T15b) - Fisiología del Eritrocito _ Médium

Fisiología del Eritrocito

• Tema 15 explora las generalidades de la sangre y la fisiología del eritrocito en su segunda parte.

Fisiología del Eritrocito

• Se subdivide en estructura y función, hemoglobina, intercambio y transporte de gases, metabolismo del hierro, destrucción, y grupos sanguíneos.
• Incluye un anexo sobre interpretación analítica y patologías asociadas.

Estructura y Morfología del Eritrocito

• Los eritrocitos son las células más abundantes en la sangre, presentando características morfológicas distintivas.
• Tienen un diámetro medio de 7-8 µm, un grosor de 2,5 µm en la parte más ancha y 1 µm en la parte más estrecha (el centro).
• Son anucleados y sin orgánulos al perder su núcleo antes de entrar en la circulación, convirtiéndose en reticulocitos.
• Poseen una membrana lipoproteica que favorece una estructura bicóncava y una capacidad elástica y deformable.

Composición de la Membrana Eritrocitaria

• Está compuesta por lípidos (40%), proteínas (52%) e hidratos de carbono (8%).
• Tanto la membrana como la red de proteínas citoesqueléticas son responsables de la forma discoide y contribuyen a su deformabilidad y elasticidad.
• Los lípidos están dispuestos en una doble capa donde se insertan las proteínas integrales de membrana.
• Las proteínas del citoesqueleto o periféricas de la membrana carecen de contacto directo con los lípidos.
• Las dos proteínas más importantes para la forma del eritrocito son la glicoforina A (une antígenos y componentes) y la espectrina (controla la forma bicóncava y deformabilidad).
• Otras proteínas esenciales incluyen la hemoglobina (transporte de oxígeno), la Banda 3 (intercambiador aniónico), la anhidrasa carbónica (transporte de CO2), y enzimas metabólicas.
• Los fallos en las interacciones entre las proteínas estructurales causan alteraciones en la forma de los eritrocitos, como la eliptocitosis o esferocitosis.
• Las glicoproteínas están concentradas en la parte externa (glucocálix) y contienen los determinantes antigénicos que definen los grupos sanguíneos.

Características del Eritrocito

• La relación superficie/volumen es ideal para el intercambio gaseoso, con un 40% de exceso de membrana comparado con lo necesario para una forma esférica.
• La forma de disco bicóncavo es más deformable que la esférica, facilitando cambios adaptativos para su paso por la microcirculación en vasos de 4 µm de diámetro.
• Poseen gran capacidad para adaptarse a cambios osmóticos y de presión hidrostática, ofreciendo baja resistencia a fuerzas de rozamiento (shear stress) y alta resistencia a fuerzas de plegamiento.
• El envejecimiento puede estar relacionado con la pérdida de flexibilidad de su membrana.
• La estructura discoide les permite modificar su forma en respuesta a cambios osmóticos sin perder su integridad.
• En un medio hipotónico, se hinchan y pierden su forma bicóncava, transformándose en esferas.
• En un medio hipertónico, se encogen y disminuyen su tamaño, pero su citoesqueleto rígido permanece intacto, resultando en una superficie espinosa.

Función del Eritrocito

• Los eritrocitos representan menos de la mitad del volumen sanguíneo y aproximadamente el 99% de los elementos formes.
• Una gota de sangre contiene aproximadamente 260 millones de glóbulos rojos; los valores normales son 4.5-6.5 x 10^6 céls/µl en hombres y 4.2-5.5 x 10^6 céls/µl en mujeres.
• Su vida media es de 120 días, destruyéndose un 10% diariamente en el hígado, médula ósea y bazo.
• Transportan oxígeno desde los pulmones hacia los tejidos.
• Transportan CO2 desde los tejidos hacia los pulmones.
• Tamponan los ácidos y bases.

