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FISIOLOGIA. / SISTEMA SANGUÍNEO/ LOS GLÓBULOS ROJOS
LOS GLÓBULOS ROJOS, HEMATÍES O ERITROCITOS
LOS GÓBULOS ROJOS
LOS GLÓBULOS ROJOS, ERITROCITOS O HEMATÍES, SON LOS ELEMENTOS FORMES DE LA SANGRE , DISEÑADOS PARA TRANSPORTAR EL OXÍGENO ATMOSFÉRICO Y TAMBIÉN EL ANHÍDRIDO CARBÓNICO PRODUCTO DEL METABOLISMO CELULAR.
PARA UN PESO CORPORAL DE 70 KG Y UN VOLUMEN SANGUÍNEO DE 5 L, TENEMOS UNOS 2 KG (2L) DE ERITROCITOS QUE CONSUMEN UNOS 20 GRAMOS DE GLUCOSA AL DÍA.
SU VIDA MEDIA EN SANGRE ES DE UBNOS 120 DÍAS, CON UN RECORRIDO MEDIO DE UNOS 350 KM.
TABLA DE CONTENIDO
OBJETIVOS
- Definir el papel funcional de los eritrocitos.
- Conocer el ciclo vital de los eritrocitos.
- Describir los factores que facilitan la producción de los eritrocitos.
- Indicar la producción de los eritrocitos de acuerdo con las diferentes etapas del crecimiento.
- Conocer los valores eritrocitarios normales.
- Describir cómo y donde se realiza la eritrólisis.
- Describir cómo se regula el número de eritrocitos en sangre.
- Definir que es la eritropoyetina y su papel funcional.
- Indicar cuál es el metabolismo del eritrocito, de qué depende y como define su vida media.
CARACTERÍSTICAS GENERALES
Los glóbulos rojos, eritrocitos o hematíes representan el 97% del volumen total de los elementos formes y son los responsables principales de las propiedades reológicas de la sangre.
Figura 1: Características y funciones de los eritrocitos.
Tienen forma de discos bicóncavos sin núcleo, de 8.5 µm de diámetro y 2 µm de grosor en sus bordes y 1 µm de grosor en su centro. Esta forma permite la mayor relación superficie/volumen con una superficie de 140 µm2 y un volumen de 87 µm3, diseño óptimo para la difusión gaseosa. (Si fueran esféricas, su superficie sería de 92 µm2, aumentando la distancia de difusión de oxígeno desde la Hb al exterior y viceversa).
El eritrocito maduro es un saco de membrana plasmática que contiene proteínas, electrólitos y otros componentes del sistema energético. El 95% de la proteína es hemoglobina (29 pg de Hb/GR) y el resto son enzimas. No tiene ni núcleo, ni ribosomas, ni mitocondrias, ni retículo endoplasmático.
Para un peso corporal de 70 kg y un volumen sanguíneo de 5 Litros, tenemos unos 2 kg (2L) de eritrocitos que consumen unos 20 gramos de glucosa al día.
CICLO VITAL DE LOS ERITROCITOS
El eritrocito se produce en el adulto, en la médula ósea roja, bajo el influjo de una serie de factores de crecimiento y hormonas, entre la que destaca por su especificidad, la eritropoyetina (EPO) producida principalmente por el riñón ante los descensos de la presión venosa de oxígeno.
Una vez diferenciado y maduro, el eritrocito sale a la circulación sanguínea para recorrerla durante unos 120 días, realizando su función transportadora de oxígeno y anhídrido carbónico, así como su participación en la regulación del pH del medio interno.
Llegado su final, el eritrocito es lisado a su paso por el hígado o el bazo (eritrólisis extravascular), reciclándose los productos de su degradación. También puede darse, aunque normalmente en muy poca proporción, la eritrólisis intravascular, transportándose por proteínas plasmáticas los productos de su degradación hacía los órganos donde se realizará el reciclaje de los mismos.
ERITROPOYESIS
La producción de eritrocitos (eritropoyesis) se realiza en diferentes órganos durante el desarrollo embrionario y después del parto (VER FIGURA 2). Inicialmente comienza en el saco vitelino, para ser reemplazado hacia los meses 3, 4, 5 y 6 por el hígado y bazo. A partir del 7º mes de gestación, es la médula ósea de todos los huesos la que se encarga de dicha producción. Después del parto, se reduce progresivamente la médula productora, quedando en la edad adulta la médula de la pelvis, vértebras, cráneo, mandíbulas y esternón como principal productora.
