CURSUL III

HEMATOPOIEZA, ERITROPOIEZA, ERITROCITELE

Hematopoieza reprezintă procesul de formare a elementelor figurate ale sângelui.Hematopoieza cuprinde: eritropoieza (formarea de eritrocite), granulopoieza (formarea de leucocite), trombocitopoieza (formarea de trombocite). Procesul de hematopoieză este influenţat de numeroşi factori umorali.

În viaţa intrauterină hematopoieza începe aprox. în ziua 29 de gestaţie şi cuprinde mai multe etape:

-extraembrionar – la embrionul de câteva săptămâni eritrocitele primitive se formează din celulele sacului vitelin

-intraembrionar – se disting:a)etapa mezenchimală – din insulele Wolf şi Panders se formează celule endoteliale şi

celule sanguine eritrocitare nucleate ce conţin hemoglobină embrionară de tip Gowersb)etapa hepato-splenică – se produc eritrocite anucleate care conţin hemoglobină

fetală cu mare afinitate pentru oxigen şi slab sensibilă la 2,3 DPG (acid 2,3 difosfogliceric). Această etapă durează până în luna V-VI intrauterin.

c)etapa medulară – când măduva hematogenă devine principalul organ hematoformator. Măduva hematogenă este localizată în toate oasele şi produce eritrocite anucleate care conţin HbF.

În viaţa extrauterină hematopoieza se caracterizează prin următoarele:1.la naştere măduva roşie hematogenă se găseşte în toate oasele2.cu creşterea organismului, măduva hematogenă se restrânge în anumite oase: corpul

vertebrelor, stern, oasele coxale, oasele late ale craniului, epifizele proximale ale humerusului, femurului şi tibiei

3.măduva hematogenă este înlocuită cu măduvă galbenă nehematogenă (ţesut adipos). La copii, în caz de solicitări, măduva galbenă poate redeveni măduvă roşie hematogenă

4.ficatul şi splina îşi pierd funcţia hematoformatoare, dar îşi păstrează potenţialul hematoformator care se poate activa în unele stări patologice

5.măduva roşie hematogenă produce eritrocite anucleate ce conţin HbA de tip adult.

Formarea elementelor figurate ale sângeluiCelulele stem hematopoietice pluripotente, indicatorii creşterii şi ai diferenţieriiFormarea elementelor figurate ale sângelui debutează în măduva osoasă pornind de la

un singur tip de celulă, denumită celula stem hematopoietică pluripotentă din care sunt derivate toate celulele sanguine circulante. Pe măsură ce aceste celule se divid un mic procent dintre acestea păstrează caracteristici identice celulelor pluripotente originale şi rămân în măduva osoasă pentru a asigura o rezervă permanentă cu astfel de celule, cu toate acestea, numărul acestora scade cu vârsta. Majoritatea celulelor divizate se diferenţiază pentru a forma celelalte tipuri de celule. Celulele din stadiile intermediare sunt foarte asemănătoare cu celulele stem pluripotente, deşi acestea sunt deja dedicate unei anumite linii celulare şi se numesc celule stem specializate.

Când sunt crescute în culturi, diferitele celule stem specializate vor produce colonii de celule sanguine.

O celulă stem specializată care produce eritrocite este denumită unitate formatoare de colonii eritrocitare (CFU-E). În mod similar, unităţile formatoare de colonii care produc granulocite şi monocite se numesc CFU-GM.

Creşterea şi diviziunea diferitelor celule stem sunt controlate de mai multe proteine, denumite inductori de creştere. Au fost descrişi patru inductori de creştere importanţi, fiecare având caracteristici diferite. Unul dintre aceştia, interleukina-3 (IL-3), care stimulează creşterea şi diviziunea tuturor tipurilor de celule stem.

Inductorii de creştere stimulează creşterea, dar nu şi diferenţierea celulelor. Acesta este rolul unui alt set de proteine denumite inductori ai diferenţierii. Acţiunea fiecăruia dintre aceşti inductori va determina un tip de celulă stem specializată să se diferenţieze şi să parcurgă una sau mai multe etape către stadiul final de celulă sanguină adultă.

Formarea inductorilor de creştere şi acelor de diferenţiere este la rândul lor controlată de factori din afara măduvei osoase (ex. în cazul eritrocitelor, expunerea sângelui pe o perioadă mai lungă la concentraţii scăzute de oxigen determină stimularea creşterii şi diferenţierii, precum şi producerea unui număr crescut de eritrocite; bolile infecţioase determină creşterea, diferenţierea şi formarea în final de leucocite, care sunt necesare pentru combaterea infecţiei).

