Fisiología Eritrocitaria Hematopoyesis - Eritropoyesis, regulación Fisiología médula ósea Hematocrito, índices hematimétricos Valores de referencia Variaciones fisiológicas

BIBLIOGRAFÍA: Serrano, Claudia P: “HEMATOPOYESIS”. Curso “PARÁMETROS DEL HEMOGRAMA. UTILIDAD E INTERPRETACIÓN”. Resolución 811/08 C.D. Corrientes, 16 de octubre de 2008. Cristaldo, Daniel O.: “HEMATOPOYESIS - ERITROPOYESIS”. Curso “PARÁMETROS DEL HEMOGRAMA. UTILIDAD E INTERPRETACIÓN”. Resolución 811/08 C.D. Corrientes, 16 de octubre de 2008.

Hector Mayani, Eugenia Flores-Figueroa, Rosana Pelayo, Juan Jose Montesinos, Patricia Flores-Guzman y Antonieta Chavez-Gonzalez – HEMATOPOYESIS - Laboratorio de Hematopoyesis y Celulas Troncales, Unidad de Investigación Medica en Enfermedades Oncológicas. Centro Medico Nacional Siglo XXI, IMSS. Mayani et al, Cancerología 2 (2007): 95-107

Objetivos - Conocer la Hematopoyesis como proceso complejo. Las diferentes células que intervienen y los mecanismos que regulan dicho proceso.

- Conocer la Eritropoyesis para identificar secuencias, variaciones morfológicas y regulación.

- Conocer morfología, metabolismo y función y valores de referencia de los Eritrocitos.

Producción diaria de células sanguíneas: 2 x 1011 eritrocitos 2 x 1011 plaquetas 7 x 1010 granulocitos.

70 Kg

Esta producción compensa la perdida diaria de dichas células de tal manera que, en condiciones normales, los niveles en circulación de eritrocitos, leucocitos y plaquetas se mantienen constantes.

HEMATOPOYESIS El proceso a través del cual se generan las células de la sangre Ocurre bajo condiciones muy especificas en los órganos Hematopoyéticos Órganos Hematopoyéticos: saco vitelino – bazo –hígado – medula ósea Proceso extraordinariamente complejo

Intervienen una gran variedad de tipos celulares Es regulado por diversos factores.

MÉDULA ÓSEA

Ocupa el tejido esponjoso de los huesos planos como el esternón, las vértebras, la pelvis y las costillas.

Desarrollo de la hematopoyesis Nacimiento

sv Hígado

Vértebras M.O. Esternón

Costillas

Bazo Tibia

1 2 3 4 5 6 7 8 Meses de Gestación

9

Fémur

20 30 40 50 60 70 80 Años de vida

La hematopoyesis se inicia en el embrión – a los 19 días de desarrollo - a partir de Células Tronco Hematopoyéticas derivadas del mesodermo del saco vitelino.

Hematopoyesis Formación Diferenciación Maduración

Células de la sangre

1- SISTEMA HEMOPOYÉTICO 2345-

MICROAMBIENTE HEMOPOYÉTICO FACTORES DE CRECIMIENTO DE CÉLULAS HEMOPOYÉTICAS RECEPTORES CELULARES SISTEMA DE REGULACIÓN DE LA HEMOPOYESIS

Sistema Hematopoyético – CÉLULAS En base al grado de madurez de las células que lo conforman

Células Troncales Hematopoyéticas (CTH)

Células Progenitoras Hematopoyéticas (CPH) Células precursoras reconocibles por su morfología Células Sanguíneas Circulantes

CTH Capaces de autorenovarse Son multipotenciales Representan el 0.01%

CPH CPrM Son Multi – Bi – Monop Representan el 0.5%

Representan el 90% Generan células Sanguíneas

Poblaciones de Células Hematopoyeticas Activ. Prolif.

MO Compartimiento de CTH MO Compartimiento de CPH

MO Compartimiento Proliferativo MO Compartimiento NO Proliferativo S - T Compartimiento Funcional

Dif. Mad.