Figura 2: Hematopoyesis durante el crecimiento.
Figura 3: Eritropoyesis.
En la figura 3, se indican las diferentes etapas en la generación y maduración del eritrocito. Cuando el proceso de maduración llega a la etapa de reticulocito maduro, éste pasa a la circulación. El endotelio actúa como filtro de forma que no deja pasar el núcleo y pone a prueba la deformabilidad de la membrana, signo de madurez.
PRINCIPALES FACTORES REGULADORES DE LA PRODUCCIÓN DE ERITROCITOS:
FSC: FACTOR EST. COLONIAS
IL-3: INTERLEUCINA 3
IL-9: INTERLEUCINA 9
GM-SCF: FACTOR EST. GRANULOCITOS-MONOCITOS
EPO: ERITROPOYETINA
FACTORES NUTRICIONALES PARA LA PRODUCCIÓN DE ERITROCITOS
Durante la diferenciación y maduración de los eritrocitos, donde se produce hemoglobina, enzimas necesarias para el metabolismo energético del eritrocito maduro y los antígenos eritroblásticos, se necesita el aporte de factores nutritivos, destacando entre ellos por su importancia, el hierro (formando parte de la Hb y esencial para fijar el O2)[1], vit. B6 (esencial para la formación del grupo hemo), vit. B12(cobalamina) (esencial para la síntesis de ADN), ácido fólico (esencial para la síntesis del desoxitimidilato, en la síntesis del ADN), etc.
Las deficiencias en estos recursos lleva a distintos tipos de anemias.
VALORES ERITROCITARIOS
Su número en sangre en el varón adulto es de 5.4 ± 0.8 x 106/mm3, y en la hembra adulta es de 4.8 ± 0.6 x 106/mm3. La diferencia entre ambos sexos viene determinada por la mayor masa muscular en el varón, lo que determina mayor requerimiento de oxígeno, mayor utilización del mismo y a su vez, el efecto estimulador de los andrógenos. Cada eritrocito puede contener una cantidad de hemoglobina alrededor de los 29 pg (95% del peso seco del eritrocito), lo que supone una concentración máxima de Hb de 34 g/100 ml de eritrocitos, siendo éste al parecer, el límite metabólico de la capacidad celular para formar Hb. Esta cantidad supone una proporción de hemoglobina en gramos por 100 ml de sangre de 16 ± 2 en el varón y de 14 ± 2 en la hembra. Esta hemoglobina supone una capacidad de fijación de oxígeno de 1,36 ml por gramo de hemoglobina, es decir aprox. 21 ml O2/100 ml sangre en el varón y de 19 ml de O2 en la mujer.
Debido a que las tres medidas posibles en sangre: hematócrito (porcentaje del volumen sanguíneo ocupado por los hematíes); cantidad de hemoglobina por unidad de volumen y número de hematíes por unidad de volumen; no son interdependientes, es necesario realizarlas siempre. Con estos valores podemos calcular tres índices eritrocitarios: El VGM (volumen globular medio), CMHG (concentración promedio de Hb globular) y HGM (Hb globular media), que nos vienen a decir que cada hematíe tiene un volumen promedio de 87 fL (VGM), con una cantidad promedio de Hb de unos 29 pg (CMHG) que ocupa aproximadamente el 34% del total corpuscular (HGM). Estos índices eritrocitarios son fundamentales para el diagnóstico de las anemias, así como para el estudio del comportamiento físico de la sangre[1]Valor aumentado del VGM: Se presenta en anemia macrocítica por disminución en la síntesis del ADN con la aparición de eritrocitos de gran tamaño (deficiencia de vitamina B12 y ácido fólico). También aumenta transitoriamente en los casos de reticulocitosis (anemia regenerativa). Valor disminuido: En deficiencia de hierro.Valor aumentado (HGM): En casos de hemolisis in vivo o in vitro. La hemoglobina extracelular también es medida, … Continúe leyendo.
Sin embargo no se puede hablar nunca de anemia mientras el nivel de Hb no sea inferior al normal, independientemente al número de eritrocitos existente.