Eritropoieza Ontogeneza eritrocitelor constituie ciclul vital al eritrocitelor. Eritropoieza necesită un

aport normal de proteine, minerale fier, cupru, cobalt, zinc, etc.), vitamine (acid folic, B, C, E, etc.). Multiplicarea este rapidă, în aprox. 5 zile celula evoluează de la proeritroblast la eritrocit adult

Cinetica eritrocitelor cuprinde: -procesul de formare al eritrocitelor pornind de la celula cap de serie (eritropoieza)-realizarea funcţionalităţii eritrocitelor-distrugerea eritrocitelor (hemoliza fiziologică)Etapele eritropoiezeiEritropoieza se realizează în măduva roşie hematogenă din oasele late trecând prin

următoarele tipuri celulare:1.Celula stem nediferenţiată-este o celulă de tip mezenchimal-are receptori pentru eritropoietină-are capacitate de proliferare asigurând menţinerea unui număr constant de celule

stem, precum şi capacitate de diferenţiere spre seria eritroblastică2.Proeritroblastul-este o celulă diferenţiată din celula stem şi reprezintă celula cap de serie a seriei

eritrocitare-are receptori pentru eritropoietină-are capacitate de proliferare, multiplicare, evoluţie şi diferenţiere spre eritroblast

bazofil-este o celulă nucleată, are capacitate de sinteză a hemoglobinei şi a protein-enzimelor3.Eritroblastul bazofil-este o celulă nucleată-sintetizează treptat hemoglobină şi enzime-are capacitate de multiplicare şi evoluţie4.Eritroblastul policromatofil-este o celulă nucleată--sintetizează treptat hemoglobină şi enzime-are capacitate de multiplicare şi evoluţie5.Eritroblastul oxifil -este o celulă cu nucleu mic, picnotic-sintetizează hemoglobină şi enzime, dar în cantitate mai redusă

-îşi pierde treptat capacitatea de multiplicare-evoluează spre reticulocit6.Reticulocitul-este o celulă anucleată-conţine resturi de mitocondrii şi ribozomi-se încarcă cu hemoglobină-nu se multiplică-rămâne în măduvă 1-2 zile, apoi trece în sângele periferic prin fenomenul de

citodiabază. Reticulocitul ajuns în sângele periferic continuă sinteza de Hb şi enzime până la pierderea aparatului mitocondrial şi a ribozomilor, fenomen care are loc în splină.splina extrage resturile de mitocondrii şi ribozomi din reticulocit rezultând astfel eritrocitul adult. În circulaţie există reticulocite în mod normal, în proporţie de 5-15%0. Creşterea peste limita superioară a valorii normale are loc prin intensificare eritropoiezei medulare cu vitamina B sau la gravide cu incompatibilitate materno-fetală în sistemul Rh. Scăderea numărului de reticulocite apare în diminuarea producerii medulare de eritrocite.

-nu proliferează, nu evoluează, nu sintetizează proteine. Stadiile diferenţierii eritrocitelorPrima celulă care poate fi identificată ca aparţinând seriei eritrocitare este

proeritroblastul. În condiţiile unei stimulări adecvate se formează un număr mare de proeritroblaşti, care dau naştere la eritroblaşti, iar aceştia la reticulocite.

Reticulocitul conţine o cantitate mare de hemoglobină (până la o concentraţie de 34%), nucleul se micşorează, iar ultimele sale resturi sunt eliminate din celulă. Reticulocitul conţine o cantitate mică de material bazofilic (resturi ale aparatului Golgi, mitocondriilor).

Reticulocitul trece din măduva osoasă în capilarele sanguine prin procesul de diapedeză (pătrunde prin porii membranei capilare).

Materialul bazofilic rămas în reticulocite dispare în mod normal în 1-2 zile, când celula devine eritrocit matur. Datorită duratei scurte de viaţă a reticulocitelor, proporţia acestora în cadrul eritrocitelor din sânge este aprox. 1%.