Microambiente Hematopoyético Estructura tridimensional, altamente organizada, de células del estroma y sus productos (citocinas, quimiocinas) que regula la localización y fisiología de las células hematopoyéticas Células del estroma: Se organizan en: COMPONENTE HEMATOPOYÉTICO: Macrófagos Estromales Localización: islas eritroblásticas, endotelio y dispersos entre las células hematopoyéticas. Funciones: regulan la hematopoyesis mediante Interacciones célula – célula, Secreción de citosinas estimuladoras e inhibidoras de la hematopoyesis

COMPONENTE MESENQUIMAL Fibroblastos Estromales, Adipocitos y Osteoblastos, derivados de CTM

Papel fundamental en la regulación de la hematopoyesis

y

COMPONENTE MESENQUIMAL Fibroblastos Estromales

CH

Matriz Extracelular Fibronectina Colágeno tipo I, III Heparansulfato Ac. hialuronico

Proliferación Sobrevida Diferenciación Adhesión Secreción de citocinas.

COMPONENTE MESENQUIMAL Osteoblastos

Citocinas, capaces de regular la hematopoyesis Receptores que permiten localizar a las células hematopoyéticas mas primitivas

OSTEOBLASTOS ARNm

FEC-G FEC-M FEC-GM, IL-1 - IL6

Angiopoyetina 1 (Ang-1) Promueve - Adhesión de las CTH a la fibronectina y colágeno - Localización en sitio especifico de la MO (nicho) - Fundamental para establecimiento definitivo de Hematopoyesis

Los osteoblastos forman una zona o “nicho” que favorece la expansión de las CTH

COMPONENTE MESENQUIMAL Adipocitos La presencia de adipocitos en el estroma post-natal depende : 1) El estadio de desarrollo del esqueleto (la adipiogénesis progresa de la diáfisis a la epífisis) 2) La edad (el n°de adipocitos aumenta con la edad) 3) El nivel de hematopoyesis (la adipogénesis se correlaciona de manera inversa con la celularidad

Adipocito

FUNCION EN LA HEMATOPOYESIS: se postula que: - inhibidores de la hematopoyesis - regulen el tamaño del nicho hematopoyético

- o que su regulación sea a través de la secreción de leptina

Microambiente Hematopoyético Regula la proliferación, Sobrevida, Maduración, Autorrenovación y Migración de las células hematopoyéticas a través de tres mecanismos:

secreción de citocinas y quimiocinas

Regulan las CTH

FACTORES DE CRECIMIENTO

Microambiente Hematopoyético

• Glicoproteínas Ácidas Bajo PM

Citocinas

Eritopoyetina Actúan a Corta Distancia

Trombopoyetina

CSF

Multiplicación de CTH – en acción sinérgica con IL-1 e IL-6- y células progenitoras muy primitivas. Multiplicación de células progenitoras y diferenciación de células cebadas

FEC-GM

Multiplicación de células progenitoras y diferenciación de neutrófilos y monocitos macrófagos (y eosinófilos). Factor Multilinea.

FEC-G

Multiplicación de células progenitoras y diferenciación de neutrófilos

FEC-M o FEC-1

Multiplicación de células progenitoras y diferenciación de monocitos-macrófagos. Acción sinérgica para células primitivas.

IL- 1α , IL-1 β

Acción sinérgica para células muy primitivas. Inductor de IL-2 en linfocitos.

IL-2

Activación de lincocitos T e inducción de la secreción de factores hemopoyéticos.

IL-3

Multiplicación de células progenitoras muy primitivas sin diferenciación celular: factor multilínea. (Fmlinea)

IL-4

Acción sobre linfocitos T y B. Diferenciación de células cebadas. Inhibe la secreción de IL- 1α , IL- 6 y TNF (Factor de Necrosis Tumoral)

IL-5

Multiplicación y diferenciación de linfocitos B y eosinófilos.

