Fisiología EritrocitariaHematopoyesis - Eritropoyesis, regulación

Fisiología médula óseaHematocrito, índices hematimétricos

Valores de referenciaVariaciones fisiológicas

BIBLIOGRAFÍA:Serrano, Claudia P: “HEMATOPOYESIS”. Curso “PARÁMETROS DEL HEMOGRAMA.UTILIDAD E INTERPRETACIÓN”. Resolución 811/08 C.D. Corrientes, 16 de octubre de2008.

Cristaldo, Daniel O.: “HEMATOPOYESIS - ERITROPOYESIS”. Curso “PARÁMETROS DELHEMOGRAMA. UTILIDAD E INTERPRETACIÓN”. Resolución 811/08 C.D. Corrientes, 16 deoctubre 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

- 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.

Objetivos

Producción diaria de células sanguíneas: 2 x 1011 eritrocitos2 x 1011 plaquetas 7 x 1010 granulocitos.

70 KgEsta producción compensa la perdidadiaria de dichas células de tal manera que,en condiciones normales, los niveles encirculación de eritrocitos, leucocitos yplaquetas se mantienen constantes.

Es regulado por diversos factores.

El proceso a través del cual se generan las células de la sangre

Ocurre bajo condiciones muy especificas en los órganos Hematopoyéticos

Proceso extraordinariamente complejo

Intervienen una gran variedad de tipos celulares

HEMATOPOYESIS

Órganos Hematopoyéticos: saco vitelino – bazo –hígado – medula ósea

MÉDULA ÓSEA

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

sv

Hígado

Bazo

M.O.

Nacimiento

Vértebras

Esternón

Costillas

FémurTibia

1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 30 40 50 60 70 80Meses de Gestación Años de vida

Desarrollo de la hematopoyesis

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.

Formación

Diferenciación

Maduración

1- SISTEMA HEMOPOYÉTICO

2- MICROAMBIENTE HEMOPOYÉTICO3- FACTORES DE CRECIMIENTO DE CÉLULAS HEMOPOYÉTICAS4- RECEPTORES CELULARES5- SISTEMA DE REGULACIÓN DE LA HEMOPOYESIS

Células de la sangre

Hematopoyesis

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

Capaces de auto-renovarse

Son multipotenciales

Representan el 0.01%

CTH

CPH

Son Multi – Bi – Monop

Representan el 0.5%

CPrM

Representan el 90%

Generan células Sanguíneas

MO Compartimiento de CTH

MO Compartimiento de CPH

MO Compartimiento Proliferativo

MO Compartimiento NO Proliferativo

S - T Compartimiento Funcional

Activ. Prolif.

Dif. Mad.

Poblaciones de Células Hematopoyeticas

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, y

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

COMPONENTE MESENQUIMAL

Fibroblastos Estromales

CH

Proliferación

Sobrevida

Diferenciación

AdhesiónSecreción de citocinas.

Matriz Extracelular

Fibronectina

Colágeno tipo I, III

HeparansulfatoAc. hialuronico

OSTEOBLASTOSARNm

Citocinas, capaces de regular la hematopoyesis

FEC-G

FEC-M

FEC-GM,

IL-1 - IL-6

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

Receptores que permiten

localizar a las células

hematopoyéticas mas

primitivas

COMPONENTE MESENQUIMAL

Osteoblastos

COMPONENTE MESENQUIMAL

Adipocitos

Adipocito

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

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

Citocinas

Microambiente Hematopoyético

Actúan a Corta Distancia

Eritopoyetina

Trombopoyetina

• Glicoproteínas Ácidas Bajo PM

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

Hna. C – PRL

IL-1 - IL-3 - IL-4 - IL-5IL-6 - IL-7 - IL-9FEC-GM - FEC-G

Tirosina-Cinasa

CSF - FEC-M

Estos Rcs, desempeñan papeles en la regulación delCrecimiento

DiferenciaciónSobrevidaFunción

de las células hemopoyéticas

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

S S

EPO

Jak2

P

P

Jak2

P

P

Sustratos Fosforilados

TERMINACION SEÑAL INTRACELULAR

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.

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

Por célula Eritroide: • 300 a 1000 receptores/célula • 80 % baja afinidad • 20 % alta afinidad • Vida media: 1 a 4 horas.

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

Receptor EPO

Acciones de la Eritropoyetina

Regulación de la Hematopoyesis

Las células hemopoyéticas, están reguladas en su microambiente

CTHSCF

IL-1 IL-6 CPHIL-3

EPO

ERI

G-FEC

Gran

M-FEC

MONMacro.