Reglarea producerii de eritrocite – rolul eritropoietineiCantitatea totală de erotrocite din sistemul circulator este reglată pentru a se integra

într-un interval strict, astfel încât: 1) să fie în permanenţă disponibil un număr suficient de eritrocite pentru a asigura transportul adecvat al oxigenului de la plămâni la ţesuturi; 2) numărul de celule să nu fie prea mare încât să împiedice fluxul sanguin.

Celulele stem hematopoietice

Rinichiul

Proeritroblaşti

Eritropoietină

Eritrocite

Scăzută

Oxigenarea tisulară

Reducere

Factori care scad oxigenarea1. scăderea volumului sanguin2. anemia3. scăderea hemoglobinei4. scăderea fluxului sanguin5. afecţiuni pulmonare

Funcţionarea mecanismului eritropoietinei de creştere a producerii de eritrocite când oxigenarea tisulară este redusă

Oxigenarea tisulară este cel mai important reglator al producerii de eritrociteOrice situaţie care determină reducerea cantităţii de oxigen transportată către ţesuturi

duce la creşterea ratei de producere a eritrocitelor (ex. când o persoană prezintă anemie severă în urma unei hemoragii sau a unei alte afecţiuni, măduva osoasă începe imediat să producă un număr mare de eritrocite).

La altitudini foarte înalte, unde concentraţia oxigenului din aer este foarte săzută, cantitatea de oxigen transportată către ţesuturi este insuficientă, ca urmare producerea de eritrocite este mult crescută (producerea de eritrocite nu este controlată de numărul de eritrocite din sânge, ci de cantitatea propriu-zisă de oxigen transportată la ţesuturi, raportată la necesarul tisular de oxigen).

Diferite boli circulatorii care determină reducerea fluxului sanguin prin vasele periferice, în mod special cele care împiedică absorbţia oxigenului de către sângele care perfuzează plămânii pot, de asemenea, să amplifice rata producerii de eritrocite (ex. în insuficienţa cardiacă, în boli pulmonare, deoarece hipoxia tisulară care apare în aceste afecţiuni stimulează producţia de eritrocite cu creşterea consecutivă a hematocritului.

Eritropoietina stimulează producerea de eritrocite, iar formarea acesteia este amplificată de hipoxie

Principalul stimul al formării eritrocitelor în stările caracterizate printr-o disponibilitate scăzută a oxigenului este hormonul denumit eritropoietină, (glicoproteină cu greutatea moleculară de aprox. 34.000 Da).

În absenţa eritropoietinei, efectul hipoxiei de stimulare a formării eritrocitelor este redus sau absent.

Când sistemul eritropoietinei este funcţional, hipoxia induce creşterea marcată a formării eritropoietinei, iar aceasta va determina accelerarea producerii de eritrocite până când hipoxia este înlăturată.

Rolul rinichiului în formarea eritropoietineiLa o persoană normală aprox. 90% din cantitatea totală de eritropoietină se formează

în rinichi la nivelul celulelor epiteliale tubulare (producerea acesteia fiind stimulată de incapacitatea sângelui din capilarele peritubulare de a furniza suficient oxigen către celulele tubulare mari consumatoare de oxigen), restul este produsă în special în ficat.

Când există hipoxie în alte regiuni ale organismului (în afara rinichiului), secreţia renală de eritropoietină continuă să fie stimulată, ceea ce sugerează că ar putea exista un stimul extrarenal care trimite spre rinichi un semnal suplimentar de producere a eritropoietinei.

Epinefrina, norepinefrina, unele dintre prostaglandine sunt printre substanţele care stimulează formarea epinefrinei.

Nefrectomia bilaterală sau distrugerea ambilor rinichi provoacă anemie severă.Rolul eritropoietinei în procesul de eritropoieză

Efectul principal al eritropoietinei este de stimulare a producerii medulare de proeritroblaşti din celulele stem hematopoietice. După formarea proeritroblaştilor, eritropoietina stimulează aceste celule să parcurgă diferite stadii eritroblastice (mecanismul de control exercitat de eritropoietină asupra producerii de eritropoietină).

