Eritropoyesis

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La eritropoyesis (del griego "erythro"  - "rojo" y del griego " poiesis  " - "hacer") es una de las variedades del proceso de hematopoyesis (hematopoyesis), durante el cual se forman glóbulos rojos ( eritrocitos ). La eritropoyesis es estimulada por una disminución en el suministro de oxígeno a los tejidos , que es detectada por los riñones . Los riñones, en respuesta a la hipoxia o isquemia tisular , secretan la hormona eritropoyetina , que estimula la eritropoyesis [2] . Esta hormona estimula la proliferación y diferenciación de precursores de glóbulos rojos, lo que conduce a una eritropoyesis acelerada en los tejidos hematopoyéticos y un aumento en la liberación de eritrocitos en la sangre [2] . En aves y mamíferos (incluidos los humanos ), después del nacimiento , la hematopoyesis, incluida la eritropoyesis, se produce en la médula ósea , que es el único tejido hematopoyético normal después del nacimiento [2] . En embriones y fetos tempranos , la hematopoyesis ocurre en las células mesodérmicas del saco vitelino . A partir del tercer mes de embarazo, en humanos, la hematopoyesis (y en particular la eritropoyesis) comienza a ocurrir en el hígado fetal y el bazo fetal [3] . Después del séptimo mes de embarazo, la hematopoyesis fetal ocurre predominantemente en la médula ósea. Aumento de la actividad física (es decir, aumento de la demanda de oxígeno de los tejidos), así como pérdida de sangre , fumar (es decir, disminución del suministro de oxígeno a los tejidos debido a la exposición crónica al monóxido de carbono), estar en las montañas (es decir, en un área con baja presión parcial de oxígeno), algunas enfermedades cardiovasculares (por ejemplo, insuficiencia cardíaca ) y enfermedades pulmonares (por ejemplo, enfermedad bronco-obstructiva crónica), que conducen a un suministro deficiente de oxígeno a los tejidos, pueden contribuir a un aumento de la eritropoyesis. Por el contrario, con insuficiencia renal con producción alterada de eritropoyetina, con deficiencia de proteínas , vitamina B12 o ácido fólico , hierro y otros nutrientes, con infecciones crónicas , con tumores malignos , con una serie de intoxicaciones , con una serie de enfermedades de la médula ósea (por ejemplo, como el síndrome mielodisplásico o la leucemia ) - hay una violación o inhibición de la eritropoyesis, lo que lleva a una disminución en el nivel de hemoglobina y glóbulos rojos  - al desarrollo de anemia [4] . En humanos con ciertas enfermedades y en algunas especies animales , bajo ciertas circunstancias, la hematopoyesis, incluida la eritropoyesis, también puede ocurrir fuera de la médula ósea , en el hígado y/o el bazo . Esto se llama hematopoyesis extramedular (extramedular).

La médula ósea de casi todos los huesos del cuerpo humano está involucrada en la producción de células sanguíneas (hematopoyesis) hasta aproximadamente los 5 años. Los huesos de los muslos y la parte inferior de las piernas dejan de hacer una contribución significativa a la hematopoyesis alrededor de los 25 años de edad. La médula ósea, ubicada en los huesos de las vértebras , el esternón , la pelvis y las costillas , así como los huesos del cráneo , continúan contribuyendo a la hematopoyesis a lo largo de la vida de una persona.

Diferenciación de eritrocitos

En el proceso de maduración de los eritrocitos, una célula germinal sanguínea en la médula ósea pasa por varias etapas sucesivas de división y maduración (diferenciación), a saber:

  1. El hemangioblasto , la célula madre primaria, el progenitor común de las células endoteliales vasculares y las células hematopoyéticas, se convierte en
  2. El hemocitoblasto , o célula madre hematopoyética pluripotente, se convierte en
  3. CFU-GEMM , o progenitor mieloide común - una célula hematopoyética multipotente, y luego en
  4. CFU-E , una célula hematopoyética unipotente completamente comprometida con el linaje eritroide y luego con
  5. pronormoblasto , también llamado proeritroblasto o rubriblasto y luego en
  6. Normoblasto basófilo o temprano , también llamado eritroblasto basófilo o temprano o prorubricitis, y luego en
  7. Normoblasto/eritroblasto policromatofílico o intermedio, o rubricitis, y luego en
  8. Normoblasto/eritroblasto ortocromático o tardío, o metarubricito. Al final de esta etapa, la célula se deshace del núcleo antes de convertirse
  9. Reticulocitos o eritrocitos "jóvenes".