La vida media de estas células en sangre viene a ser de unos 120 días, con un recorrido medio de unos 350 Km. Se encuentran además otras células en proceso de maduración, principalmente reticulocitos. El porcentaje de estas células depende del grado de hipoxia del individuo, ya que a mayor presión de producción, mayor es el número de estas células no maduras en sangre
ERITRÓLISIS
La eritrólisis se realiza normalmente en los tejidos especializados como el hígado, bazo y médula ósea (eritrólisis extravascular). Sin embargo un 10% de la eritrólisis ocurre dentro de los vasos (eritrólisis intravascular), donde los productos de la lisis son transportados al hígado por proteínas especializadas evitándose así su permanencia libre en plasma y el daño tisular, principalmente renal, lo que ocurre cuando la lisis intravascular supera los valores normales.
Figura 4: Eritrólisis.
Figura 5: Formación de la bilirrubina.
La catabolización de la hemoglobina supone tres productos finales: el hierro que se queda en el tejido donde se ha producido la lisis globular o es cedido a la transferrina plasmática para su redistribución orgánica; la bilirrubina cuyo destino final es su metabolización hepática; y el monóxido de carbono (CO), única fuente del mismo, que es eliminado por las vías respiratorias. Un 40% de la bilirrubina producida sale directamente al torrente circulatorio. En el hepatocito la bilirrubina es conjugada en diglucurónido de bilirrubina (80% del total de la bilirrubina conjugada), forma en la que es secretada al intestino por vía biliar.
La exposición de la bilirrubina sanguínea a la luz la transforma en lumirrubina, poco estable y muy metabolizable. En el intestino (íleon terminal y colon) es hidrolizada por la beta-glucuronidasa bacteriana para formar varios compuestos entre los que destaca el urobilógeno, que deshidrogenados dan lugar a la urobilina responsable del color característico de las heces.
Un 10 a 20 % del urobilógeno se reabsorbe por la circulación enterohepática, siendo eliminado por el hígado y la orina.
REGULACIÓN
Figura 6: Regulación eritrocitaria.
Dado que del número de eritrocitos existente en sangre y en consecuencia de la hemoglobina disponible, depende la oxigenación de los tejidos, el principal factor regulador de la producción de GR, debe ser la hipoxia tisular. Dennis Jourdanet (1860) fue el primero en observar la posibilidad de la existencia de un mecanismo retroalimentador susceptible a la tensión tisular de oxígeno.
Paul Bert posteriormente observó como la baja presión barométrica, que supone una disminución de la tensión arterial de O2, daba lugar a un incremento de la eritropoyesis. Fue en 1950 cuando se confirmó la ya existente idea de que la hipoxia tisular provocaba la liberación de un mediador humoral (Kurt Reisman). Posteriormente se descubrió un factor eritropoyético en el suero de conejos anémicos, que se denominó ERITROPOYETINA (Epo) (Erslev)(2). Analizado, resultó ser una glucoproteína de pm=35000 y un alto contenido en ácido siálico (13%), encontrándose en el plasma y orina de todos los mamíferos, y sustancias semejantes en aves y peces. Jacobson y col, demostraron que esta molécula disminuía rápidamente tras una nefrectomía lateral, lesiones renales o insuficiencias renales. Otros tejidos donde también parece producirse eritropoyetina son el hígado y el sistema macrofagocitario mononuclear (SMM).
En consecuencia se puede describir el proceso como sigue:
El tejido renal (aporta el 85%) y el hepático (el 15%), principalmente responden a la hipoxia tisular o bajada de tensión venosa de O2(al menos en el riñón), mediante una proteína hem sensible, la cual en su forma desoxi estimula la trascripción del gen de la Epo, mientras que en su forma oxi la inhibe. La ERITROPOYETINA actúa sobre la médula ósea roja obligando la diferenciación, maduración y liberación de la línea roja. Su vida media es de 5 horas y es destruida en el hígado. Este mecanismo es el regulador a corto plazo.
En el riñón parece ser que las células implicadas en este proceso son la peritubulares corticales, mientras que en el hígado serían los mismos hepatocitos y células de Kupffer.
A largo plazo actúan otras hormonas como los andrógenos que estimulan por un lado, la producción renal de eritropoyetina y por el otro estimulan directamente a las células precursoras. La hormona del crecimiento y las catecolaminas también favorecen la liberación renal de epo. Las prostaglandinas renales también tienen un papel regulador en la producción de epo.