Maturarea eritrocitelor – necesarul de vitamină B12 şi acid folicCreşterea şi diviziunea celulelor eritropoietice la nivelul măduvei spinării sunt printre

cele mai rapide procese din organism. Maturarea şi rata formării acestora sunt dependente de statusul nutriţional al individului (în procesul de formare a eritrocitelor, două vitamine au rol special, vitamina B12 şi acidul folic, ambele esenţiale pentru sinteza ADN-ului). Lipsa vitaminei B12 sau a acidului folic determină producerea de ADN anormal şi redus, consecinţa fiind maturarea nucleară insuficientă şi reducerea diviziunii celulare. Incapacitatea de proliferare a celulelor eritroblastice ale măduvei osoase se asociază cu formarea preferenţială a unor eritrocite mai mari decât cele normale, denumite macrocite. Acestea prezintă membrana celulară subţire, sunt voluminoase au frecvent formă neregulată, ovală (normal este de disc biconcav). Aceste celule au au capacitatea de a transporta normal oxigenul, dar din cauza fragilităţii au durata de viaţă redusă la jumătate sau o treime din cea normală.

Se consideră că deficitul de viatamina B12 sau de acid folic determină maturarea insuficientă în cadrul procesului de eritropoieză.

Incapacitatea de maturare a eritrocitelor determinată de absorbţia deficitară a vitaminei B12 din tractul gastrintestinal – anemia pernicioasă

O cauză frecventă de maturare insuficientă a eritrocitelor este incapacitatea de a absorbi vitamina B12 din tractul gastrointestinal (anemia pernicioasă unde principala modificare patologică este atrofia mucoasei gastrice, care nu poate produce o secreţie gastrică normală). Celulele parietale ale glandelor gastrice secretă o glicoproteină denumită factor intrinsec ce se combină cu vitamina B12 din alimente şi conferă acesteia capacitatea de a fi absorbită din intestin. Deficitul de factor intrinsec va determina malabsorbţia vitaminei B12.

Incapacitatea de maturare a eritrocitelor determinată de deficitul de acid folic Persoanele cu anomalii ale absorbţiei gastrointestinale (sprue) prezintă adesea

malabsorbţie a acidului folic şi a vitaminei B12. Formarea hemoglobineiSinteza hemoglobinei începe în etapa de proeritroblast şi se continuă chiar şi în stadiul

de reticulocit. Reticulocitele după ce părăsesc măduva osoasă şi ajung în fluxul sanguin continuă să

sintetizeze cantităţi minime de hemoglobină până când devin eritrocite mature. Combinarea hemoglobinei cu oxigenulCea mai importantă caracteristică a moleculei de hemoglobină este capacitatea

acesteia de a se lega slab şi reversibil cu oxigenul. Principala funcţie a hemoglobinei în organism este aceea de a lega oxigenul în

plămâni şi de a-l elibera apoi cu uşurinţă în capilarele tisulare periferice unde presiunea gazoasă a oxigenului este mult mai mică decât cea din plămâni.

Oxigenul nu se combină cu cele două valenţe pozitive ale fierului din molecula de hemoglobină, ci se leagă slab de atomul de fier (legătura coordinativă, extrem de labilă, de aceea reacţia este foarte uşor reversibilă). Oxigenul nu se ionizează, fiind transportat către ţesuturi ca oxigen molecular (compus din doi atomi de oxigen), unde este eliberat în lichidele tisulare tot sub formă de oxigen molecular, nu de oxigen ionic.

Reglarea numărului eritrocitelor circulanteHomeostazia eritrocitară reprezintă totalitatea mecanismelor de menţinere constantă a

numărului de eritrocite circulante pentru realizarea funcţiei principale de aprovizionare cu oxigen a ţesuturilor.

Homeostazia eritrocitară depinde de echilibrul dintre eritropoieză (formarea eritrocitelor) şi hemoliză (distrugerea eritrocitelor), cât şi de capacitatea organismului de a-şi activa mecanismele de eliberare a sângelui depozitat.

Eritrocite

Hipoxie tisulară pO2

+ Chemoreceptori + Chemoreceptori Centrali SNC periferici: tisulari,

Sinus carotidian

+ Centrul eritropoieticHipotalamus posterior

+ Medulo- + Sistem vegetativ suprarenala simpatic

Adrenalina +Aparatul juxtaglomerularNoradrenalina renal

Stimulează

Eliberarea sângelui Eritropoietinadin depozite

Eritrodiabaza

Eritropoieza

Eritrocite

Reglarea masei eritrocitelor circulante

Organismul dispune de multiple mecanisme de reglare a masei eritrocitelor circulante reprezentate de:

-reglarea producţiei de eritrocite (reglarea eritropoiezei)-reglarea eritrodiabazei-reglarea eliberării sângelui din depozite