Hemoglobina: Generalidades

• El principal componente de los eritrocitos es la hemoglobina, representando el 95% de las proteínas en los glóbulos rojos.
• Disuelta en el citosol con glucosa y enzimas metabólicas, es responsable del color rojo del eritrocito.
• La síntesis ocurre sobre todo en el eritroblasto policromatófilo y continúa hasta el reticulocito.
• Es una proteína encargada del transporte de gases, uniéndose al O2 en los pulmones y liberándolo en los capilares periféricos, donde capta CO2 para el transporte inverso.
• Sus valores normales son 14-17 gr/dl en hombres adultos y 12-16 gr/dl en mujeres adultas; valores inferiores indican anemia.

Hemoglobina (Hb): Estructura

• La hemoglobina (Hb) es una proteína tetramérica formada por cuatro cadenas polipeptídicas llamadas globinas, cada una unida a un grupo hemo.
• Tiene un peso molecular de 64.500 Da.
• Cada subunidad está formada por componentes químicamente diferenciados: el grupo hemo (grupo prostético) y la cadena de globina (parte aminoacídica).

Grupo Hemo y Cadena de Globina

• El componente no proteico es el grupo hemo.
• El grupo hemo incluye un anillo de protoporfirina IX (contiene cuatro pirroles y un átomo de hierro reducido (Fe++) en su centro).
• La porfirina es sintetizada en las mitocondrias del eritroblasto, necesitando vitamina B6 para su síntesis.
• El grupo hemo se inserta en las cavidades de las globinas, en el citoplasma.
• La globina es la parte aminoacídica (16.000 Da cada una).
• Cada molécula de hemoglobina contiene dos pares de cadenas polipeptídicas (globinas) iguales dos a dos.
• Existen seis tipos de cadenas globínicas (α, β, γ, δ, ε, ζ).
• Su expresión es diferente a lo largo de la vida (dependiendo del tejido hematopoyético).
• La Hb varía desde el desarrollo embrionario hasta la edad adulta.
• Estas variantes difieren ligeramente en la estructura primaria gracias a las diferentes cadenas polipeptídicas.

Tipos de Hemoglobinas

• La hemoglobina A (HbA), la más frecuente en adultos, está compuesta por dos cadenas polipeptídicas α y dos cadenas polipeptídicas β (α2β2).
• La hemoglobina fetal (HbF) es una variante fisiológica, está formada por dos cadenas polipeptídicas α y dos cadenas polipeptídicas γ (α2γ2), uniendo el oxígeno con mayor afinidad que la HbA.
• Hay variantes patológicas de la hemoglobina (Hb S anemia falciforme), o cuya determinación sirve como criterio diagnóstico (Hb glicosilada).

Funcionamiento de la Hemoglobina

• Cada molécula de Hb puede transportar un máximo de 4 moléculas de O2, estando saturada con una molécula de O2 por cada grupo hemo.
• La oxihemoglobina indica que la Hb va saturada.
• La desoxihemoglobina reducida señala que la Hb está libre de O2.
• La metahemoglobina (cianosis) es cuando la Hb contiene Fe+++, no transportando oxígeno correctamente.
• La carbaminohemoglobina es la Hb que lleva CO2, estando el CO2 unido a la globina.
• En la carboxihemoglobina, la Hb lleva CO, estando el CO unido al grupo hemo (color rojo vivo).

Requisitos para la Síntesis de Hemoglobina

• La vitamina B12 (cobalamina) proviene de alimentos y síntesis de bacterias en el colon, requiere un consumo de 2-3 µg/día y absorción en el íleon unida al factor intrínseco (FI). El déficit de FI causa anemia perniciosa. Se almacena en el hígado y funciona como coenzima en la síntesis del hemo. Su deficiencia causa anemia megaloblástica.
• El ácido fólico (vitamina B9) se obtiene de alimentos animales y vegetales, se absorbe en el duodeno-yeyuno y actúa en reacciones de metilación y síntesis de ADN. Su deficiencia causa anemia megaloblástica. No se almacena en el cuerpo y su aporte debe ser continuo.
• La vitamina B6 (piridoxina) actúa como coenzima para la síntesis del grupo hemo, y su déficit provoca anemia sideroblástica.
• Las proteínas y el hierro son requeridos para la síntesis de hemoglobina. Su déficit resulta en menor elasticidad (anemia hemolítica) y en menor síntesis de hemoglobina (anemia ferropénica).