IL-6

Cofactor de SCF, pasaje de CHTP a ciclo celular. acción sobre neutrófilos

RECEPTORES CELULARES Las acciones de los Factores de Crecimiento se ejercen a través de Rc Específicos

Hna. C – PRL IL-1 - IL-3 - IL-4 - IL-5 IL-6 - IL-7 - IL-9 FEC-GM - FEC-G

Tirosina-Cinasa CSF - FEC-M

Estos Rcs, desempeñan papeles en la regulación del Crecimiento Diferenciación Sobrevida Función de las células hemopoyéticas

Receptor EPO

Pertenecen a la familia de receptores para Citoquinas (il- 3 , il- 4 , il- 5 , il- 6 , il- 7 , FEC-GM, FEC-G. Posee 507 aminoácidos de secuencia conocida. P.M. : 66.000 D. Por célula Eritroide: • 300 a 1000 receptores/célula • 80 % baja afinidad • 20 % alta afinidad • Vida media: 1 a 4 horas.

EPO

S

S

Poseen 3 dominios * 1. Extracelular. 223 a.a. * 2. Transmembrana (24 a.a.) * 3. Citoplasmático (236 a.a.

Acciones de la Eritropoyetina Jak2

Jak2

P

P P

P Sustratos Fosforilados

TERMINACION SEÑAL INTRACELULAR

Proliferación- Diferenciación Eritroide. Estímulo de mitosis en células en estado latente (UFB-E inmaduros.)

Incorporación de componentes específicos de la línea roja: globinas, hemoglobina, espectrinas eritroides, el receptor de Ep0

Regulación de la Hematopoyesis Las células hemopoyéticas, están reguladas en su microambiente contacto celulares

sustancia intercelular

factor de crecimiento e inhibitorios producidos por las células del microambiente Trombopoyetina SCF

CTH

IL-1 IL-6

Eritopoyetina

CPH

IL-3

EPO G-FEC M-FEC

TPO

TROMBOPOYESIS MEGACARIOPOYESIS

IL-5

ERI Gran MON EOS Macro.

MIELOPOYESIS Progenitores Granulocito/Monocíticos Progenitor Mieloide Común

Progenitores Eritroides/Megacariocíticos Progenitores Multipotentes

Célula Troncal Hematopoyética

Progenitor Linfoide Común

DIFERENCIACIÓN ERITROIDE - ERITOPOYESIS

Unidades Formadoras de Brote Eritroide

Unidades Formadoras de Colonias Proeritroblastos Eritroides

Pogenitor Eritroide/Megacariocítico

Células Formadoras de Brotes Megacariocíticos

Células Formadoras De Colonias Megacariocíticas

Eritroblastos Policromatofílos

Eritroblastos Basofílicos

Megacariocitos Inmaduros

Reticulocitos

Eritroblastos Ortocromáticos

Megacariocitos Maduros

Serie Eritrocitaria

UFC-L PLC EPO

CTH

PMP 7 días

UFC-M PMC

Nº Receptores para EPO Sensibilidad a la EPO

UFB-E

Eritrocito

UFC-E

14 días

8 días

Eritroblasto

Eritroblasto

UFB-E

UFC-E

Pocos

Abundantes

Poco sensible

Muy sensible

TAMAÑO - BASOFILIA

COMPARTIMIENTO MITOTICO

COMPARTIMIENTO POST-MITOTICO

CONTENIDO DE HEMOGLOBINA

PRONORMOBLASTO NORMOBLASTO BASÓFILO NORMOBLASTO POLICROMATOFILO

NORMOBLASTO ORTOCROMATICO

RETICULOCITO

ERITROCITO

Proeritroblasto Basófilo • Diámetro: 15 a 25 µm. • Forma redondeada, ligeramente oval. •Proporción núcleo/citoplasma: elevada. •Núcleo: Rojo purpúreo, ocupa el 80% de la célula. •Citoplasma pequeño, basofilia intensa (abundantes polirribosomas). •En este estadio comienza la síntesis de Hb, su presencia está enmascarada por los polirribosomas basófilos. •Cada pronormoblasto da origen de 8 a 32 eritrocitos maduros.

Eritroblasto Basófilo •Diámetro: aprox. 14 a 18 µm. •Proporción núcleo/citoplasma es menor. • El núcleo ocupa las ¾ partes de la célula. Aparece características de heterocromatina esparcida entre la eucromatina dando color violeta oscuro y rosado respectivamente. •El citoplasma es más abundante, basófilo intenso. Presenta también pequeñas granulaciones perinucleares por las mitocondrias. •Cantidades variables de Hb pueden sombrear el citoplasma de rosa.