IL-5

EOSTPO

TROMBOPOYESISMEGACARIOPOYESIS

factor de crecimiento e inhibitorios producidos por las células del microambiente

contacto celulares sustancia intercelular

EritopoyetinaTrombopoyetina

Célula Troncal Hematopoyética

Progenitores Multipotentes

Progenitor Linfoide Común

Progenitor Mieloide Común

Progenitores Granulocito/Monocíticos

Progenitores Eritroides/Megacariocíticos

MIELOPOYESIS

Pogenitor Eritroide/Megacariocítico

Unidades Formadorasde Brote Eritroide

Unidades

Formadoras de

Colonias Eritroides Proeritroblastos

EritroblastosBasofílicos

EritroblastosPolicromatofílos

EritroblastosOrtocromáticos

Reticulocitos

Células Formadoras de Brotes Megacariocíticos

Células Formadoras

De Colonias Megacariocíticas

Megacariocitos Inmaduros

Megacariocitos Maduros

DIFERENCIACIÓN ERITROIDE - ERITOPOYESIS

UFB-E UFC-E

Nº Receptores para

EPO

Pocos Abundantes

Sensibilidad a la EPO Poco sensible Muy sensible

Serie Eritrocitaria

UFC-LPLC

UFC-MPMC

CTHEritrocito

UFB-E UFC-E

EPO

Eritroblasto Eritroblasto

14 días 8 días

7 días

PMP

COMPARTIMIENTO MITOTICO

COMPARTIMIENTO POST-MITOTICO

TAMAÑO - BASOFILIA

CONTENIDO DE HEMOGLOBINA

PRONORMOBLASTO

NORMOBLASTO BASÓFILO

NORMOBLASTO POLICROMATOFILO

NORMOBLASTO ORTOCROMATICO

RETICULOCITO

ERITROCITO

• 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 lospolirribosomas basófilos.•Cada pronormoblasto da origen de 8 a 32 eritrocitos maduros.

Proeritroblasto 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 lasmitocondrias.•Cantidades variables de Hb pueden sombrearel citoplasma de rosa.

Eritroblasto Basófilo

•Diámetro: disminuye a 10-12 µm.•La proporción N/C: menor que el anterior.•El núcleo excéntrico, ocupa menos de la mitad del área celular.•Citoplasma: abundante, con coloración mixta (gris-azulado). Sus propiedades de captación de colorantes se deben a la síntesis de cantidades abundantes de Hb (acidófila) y la disminución del número de polirribosomas(basófilos).

ESTE ES EL ÚLTIMO ESTADIO DONDE

SE PRODUCE MITOSIS

ERITROBLASTO POLICROMATOFILO

•Diámetro disminuye, alcanza a 8 – 10 µm.•El núcleo ocupa una cuarta parte de la célula. Al final de esta etapa se observan núcleos fragmentados, picnóticos y excéntricos.•El citoplasma, se tiñe de color rosa o rosa-anaranjado con ligero tinte azul.•Pierde su núcleo al pasar a través de las células epiteliales o adventicias de la MO. La fagocitosis la realizan macrófagos del islote eritroblástico.

ERITROBLASTO ORTOCROMATICO

• 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 basofiliadifusa y clara. •Su diámetro es de 8 – 10 µm.•Constituyen aproximadamente el 1% de los GR circulantes.

RETICULOCITOS

• 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.

ERITROCITOS

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.

Característica de los Hematíes Circulantes

Membrana del Eritrocito

8 % HC

43% P

49 L

Glucolipidos (Glucoesfingolipidos)- Cerebrósido- Gangliósidos

LIPIDOS DE LA MEMBRANA

• 95% Colesteror No Esterificado/Fosfolipidos• 5% Glucolipidos

Fosfolipidos:- Fosfatidiletanolamina- Fosfatidolcolina- Esfingomielina- Fosfatidilserina

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

PROTEINAS DE LA MEMBRANA

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

1. vía de Embden-Meyerhof

2. desviación de monofosfato de hexosa (HMP)

3. vía de la metahemoglobina reductasa

4. 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.

VIAS METABÓLICAS – FUNCIONES

Proceso que disminuya la cantidad de O2 que llega a los tejidos: aumenta la producción de hematíes

Anemias severas por hemorragiasAltitudes 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 laproducción renal de EPO en lugar de estimular directamente a lacélula madre de la MO.

Regulación de la Producción de

Hematíes

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)

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 hematíesAusencia de B12 o AFOL disminuye la síntesis de ADN, llevando

un fracaso en la maduración y división nuclear.

ERIPTOSISPuede 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

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

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.

VCM : Hematocrito x 10 : 80 –96 fl2 primeras cifras GR

HCM: Hemoglobina (g/l) x 10 : 27 – 32 pg2 primeras cifras GR

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

Índices Hematimétricos

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

Marcada < 70 > 115

VCM – OBSERVACIÓN MICROSCÓPICA

CHCM – OBSERVACIÓN MICROSCÓPICA

Hipocromía

(CHCM en %)

Hipercromía

(CHCM en %)

Ligera 31.0 – 32.0 ?

Moderada 30.0 – 31.0 ?

Marcada < 30 ?

FINMUCHAS GRACIAS