Configuración de las Globinas

• Las subunidades proteicas, al unirse, forman una estructura globular conocida como estructura cuaternaria de la hemoglobina.
• Esta estructura presenta cavidades donde se alojan los grupos hemo, y en su región central delimita un espacio para que el 2,3-difosfoglicerato (2,3-DPG) pueda realizar su función reguladora de la unión y transporte de oxígeno (modulador alostérico).

Intercambio y Transporte de Gases: Generalidades

• El aparato circulatorio asegura el aporte de oxígeno necesario para las demandas metabólicas de cada tejido.
• Cada tejido extrae el oxígeno para satisfacer sus necesidades.
• El balance aporte/demanda se logra ajustando el flujo sanguíneo y la extracción periférica de oxígeno, determinada por la afinidad de la Hb por el oxígeno en función de la presión parcial que cada tejido tenga.
• La desaturación de la hemoglobina depende del tipo de tejido y su actividad metabólica.

Intercambio Gaseoso: Barrera Alveolo-Capilar

• La transferencia de oxígeno de los alvéolos a la sangre ocurre a través de las células epiteliales del alvéolo y las células endoteliales (barrera alveolo-capilar).
• Una corta distancia facilita la difusión porque las células son delgadas y hay poco líquido intersticial.
• El O2 y el CO2 son solubles en agua y lípidos.
• El intercambio de gases en los pulmones es rápido.

Transporte de Gases: Generalidades

• En el transporte de oxígeno, el 97-98% viaja unido a la hemoglobina y el 2-3% disuelto en plasma.
• La afinidad de la Hb por el oxígeno aumenta a nivel pulmonar y disminuye a nivel tisular, facilitando la liberación.
• Los eritrocitos pueden concentrar la hemoglobina en el líquido celular hasta unos 34g por cada 100 ml de volumen eritrocitario.
• Cada gramo de Hb transporta 1.34 ml de oxígeno, dando una capacidad de 20 mL de oxígeno por cada 100 mL de sangre.
• Este valor de 20mL O2/100ml sangre (contenido arterial de oxígeno) determina si existe suficiente aporte de oxígeno a los tejidos.

Transporte de CO2 y Anhidrasa Carbónica

• El transporte de CO2 desde los tejidos hasta los pulmones no se une directamente al grupo hemo.
• El CO2 difunde primero al interior donde la anhidrasa carbónica (AC) produce ácido carbónico, que se disocia en H+ y HCO3.
• El 70% del CO2 es procesado de esta manera, el 7% es transportado disuelto en plasma y el 23% se une a la desoxihemoglobina.

Papel de la Hemoglobina: Afinidad

• A nivel pulmonar, en los capilares con alta presión parcial de O2, la afinidad de la Hb por el O2 es elevada, actuando como modulador cooperativo de la reacción.
• En los capilares sistémicos donde la presión parcial de O2 es reducida, la afinidad es baja, promoviendo la disociación de O2 unido a la Hb.
• Las propiedades químicas de la HbO2 permiten una rápida carga en el pulmón y descarga en el capilar tisular.

Cantidad de O2 unido a la Hb: Curva de Disociación

• La propiedad más característica de la Hb es su cambio de afinidad por el O2. La cantidad de O2 unido a la Hb depende de:
• La pO2 en la sangre: en los pulmones es alta (se forma oxihemoglobina), y en los tejidos es baja (libera O2 a las células).
• El número total de moléculas de Hb presentes en la sangre (15 g/dL, transportando 20 mL de O2/dL sangre).
• La saturación de la Hb, calculada como cociente entre el O2 combinado con la Hb y la capacidad máxima de contener O2, siendo el 100% la saturación completa.
• La relación entre la pO2 en plasma y el % de saturación de la Hb es la curva de disociación de la Hb, que es sigmoidea gracias al efecto cooperativo.