ERITROBLASTO ORTOCROMATICO •Diámetro disminuye, alcanza a 8 – 10 µm. •Diámetro: disminuye a 10-12 µm. •El núcleo ocupa una cuarta parte de la •La proporción N/C: menor que el anterior. célula. Al final de esta etapa se observan •El núcleo excéntrico, ocupa menos de la núcleos fragmentados, picnóticos y mitad del área celular. •Citoplasma: abundante, con coloración mixta excéntricos. •El citoplasma, se tiñe de color rosa o (gris-azulado). Sus propiedades de captación rosa-anaranjado con ligero tinte azul. de colorantes se deben a la síntesis de •Pierde su núcleo al pasar a través de las cantidades abundantes de Hb (acidófila) células epiteliales o adventicias de la MO. y la disminución del número de La fagocitosis la realizan macrófagos polirribosomas del islote eritroblástico. (basófilos). ESTE ES EL ÚLTIMO ESTADIO DONDE SE PRODUCE MITOSIS ERITROBLASTO POLICROMATOFILO

RETICULOCITOS • Conserva mitocondrias, pocos ribosomas, vestigios del Golgi. • Con azul brillante de cresil filamentos reticulares de un color muy intenso. •La maduración del reticulocito circulante requiere de 24 – 48 horas. Sintetiza el 20% restante de hemoglobina del eritrocito. •Tinciones con el método de Giemnsa, se los puede identificar por su basofilia difusa y clara. •Su diámetro es de 8 – 10 µm. •Constituyen aproximadamente el 1% de los GR circulantes.

ERITROCITOS • Forma: disco bicóncavo. •Diámetro: 7,5 a 8,0 µm (disminuye con la edad celular) •El grosor es de 1,7 µm. •Volumen aproximado 85 µ3 o fl (variaciones fisiológicas) •Con Giemsa se tiñe de color pardo rojizo. •El centro de la célula es claro y la periferia está teñida. •Carece de mitocondrias y RNA residual. •La forma del glóbulo rojo depende del •ambiente celular •estado metabólico •integridad de su membrana •edad En la circulación, el eritrocito pasa por vasos sanguíneos de diferentes diámetro, lo que da lugar a transiciones dinámica de la forma. A pequeñas velocidades de flujo, hay agregación de los glóbulos rojos, se desplazan en agregados de 2 a 12 y se disponen en pilas de monedas en regiones de circulación muy lenta. En los grandes vasos la agregación no existe.

Característica de los Hematíes Circulantes Son células maduras altamente diferenciadas para el transporte de gases respiratorios O2 y CO2 . Presentan una vida limitada (120 días). Han perdido la capacidad de dividirse

La FUNCION del eritrocito es contener y transportar a la hemoglobina, y con ello transportar O2 desde los pulmones a los tejidos y retirar el CO2 de los tejidos y llevarlo a los pulmones.

Membrana del Eritrocito 8 % HC

43% P

49 L

LIPIDOS DE LA MEMBRANA • 95% Colesteror No Esterificado/Fosfolipidos • 5% Glucolipidos Fosfolipidos: - Fosfatidiletanolamina - Fosfatidolcolina - Esfingomielina - Fosfatidilserina

Glucolipidos (Glucoesfingolipidos) - Cerebrósido - Gangliósidos

PROTEINAS DE LA MEMBRANA 1) -

Integrales Banda 3 o canal anionico Glucoforina A Glucoforina C Bomba de Na-K-ATPasa

2) Periféricas - Espectrina - Actina - Banda 4.1 - Banda 4.9

VIAS METABÓLICAS – FUNCIONES 1. 2. 3. 4.

vía de Embden-Meyerhof desviación de monofosfato de hexosa (HMP) vía de la metahemoglobina reductasa vía de Rapoport-Leubering

Estas vías proporcionan la energía para mantener:

• • • •

K+ intracelular Na+ intracelular Ca++ concentraciones altas de glutatión reducido. hemoglobina en forma reducida. integridad de la membrana y de la deformabilidad.