FUNCIONES: TRANSPORTE DE LOS GASES RESPIRATORIOS
Ver capítulo del transporte sanguíneo de los gases respiratorios en el aparato respiratorio.
La función principal del eritrocito es la de facilitar el transporte por la sangre de los gases respiratorios. En esta función juega un importante papel la hemoglobina, la cual también participa en la regulación del pH sanguíneo, dada su alta concentración sanguínea.
Para realizar estas funciones el eritrocito requiere:
Figura 7: Membrana del eritrocito.
– mantener su forma característica que supone alcanzar la mejor relación volumen/superficie con la cual se consigue la óptima difusión y combinación de los gases respiratorios con la Hb.
– deformarse sin romperse y recuperar nuevamente su forma, cada vez que se introduce en capilares de menor diámetro que el suyo, evitando así su ruptura y pérdida de su capacidad transportadora de gases respiratorios.
Figura 8: Metahemoglobina.
– protegerse del ambiente oxidativo en el que se encuentra, evitando así la oxidación de la Hb y pérdida de su capacidad combinatoria con los gases respiratorios y de las moléculas, que forman su membrana disminuyendo la actividad de sus proteínas y aumentando la rigidez de la misma.
Para mantener estas funciones el eritrocito cuenta con una membrana característica íntimamente ligada a un citoesqueleto responsable tanto de su forma como de su deformabilidad (ver figura 7). Y de un metabolismo energético (ver figura 9), basado en el catabolismo de la glucosa circulante, que le permite obtener la energía necesaria para las bombas iónicas y las proteínas contráctiles de su citoesqueleto; y los compuestos reductores para luchar contra la oxidación de sus moléculas, como la metahemoglobina (valor normal < 3%), (Figura 8) producida por la oxidación del hierro del grupo hemo al estado férrico. Situación en la que la hemoglobina pierde afinidad por el oxígeno. La metahemoglobina reductasa junto al NADH y el citocromo Cb actúan para volver a reducir el hierro a su estado ferroso.
METABOLISMO ENERGÉTICO
La energía necesaria para realizar sus funciones la obtiene de la glucosa circulante, mediante una glucólisis anaeróbica. Además necesita recuperar los nucleótidos y producir glutatión para eliminar los radicales libres de su entorno inmediato.
Figura 8; Glucolisis.
La masa normal de eritrocitos para un peso de unos 70 kg y un volumen sanguíneo de 5L es de unos 2 Kg (2L). Esta masa de eritrocitos consumen del orden de unos 20 gramos de glucosa al día que representa el 10% del metabolismo corporal total de la glucosa (otro 70% lo consume el cerebro) (200 g de glucosa son los consumidos por el organismo al día) (en el plasma y líquido extracelular solo hay unos 10 g de glucosa).
La tasa específica de utilización de glucosa del eritrocito es la más alta del conjunto celular (aproximadamente 10 g de glucosa/kg de tejido/día frente a los 2,5 g de glucosa/kg de tejido/día).
El 90% de la glucosa que entra en el eritrocito por difusión facilitada (a través de un transportador GLUT-1 independiente de la insulina) se metaboliza por la vía glucolítica anaeróbica lo que le supone una de las tasas más bajas de producción de ATP. (Figura 8)
El ATP se utiliza para el propio catabolismo de la glucosa; para mantener la estructura de la membrana; para las bombas catiónicas; para la síntesis del glutatión y para el salvamento de los nucleótidos.
El NADH producido para la reducción de la metahemoglobina. El 2-3-DPG favorece la desoxigenación de la hemoglobina. Su concentración aumenta durante el ejercicio, con los andrógenos, las hormonas tiroideas, la hormona del crecimiento, en la hipoxia, en la anemia, en cardiopatías y en enfermedades pulmonares.
El GSH tiene una acción antioxidante.
ENLACES DEL TEMA EN LA WEB
Eritrocitos (Wikipedia)
Artículos sobre eritrocitos (Medline Plus)
Conteo de glóbulos rojos
Fabricación de glóbulos rojos
Glóbulos rojos en orina
Hemoglobina
Índices hematimétricos
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Anemias1
Anemias2
Anemia (Wikipedia)
Anemia hemolítica
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