Después de completar la octava etapa, las células resultantes, es decir, los reticulocitos, salen de la médula ósea hacia el torrente sanguíneo general. Así, alrededor del 1% de los glóbulos rojos circulantes son reticulocitos. Después de 1-2 días en la circulación sistémica, los reticulocitos completan su maduración y finalmente se convierten en eritrocitos maduros.

Todas estas etapas de desarrollo van acompañadas de los correspondientes cambios morfológicos en el aspecto de la célula cuando se tiñe según Wright y se observa al microscopio óptico, así como ciertos cambios bioquímicos e inmunofenotípicos.

En particular, en el proceso de maduración, un pronormoblasto basófilo, una célula grande con un núcleo enorme, que tiene un volumen promedio de 900 femtolitros , se convierte en un disco sin núcleo con un volumen 10 veces menor, un promedio de aproximadamente 95 femtolitros. En la etapa de reticulocito, la célula ya se ha deshecho del núcleo, pero aún puede acumular y producir hemoglobina adicional, ya que tiene el "equipo" para la producción de proteínas: los ribosomas. Los eritrocitos maduros están privados no solo del núcleo, sino también de los ribosomas, y por lo tanto no acumulan nueva hemoglobina, sino que solo transportan y utilizan la existente durante su vida útil. Por la misma razón, los eritrocitos maduros, a diferencia de los reticulocitos, carecen de receptores de transferrina superficiales (es decir, ya no pueden capturar y absorber hierro adicional).

Es fundamental para la maduración de los glóbulos rojos (eritrocitos) un aporte adecuado de vitamina B12 (cobalamina) y ácido fólico , así como de vitamina B6 (piridoxina) y vitamina B2 (riboflavina), especialmente las dos primeras. Una deficiencia de cualquiera de ellos provoca una violación de la maduración de los eritrocitos, que se manifiesta clínicamente por anemia (una disminución en el contenido de eritrocitos y hemoglobina en la sangre), macrocitosis (tamaños anormalmente grandes de eritrocitos), megaloblastosis de la médula ósea , o, en otras palabras, un tipo de hematopoyesis megaloblástica (tamaños anormalmente grandes de proeritroblastos y eritroblastos, llamados en este caso, respectivamente, promegaloblastos y megaloblastos) y reticulocitopenia (un número anormalmente bajo de reticulocitos en la sangre). Además, cada eritrocito individual no solo es más grande de lo normal, sino que también, compensatoriamente, generalmente contiene más hemoglobina de lo normal. En este caso, el índice de color de la sangre puede ser superior a uno (“anemia hipercrómica”) o normal (“anemia normocrómica”), pero los propios eritrocitos se forman menos de lo necesario, ya que la vitamina B12 y el ácido fólico son fundamentales para el división de las células progenitoras del germen eritrocitario. Esto se llama anemia megaloblástica.

Para la síntesis de hemoglobina, las células precursoras de eritrocitos requieren hierro. La deficiencia de hierro provoca una disminución tanto del contenido de hemoglobina total en la sangre como de su contenido en cada eritrocito individual (es decir, a diferencia del caso anterior, la hemoglobina en cada eritrocito individual no es más, sino menos de lo normal), y también puede causar una disminución en el tamaño de los eritrocitos (" microcitosis, anemia microcítica). O el tamaño de los eritrocitos no cambia, pero la cantidad de hemoglobina en ellos está por debajo de la norma (anemia hipocrómica "normocítica", es decir, con tamaños normales, pero eritrocitos más pálidos). También puede haber cierta reducción (menor que en la deficiencia de vitamina B12 o ácido fólico) en el número de glóbulos rojos. El índice de color de la sangre es normal y sin cambios ("anemia normocrómica") o reducido ("anemia hipocrómica"). Y nuevamente, hay un número anormalmente bajo de reticulocitos en la sangre: reticulocitopenia.

Después de una pérdida de sangre o durante la hipoxia (por ejemplo, al escalar montañas o mudarse a una zona montañosa o desarrollar una enfermedad pulmonar o cardiovascular con hipoxia), o al estimular un germen de eritrocitos de la médula ósea con eritropoyetina administrada exógenamente, o en la fase de recuperación después de la quimioterapia , o cuando se prescribe a un paciente con deficiencia de B12, ácido fólico o hierro, medicamentos que compensan estas deficiencias, por el contrario, la cantidad de reticulocitos en la sangre aumenta temporalmente: se desarrolla reticulocitosis, que es un signo de aumento eritropoyesis. En este caso, la reticulocitosis persiste hasta la compensación de la anemia (restauración de los niveles normales de hemoglobina y eritrocitos) y la eliminación de la causa de la anemia.