Regulación de la Producción de Hematíes Proceso que disminuya la cantidad de O2 que llega a los tejidos: aumenta la producción de hematíes  Anemias severas por hemorragias Altitudes elevadas (la cantidad de O2 en el aire es baja). La EPO: estimula la producción de hematíes. La hipoxia es la señal captada por los censores de O2 localizados en los riñones. Estimula la UFC-E a proliferar y diferenciarse. También reduce el tiempo de maduración, eleva la tasa de síntesis de Hb, estimula la liberación temprana de reticulocitos de la MO. Existen otros factores que pueden influir en la producción de EPO. La Testosterona estimula la eritropoyesis, estimulando la producción renal de EPO en lugar de estimular directamente a la célula madre de la MO.

MADURACION DE LOS HEMATÍES Son especialmente necesarias DOS vitaminas: o Vitamina B12 (B12) o Ácido Fólico (AFOL) Ambas esenciales para la síntesis de ADN. Para la maduración final de los hematíes Ausencia de B12 o AFOL disminuye la síntesis de ADN, llevando un fracaso en la maduración y división nuclear. Células de mayor tamaño, MACROCITOS: • membrana plasmática es muy delgada • transporta el O2 con normalidad • vida media es menor debido a su mayor fragilidad. • Tienen un volumen medio que supera los 100 fl (femtolitro)

ERIPTOSIS Puede ser utilizada para destruir eritrocitos envejecidos sin daño necrótico, previene la hemólisis dentro del sistema circulatorio (90% Extravascular – 10% Intravascular) ENVEJECIMIENTO del eritrocito: se caracteriza por ↑de Ca2+ libre intracelular (↑ de la permeabilidad de la membrana) por: *choque osmótico *estrés mecánico *disminución de energía *aumento de procesos oxidativos Principales Mecanismos Involucrados • Disminución de la carga energética (relación ATP/ADP,AMP) • Disminución del poder reductor: (NADP/NADPH) GLUTATION (r)/GLUTATION (o) • Estrés Osmótico ↓ ATP => ↓actividad ATPasa Ca2+ => ↓salida Ca2+ LIC => ↑ Ca2+ LIC ↓ Glutation (r) => ↑Permeabilidad al Ca2+ (canales) => Entra + Ca2+ LIC => ↑ Ca2+ LIC Estrés Osmotico => Activa Fosfolipasa A2 => Ac. Araquidonico => Pglandina E2 => Estimula Canales de Ca (entrada)=>↑ Ca2+ LIC

ERIPTOSIS AUMENTO DE Ca2+ LIC => Activa Canales de K (dependientes de Ca2+) => sale del GR K+, H2O y Cl- => contracción celular ↑ Ca y ↓K  sale Fosfatidilcolina

(fosfolípido de la membrana)

ERIPTOSIS: • Permite remover eritrocitos de la circulación y destruirlos sin causar hemolisis que afectan la circulación a los órganos de remoción. • Se inicia en el eritroblasto en su maduración a eritrocito (apoptosis parcial) • Dura aproximadamente 120 días.

Índices Hematimétricos VCM : Hematocrito x 10 : 80 –96 fl 2 primeras cifras GR

HCM: Hemoglobina (g/l) x 10 : 27 – 32 pg 2 primeras cifras GR

CHCM: : Hemoglobina (g/l) x 100: 32 – 36% Hematocrito

VCM – OBSERVACIÓN MICROSCÓPICA Edad

VCM (fl )

Hasta 1 mes

102 – 115

Niños

76 – 90

Adultos

82 – 98 Microcitosis

Macrocitosis

Ligera

76 – 81

99 – 105

Moderada

70 – 75

106 – 114

< 70

> 115

Marcada

CHCM – OBSERVACIÓN MICROSCÓPICA

Hipocromía (CHCM en %)

Hipercromía (CHCM en %)

Ligera

31.0 – 32.0

?

Moderada

30.0 – 31.0

?

< 30

?

Marcada

FIN MUCHAS GRACIAS