P50 y Factores que Afectan la Curva de Disociación

• El valor de pO2 al cual la Hb está saturada al 50% es la P50.
• Un aumento de la P50 significa una menor afinidad de la Hb por el oxígeno, desplazando la curva hacia la derecha.
• Una disminución de la P50 significa mayor afinidad de la Hb por el oxígeno.
• La curva se corre hacia la derecha cuando disminuye el pH (Efecto Bohr), en estados febriles, por fosfatos orgánicos, y/o aumenta la temperatura, disminuyendo la unión del O2 a la Hb.
• La unión del O2 a la Hb disminuye al aumentar la temperatura; en estados febriles, las células aumentan su metabolismo y consumo de O2.
• Cambios en el pH modifican la capacidad de la Hb para unirse al O2, disminuyendo la afinidad a menor pH y liberando el O2 para neutralizar el pH (Efecto Bohr).
• Algunos fosfatos orgánicos, como el 2,3-DPG, aumentan la estabilidad de la desoxi-Hb, disminuyendo la afinidad de la Hb por el O2 (la curva se corre hacia la derecha).

Metabolismo del Hierro: Generalidades

• El hierro, esencial a través de la dieta, interviene en el transporte de O2 (Hb) y electrones (citocromos), además de catalizar reacciones necesarias para el desarrollo celular y proliferación.
• La absorción del hierro tiene lugar en la parte proximal del intestino delgado, está regulada los transportadores de las células del epitelio intestinal (duodeno), y depende de su estado (hemínico o no hemínico).
• La alteración del balance del hierro puede causar una disminución de la síntesis de Hb (anemia) o una sobrecarga de hierro (hemocromatosis).

Metabolismo del Hierro: Cantidades y Circulación

• La circulación del hierro es un ciclo cerrado eficiente, donde solo se pierde una pequeña proporción (0,6 mg/día), aunque se puede duplicar durante la menstruación.
• La cantidad total de hierro en el organismo es de 4 a 5 gr distribuidos: 65% en Hb, 15-30% almacenada, 4% en mioglobina y 1% en compuestos hemo y transferrina en el plasma.
• El hierro se almacena en células del hígado y los macrófagos principalmente en forma de ferritina.

Metabolismo del Hierro: Clasificación y Distribución

• Los compartimentos con mayor contenido de hierro se clasifican en hierro hemínico (en eritrocitos, músculo y enzimas) y no hemínico (ferritina, hemosiderina y transferrina).
• El hierro hemínico se encuentra unido a un grupo hemo (hemoglobina, mioglobina, citocromos, catalasa, peroxidasa).
• El hierro no hemínico, es hierro libre.
• Existe hierro de reserva (ferritina, hemosiderina) y de transporte (transferrina), el cual presenta poca afinidad y puede ser liberado a cualquier tejido.

Metabolismo del Hierro: Absorción

• La absorción intestinal de hierro es un proceso lento, con un máximo de pocos miligramos diarios, que tiene lugar en el duodeno y siempre se dá en forma ferrosa (Fe2+). El proceso consta de tres etapas:
  1. El paso del hierro desde la luz intestinal al enterocito (internalización).
  2. El paso del hierro desde el enterocito al plasma.
  3. La regulación global de estos procesos.
• El hierro hemínico puede internalizarse a través de la unión a una proteína del borde en cepillo (HCP1) o mediante endocitosis.
• El hierro no hemínico, al ser libre o ionizado, puede estar en forma ferrosa (Fe2+) o férrica (Fe3+).
• El citocromo b duodenal reduce el hierro de la forma férrica Fe3+ (oxidada) a ferrosa Fe2+ (reducida) para su absorción.
• La absorción de hierro requiere la proteína transportadora DMT1, que internaliza el hierro en forma ferrosa, almacenándolo como ferritina o transportándolo hacia el plasma a través de la membrana basal.
• Una vez en el plasma, la hefaestina transforma el Fe2+ a Fe3+ para unirse a la transferrina.
• Tanto el paso del hierro por la membrana apical como su depósito en ferritina dependen del estado de las reservas: la ferropenia facilita el paso directo al plasma, mientras que la sobrecarga favorece su almacenamiento en la célula.