Cambios en las características de las células progenitoras de eritrocitos durante la eritropoyesis

En el proceso de maduración de las células del germen de eritrocitos, cambia su número de características morfológicas. En particular:

  1. El tamaño de la celda se reduce;
  2. La matriz citoplasmática aumenta en número;
  3. El color de la célula cambia de azul (basófilo) a rosado, rosa y luego rojo debido a una disminución en el contenido de ARN y ADN en la célula y la acumulación de hemoglobina ;
  4. El tamaño del núcleo celular disminuye y, al final de la maduración, no solo disminuye de tamaño, sino que también se vuelve característicamente "arrugado" y luego es expulsado de la célula, que pierde su núcleo en la etapa de reticulocito;
  5. En las células inmaduras de la serie eritroide, el núcleo contiene cromatina abierta y suelta ; en el proceso de maduración, la cromatina se vuelve cada vez más densa y condensada [5] .

Regulación de la eritropoyesis

La producción de glóbulos rojos, es decir, la intensidad de los procesos de eritropoyesis, está regulada por un circuito de retroalimentación negativa con la participación de la hormona eritropoyetina . Este sistema se autorregula de tal manera que en un estado normal y saludable del organismo, la tasa de producción de nuevos eritrocitos por parte de la médula ósea corresponde aproximadamente a la tasa de destrucción de los “ancianos” (ya deformados por la vejez y por lo tanto capturado y destruido por las células del sistema reticuloendotelial y, en particular , los macrófagos del bazo ), es decir, al nivel de hemoglobina y eritrocitos en la sangre permaneció aproximadamente constante. Y este nivel se mantiene de tal forma que la cantidad de hemoglobina y de eritrocitos es suficiente para asegurar un adecuado suministro de oxígeno a los tejidos (y en particular al hígado y los riñones), pero al mismo tiempo que esta cantidad de eritrocitos tampoco es suficiente. excesivo, provocando un "espesamiento de la sangre" excesivo, un aumento de su viscosidad, aglutinación ("pegado") de glóbulos rojos en el torrente sanguíneo, un aumento excesivo del volumen sanguíneo y un aumento de la presión arterial , el desarrollo de trombosis , ataques al corazón o derrames cerebrales . La eritropoyetina se secreta en el hígado y los riñones en respuesta a un contenido reducido de oxígeno en sus tejidos (es decir, a un deterioro en el suministro de oxígeno al tejido hepático o renal, sin importar cuál sea su causa: anemia, vasoespasmo de los riñones) o hígado, oxígeno insuficiente en el aire, enfermedad pulmonar o cardíaca, vasos sanguíneos; no importa, el mecanismo funcionará). Además, la eritropoyetina circulante se une a los eritrocitos circulantes, por lo que un recuento bajo de eritrocitos en la sangre conduce a un aumento en la cantidad de eritropoyetina libre (no unida a los eritrocitos), lo que conduce a la estimulación de la producción de eritrocitos en la médula ósea y a un aumento en su contenido en la sangre. Como resultado, mejora el suministro de oxígeno al hígado y los riñones (dado que hay más glóbulos rojos y hemoglobina en la sangre), disminuye su producción de eritropoyetina y el nivel de eritropoyetina libre (no unida) disminuye debido a la unión por un aumento número de glóbulos rojos. Así, el sistema previene un aumento excesivo del número de glóbulos rojos en respuesta a la estimulación y las consecuencias negativas de este aumento excesivo, y se autoequilibra.

Además, tanto la producción de eritropoyetina por los riñones y el hígado como la producción de glóbulos rojos por la médula ósea también están controladas por otras hormonas. En particular, la hormona del estrés cortisol también es capaz tanto de aumentar la producción de eritropoyetina en los riñones y el hígado como de estimular directamente el crecimiento de eritrocitos en la médula ósea. La importancia fisiológica de esto radica en el hecho de que para la implementación de respuestas de estrés del tipo "lucha o huida", una mayor producción de glóbulos rojos y un mejor suministro de oxígeno a los tejidos (especialmente músculos, cerebro, miocardio) proporciona una ventaja. La importancia en la patología es que con insuficiencia de la corteza suprarrenal (enfermedad de Addison), a menudo se observa anemia y con hipercortisolismo (enfermedad de Cushing), a menudo eritrocitosis excesiva.