ERITROCITELE

Formarea eritrocitelorÎn primele săptămâni de viaţă embrionară, eritropoieza are loc sacul vitelin. În cel de-al doilea trimestru al sarcinii, ficatul este principalul organ responsabil de

formarea eritrocitelor, un număr semnificativ se formează în splină şi în ganglionii limfatici.Ulterior, în ultima lună de sarcină şi după naştere, eritrocitele sunt produse exclusiv în

măduva osoasă. Până la vârsta de 5 ani, eritrocitele se formează în măduva tuturor oaselor. După vârsta de 20 ani, măduva oaselor lungi se încarcă cu lipide şi nu mai produce

eritrocite, exceptând regiunile proximale ale humerusului şi tibiei. Începând cu această vârstă, majoritatea eritrocitelor continuă să se formeze numai în măduva oaselor cu osificare membranoasă, cum sunt vertebrele, sternul, coastele şi oasele iliace. Chiar şi în aceste oase, producerea medulară de eritrocite scade odată cu înaintarea în vârstă.

Principala funcţie a eritrocitelor (hematiilor) este aceea de a vehicula hemoglobina ( se află în interiorul eritrocitelor), care la rândul său transportă oxigenul de la plămâni către ţesuturi.

Eritrocitele conţin o cantitate mare de anhidrază carbonică, enzimă care catalizează reacţia reversibilă dintre bioxidul de carbon (CO2) şi apă (H2O) cu formarea de acid carbonic (H2CO3), amplificând de câteva mii de ori rata acestei reacţii. Viteza de desfăşurare a reacţiei permite ca apa din componenţa sângelui să transporte, de la ţesuturi către plămâni, cantităţi enorme de CO2 sub formă de ion bicarbonat (HCO3

-); în plămâni, acesta va fi reconvertit în CO2 şi eliminat în atmosferă ca un produs rezidual al organismului. Hemoglobina intracelulară este un excelent tampon acido-bazic (pentru majoritatea proteinelor), de aceea, eritrocitele sunt responsabile pentru cea mai mare parte a capacităţii de tamponare acido-bazică a sângelui.

Caracteristicile generale ale eritrocitelorEritrocitul este celula anucleată din sângele periferic, fără ribozomi şi fără mitocondrii,

ceea ce determină următoarele caracteristici: -incapacitatea de sinteze proteice (enzime)-metabolism redus-păstrarea structurii şi funcţiei eritrocitului în condiţiile metabolismului său specific,

asigurat de sistemele enzimatice sintetizate în cursul dezvoltării în măduva hematogenă a eritrocitului

-reducerea activităţii intraeritrocitare enzimatice determină un metabolism diminuat ceea ce duce la incapacitatea de menţinere a structurii şi funcţiei

Caracteristicile morfo-funcţionale ale eritrocitelora)Forma eritrocitelor

Eritrocitele sunt elemente celulare anucleate, având forma unor discuri biconcave. Această formă le asigură o suprafaţă maximă raportată la volum-element important pentru fixarea şi cedarea gazelor. Modificarea formei eritrocitelor poartă numele de poikilocitoză.

Cele mai importante variaţii de formă eritrocitară sunt:-sferocitoza – eritrocitele au forma unor sfere-drepanocitoza – eritrocitele sunt în formă de seceră, semilună-acantocitoza – eritrocitele au aspect crenelat sau zbârcitAceste celule anormale sunt distruse de splină (anemii hemolitice)

Forma unui eritrocit se poate schimba extrem de mult, când celula pătrunde în capilare, deformându-se. Practic eritrocitul este similar unui sac care poate fi deformat în aproape orice formă. Deoarece, în raport cu citoplasma celula normală prezintă un exces de membrană

celulară, deformarea nu determină o întindere importantă a membranei celulare (nu se va solda cu distrugerea celulei, cum s-ar întâmpla în cazul multor alte celule).

b)Numărul eritrocitelorÎn mod normal, numărul mediu de eritrocite/l este de 5.200.000 (±300.000) la sexul

masculin, respectiv de 4.700.000 (±300.000) la sexul feminin. Modificarea numărului de eritrocite: scăderea numărului eritrocitelor poartă numele de anemie, iar creşterea se numeşte poliglobulie, care poate fi fiziologică (poliglobulia nou-născutului, poliglobulia de altitudine) sau patologică.

c)Dimensiuni. Eritrocitele prezintă un diametru mediu de aprox. 7-8 şi o grosime ce atinge în punctul maxim 2,5 (în centru, grosimea eritrocitului este de 1 sau chiar mai puţin). Volumul mediu al unui eritrocit este de 90-95 3.