Metabolismo del Hierro: Regulación y Factores en la Absorción

• La absorción de hierro dentro de ciertos límites puede ajustarse para cubrir los requerimientos del organismo.
• La regulación se lleva a cabo alterando la velocidad de absorción del hierro, modulando la síntesis de ferroportina y DMT1, y por acción de la hepcidina.
• La absorción de hierro disminuye al saturarse los niveles y aumenta al haber depleción.
• Los factores que afectan la absorción del hierro incluyen la edad, el tracto gastrointestinal, la calidad y cantidad del hierro ingerido, la interacción con otros metales y compuestos en la dieta, los potenciadores y los inhibidores.
• Los depotitos de hierro se acumulan sobre todo en médula ósea, el hígado y del músculo, así como a macrófagos.
• La hemosiderina es más lenta y tiene mayor contenido en hierro.
• Cuando aumentan los depotitos pueden ser liberados en forma ferrosa desde el transportador, lo que causa baja disponibilidad de hierro.

Metabolismo del Hierro: Transporte y Eliminación

• El hígado sintetiza transferrina.
• El hígado libera y los macrófagos degradan.
• La proteína del glóbulo rojo es absorbida por las células.
• Hierro + transferrina transportan a través del torrente sanguíneo a la médula ósea.
• La estructura anatómica es probada para la maquinaria metabólica.
• Las células débiles no pasan en el análisis de sangre y quedan expuestas por el bazo.

Destrucción de los Glóbulos Rojos

• La vida útil de los eritrocitos es de 100 a 120 días.
• Los glóbulos rojos viejos se convierten rígidos y frágiles tornándose en hemoglobina digerida, transformándose en macrófagos.
• El grupo hemo y luego globina son separados, reutilizándose el hierro.
• El remanente es fundamentalmente eliminado en bazo también incluso hígado y médulas en hueso.
• El bazo es el ideal de probar el GR maquinarias.

Destrucción Degrada el Grupo Hemo

• Al envejecer los glóbulos Su membrana pierden la posibilidad destruyen al transitar al bazo
• Son parte en los macrófagos.
• Hb es liberada es metabolizado..
• La grupo globina se degrada aminoácidos y pasarás a.
• El remanente grupo hemo se pierde del hierro al plasma a través de la médula.
• El hamo sin hierro es metabolizado bilirrubina.
• La absorben los hidrógenos.
• Se convierte en forma glucónica y en bilis.

Sistema Sanguíneo

• La membrana contiene glicoproteínas que contienen los determinantes.
• Existía al rededor de 30 variables para la división de los antígenos. Estos eran: Único Individual • Promociona agnitis - anti cadenas . La clasifica para dar los grupos . Anti cero y el otro anti cadena para discriminar en Bombay.

Tipos de Grupos Sanguíneos

• Está codificado en diferentes clases como B+
• Muestran genes que codifican a modificarlos en algún momento
• Puede ser heredado.
• En pruebas con grupos generan la aglutinación. Menor diferencia gracias a genética hereditaria. A

Grupos Sanguíneos y Aglutinógenos

• En la primera vez que ingresa no tienen defensas, pero en una transfusión no típica.
• Los tipos de clase no siempre están enlazados pues no forman una defensa espontáneamente- sino en una recepción sanguínea.
• Puede ser el caso pero causa problemas en el parto por anticuerpos que no se puede combatir.
• Reacción hemotílica es los contragolpes - atacan y destruye al unísono
• Se forma hemotícitos debido al Rh que ocurre en la sangre.
• En el proceso el paso del hierro a los que los necesitan es mucho más difícil pues no lo reconocen a sus ancestros

Sistema Er en Sangre

• Se va al determinante antigénico que se encuentra en 5 variables.
• Va de la mano con la proteína piezo1
• Puede generar enfermedades.
• Esto ayuda médicos a identificar dar un transfusión y tratar con precisión a el o le neonato.

Bombay y Tipos cisAB

• En Bombay - una expresión hace que no exprese que la
  transfusión va a indicar falso tipo.
• En cisAb a la forma tipo - para los laboratorios es más fácil para codificar.