Además, la producción de glóbulos rojos se ve afectada positivamente por las hormonas sexuales , especialmente masculinas (por lo tanto, el contenido de hemoglobina y glóbulos rojos en los hombres es mayor que en las mujeres), las hormonas tiroideas , la somatotropina , la insulina . El significado fisiológico de esto radica en que durante el período de crecimiento y maduración del organismo de un niño o adolescente, paralelamente al crecimiento general, también aumenta la intensidad de los procesos de eritropoyesis. El valor en patología es que con una serie de deficiencias endocrinas, por ejemplo, diabetes mellitus , hipotiroidismo , a menudo se observa anemia moderadamente grave, y en condiciones acompañadas de hiperproducción de hormonas (por ejemplo, tirotoxicosis ), a veces ocurre eritrocitosis moderada.

Estudios recientes también muestran que la hormona peptídica hepcidina puede desempeñar un papel importante en la regulación de la producción de hemoglobina y, por tanto, en la regulación de la eritropoyesis. La hepcidina es producida por el hígado y regula todos los aspectos del metabolismo del hierro: la tasa de absorción de hierro en el tracto gastrointestinal , la tasa de liberación de hierro de las células del sistema reticuloendotelial, en particular los macrófagos de la médula ósea , la tasa de producción de hierro. unión de proteínas por el hígado, excreción de hierro por los riñones. Y dado que para que los eritrocitos puedan producir hemoglobina, los macrófagos de la médula ósea deben suministrarles el hierro que liberan, la hepcidina, por lo tanto, también regula la tasa de formación de hemoglobina. El regulador del nivel de hepcidina es el contenido de hierro en el hígado y en la sangre.

La pérdida de la función del receptor de eritropoyetina o proteína JAK2 en las células de ratón provoca una eritropoyesis alterada, por lo que se interrumpe la producción de glóbulos rojos en el embrión de ratón y, junto con esto, se interrumpe el crecimiento y desarrollo normal del embrión. Por el contrario, si se desactiva el mecanismo de retroalimentación negativa (supresores de señales de citoquinas) y se permite la producción de eritropoyetina sin restricciones, esto hace que los ratones desarrollen gigantismo (desarrollo de ratones inusualmente grandes). Las alteraciones en la expresión de hepcidina en una u otra dirección dan lugar a ratones con anemia congénita grave por deficiencia de hierro o, por el contrario, con hemosiderosis (enfermedad por almacenamiento de hierro) [6] [7] .

Véase también

Notas

  1. ↑ Le, Tao; Bhushan, Vikas; Vassan, Neil. (Neopr.) . - EE.UU.: The McGraw-Hill Companies, Inc., 2010. - Pág. 123. - ISBN 978-0-07-163340-6 .  
  2. ↑ 1 2 3 Sherwood, L, Klansman, H, Yancey, P: Fisiología animal , Brooks/Cole, Cengage Learning, 2005
  3. ↑ Palis  J. , Segel GB Biología del desarrollo de la eritropoyesis  // Blood Rev. : diario. - 1998. - junio ( vol. 12 , no. 2 ). - P. 106-114 . - doi : 10.1016/S0268-960X(98)90022-4 . —PMID 9661799 .
  4. ↑ Le, Tao; Bhushan, Vikas; Vassan, Neil. Primeros auxilios para el USMLE Paso 1: 2010 Edición del vigésimo aniversario  . - EE.UU.: S&P Global , 2010. - Pág. 124. - ISBN 978-0-07-163340-6 .
  5. ↑ Libro de texto de fisiología del Dr. AK Jain reimpresión 2006—2007 3.ª edición
  6. ↑ Nicolas G., Bennoun M., Porteu A., Mativet S., Beaumont C., Grandchamp B., Sirito M., Sawadogo M., Kahn A., Vaulont S. Anemia grave por deficiencia de hierro en ratones transgénicos que expresan hepcidina hepática  (inglés)  // Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América  : revista. - 2002. - abril ( vol. 99 , n. 7 ). - Pág. 4596-4601 . -doi : 10.1073/ pnas.072632499 . —PMID 11930010 .
  7. ↑ Michael Föller, Stephan M. Huber, Florian Lang. Muerte celular programada de eritrocitos  (neopr.)  // IUBMB Life. - 2008. - Agosto ( vol. 60 , no. 10 ). - S. 661-668 . -doi : 10.1002/ iub.106 . —PMID 18720418 .  (enlace no disponible)

Enlaces

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hematopoyesis
Componentes
Bioquímica
Enfermedades
Ver también: Hematología , Oncohematología
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