Grosimea eritrocitelor este la periferie de 2-2,2 , iar la centru de 1. Eritrocitele cu dimensiuni normale se numesc normocite.

Modificarea dimensiunilor eritrocitelor poartă numele de anizocitoză-microcite, diametrul eritrocitar mediu <6 (în anemiile feriprive).macrocite, diametrul eritrocitar mediu >8 (în anemia Biermer)d)Culoarea eritrocitelor este dată de hemoglobină. Eritrocitele au capacitatea de a

concentra până la 34 g de hemoglobină la fiecare 100 ml de lichid intracelular. Concentraţia nu depăşeşte această valoare, deoarece aceasta este limita metabolică a mecanismului celular de formare a hemoglobinei. La persoanele normale, concentraţia hemoglobinei este aproape întotdeauna apropiată de nivelul maxim în fiecare celulă. Când există un deficit în formarea hemoglobinei, concentraţia intracelulară a acesteia poate scădea considerabil sub această valoare, iar volumul eritrocitar se poate reduce, deoarece scade cantitatea de hemoglobină ce umple celula.

Când hematocritul (procentul din sânge reprezentat de elementele figurate – în mod normal 40-45%) şi cantitatea de hemoglobină din fiecare celulă sunt normale sângele unui bărbat conţine în medie 15 g Hb/100 ml de lichid celular, iar cel al unei femei conţine în medie 14 g Hb/100 ml. Fiecare gram de hemoglobină pură are capacitatea de a se combina cu 1,34 ml de oxigen. Astfel în cazul unui bărbat normal, hemoglobina din fiecare 100 ml de sânge poate transporta maxim 20 ml de O2, iar în cazul unei femei normale pot fi transportaţi maxim 19 ml de O2.

Eritrocitul normal colorat se numeşte normocrom. Modificarea culorii este denumită anizocromie.

Caracteristicile morfo-funcţionale ale eritrocitelor se pot exprima cantitativ prin indici eritrocitari.

Proprietăţile eritrocitelor1)Plasticitatea se referă la modificările formei în raport cu solicitările la care este

supus eritrocitul. Plasticitatea depinde de:a)factori eritrocitari-metabolismul eritrocitar care furnizează energie-menţinerea hemoglobinei în formă funcţională normală.

-scăderea metabolismului duce la scăderea energogenezei, cu modificarea hemoglobinei şi reducerea plasticităţii

-factori extraeritrocitari: scăderea glicemiei, pH acid, substanţe toxice, medicamente, determină scăderea plasticităţii

2)Rezistenţa globulară reprezintă rezistenţa eritrocitelor la solicitări mecanice, osmotice, chimice, biologice. Se testează rezistenţa globulară osmotică în soluţii de NaCl hipertonice şi hipotonice (când apare hemoliza osmotică). Se determină rezistenţa osmotică minimă (hemoliza incipientă) şi rezistenţa osmotică maximă (hemoliza totală)

3)Plachetarea. Este proprietatea eritrocitelor de a se dispune în fişicuri când trec prin capilare

4)Scintilaţia reprezintă proprietatea de reflectare a razelor de lumină de către eritrocitele plasate între mală şi lamelă, acestea având un aspect strălucitor, scânteietor.

5)Sedimentarea se apreciază prin VSH (viteza de sedimentare a eritrocitelor). Eritrocitele recoltate pe anticoagulant, sedimentează lăsate în repaus, în virtutea gravitaţiei. Această proprietate este influenţată de doi factori: a)forţa de cădere – dependentă de gravitaţie; b)forţa de frânare – dependentă de factori eritrocitari şi plasmatici.

Factorii eritrocitari-numărul de eritrocite (E) – creşterea E determină scăderea VSH-mărimea E – creşterea dimensiunii E determină scăderea VSH-electronegativitatea E – electronegativitatea mare împiedică sedimentarea-vâscozitatea sângelui – creşterea vâscozităţii scade VSHFactorii plasmatici (mai ales proteinele plasmatice)-creşterea fibrinogenului şi a globulinelor determină creşterea VSH-creşterea albuminelor (care sunt mai electronegative) scad VSH-raportul albuminelor/globuline 1,5-2. scăderea raportului prin scăderea albuminelor şi

creşterea globulinelor determină creşterea VSH

Funcţiile eritrocitelorEritrocitele au 3 funcţii principale-în homeostazia O2 (fixarea, transportul, cedarea O2)-în homeostazia CO2

-în echilibrul acido-bazicRolul eritrocitelor în homeoastzia O2

Rolul eritrocitelor în homeoastzia O2 constă în fixarea O2 la nivel pulmonar, transportul şi cedarea O2 la nivel tusular.

