron pulmones sanos en los que todas las células fueron marcadas con fluorescencia en ratones mutantes cuya médula ósea carecía de células madre sanguíneas normales. El análisis de la médula ósea de los ratones receptores mostró que las células fluorescentes procedentes de los pulmones trasplantados pronto viajaron a los dañosLa médula ósea y contribuyó a la producción no solo de plaquetas, sino también de una amplia variedad de células sanguíneas, incluidas las células inmunes como los neutrófilos, las células B y las células T. Estos experimentos sugieren que los pulmones albergan una amplia variedad de células progenitoras sanguíneasy células madre capaces de reponer la médula ósea dañada y restaurar la producción de muchos componentes de la sangre.
"Hasta donde sabemos, esta es la primera descripción de los progenitores de sangre residentes en el pulmón, y plantea muchas preguntas con relevancia clínica para los millones de personas que sufren de trombocitopenia", dijo Looney, quien también es médico tratante enServicio de consulta pulmonar de UCSF y unidades de cuidados intensivos.
En particular, el estudio sugiere que los investigadores que han propuesto tratar las enfermedades plaquetarias con plaquetas producidas a partir de megacariocitos modificados genéticamente deberían considerar los pulmones como un recurso para la producción de plaquetas, dijo Looney. El estudio también presenta nuevas vías de investigación para biólogos de células madre paraexplore cómo la médula ósea y el pulmón colaboran para producir un sistema sanguíneo saludable a través del intercambio mutuo de células madre.
"Estas observaciones alteran los paradigmas existentes con respecto a la formación de células sanguíneas, la biología pulmonar y la enfermedad, y el trasplante", dijo el neumólogo Guy A. Zimmerman, MD, quien es presidente asociado del Departamento de Medicina Interna de la Facultad de Medicina de la Universidad de Utah yfue un revisor independiente del nuevo estudio de Nature. "Los hallazgos tienen relevancia clínica directa y proporcionan un rico grupo de preguntas para futuros estudios sobre la génesis de plaquetas y la función de megacariocitos en la inflamación pulmonar y otras afecciones inflamatorias, hemorragias y trastornos trombóticos, y trasplantes."
La observación de que las células madre sanguíneas y los progenitores parecen viajar de un lado a otro libremente entre el pulmón y la médula ósea respalda la creciente sensación entre los investigadores de que las células madre pueden ser mucho más activas de lo que se apreciaba anteriormente, dijo Looney. "Estamosviendo cada vez más que las células madre que producen la sangre no solo viven en un lugar sino que viajan a través del torrente sanguíneo. Quizás 'estudiar en el extranjero' en diferentes órganos es una parte normal de la educación de las células madre ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Francisco . Original escrito por Nicholas Weiler. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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