Curba de fixare şi disociere a HbO2 reprezintă relaţia dintre presiunea parţială a O2 (Pa O2) şi saturaţia în O2 a Hb (Sa O2%).

Factorii de care depinde fixarea şi cedarea O2 (afinitatea hemoglobinei pentru O2)a)Presiunea parţială a O2 (pO2)b)Presiunea parţială a CO2 (pCO2)c)pH-uld)Temperatura Rolul eritrocitelor în homeostazia CO2

Rolul eritrocitelor în homeostazia CO2 constă în fixarea CO2 produs de ţesuturi, transportul său şi cedarea CO2 la nivel pulmonar. Co2 rezultat din activitatea metabolică celulară este transportat la plămâni astfel:

a)sub formă de H2CO3 în plasmăb)CO2 fixat pe grupările aminice ale proteinelor plasmatice sau ale Hb (carbHb)

formând compuşi carbaminicic)sub formă de bicarbonatRolul eritrocitelor în echilibrul acido-bazic se realizează prin:-sistemele tampon eritrocitare-capacitatea de fixare a CO2 sub formă de HbCO2

-creşterea capacităţii tampon a plsmei ca urmare a formării NaHCO3 prin intermediul eritrocitelor în cadrul fenomenului Hamburger.

Sistemele tampon eritrocitare asigură ¾ din capacitatea tampon a sângelui, iar 1/3 este asigurată de sistemele tampon plasmatice.

Metabolismul fieruluiAvând în vedere importanţa fierului în formarea atât a hemoglobinei, cât şi a altor

elemente esenţiale din organism (mioglobina, citocromi, citocrom oxidaza, peroxidaza, catalaza) este necesară cunoaşterea mecanismelor prin care fierul ajunge să fie utilizat de către organism.

Transportul şi depozitarea fieruluiFierul după ce este absorbit din intestinul subţire. Fierul se leagă de o beta-globulină

plasmatică, apotransferina, formând transferina, care este transportată apoi în plasmă. Fierul se leagă slab de transferină (poate fi eliberat). Excesul de fier din sânge este depozitat predominant în hepatocite şi mai puţin în celulele reticulo-endoteliale din măduva osoasă.

În citoplasma celulară, fierul se leagă de o proteină denumită apoferitină (aprox. 460.000 Da), formând feritina.

Fierul depozitat sub formă de feritină este denumit fier de rezervă. Mici cantităţi de fier sunt depozitate sub formă insolubilă, denumită hemosiderină

(produsă când cantitatea totală de fier din organism depăşeşte capacitatea de depozitare a apoferitinei).

Când cantitatea de fier din plasmă se reduce foarte mult, o parte din fierul conţinut în depozitele de feritină este mobilizat cu uşurinţă şi transportat sub formă de transferină pe cale plasmatică către zonele din organism unde este necesar.

Transferina are capacitatea de a se lega puternic de receptorii membranari ai eritroblaştilor din măduva osoasă.

Transferina împreună cu fierul legat este captată în eritroblaşti prin procesul de endocitoză. În interiorul celulei, transferina cedează fierul direct mitocondriei, locul unde se sintetizează hemul.

La persoanele care nu au cantităţi suficiente de transferină în sânge apare incapacitatea de a transporta fierul în eritroblaşti, ceea ce determină anemia hipocromă (eritrocitele conţin o cantitate mult mai mică de hemoglobină decât în mod normal).

După ce eritrocitele au atins durata maximă de viaţă şi sunt distruse (120 zile), hemoglobina eliberată din aceste celule este înglobată în celulele sistemului monocito-macrofagic. La acest nivel are loc eliberarea fierului şi depozitarea acestuia sub formă de feritină cu scopul de a fi utilizat la nevoie pentru formarea unor noi molecule de hemoglobină.

Bilirubină (excretată) ŢesuturiFeritină Hemosiderină

Macrofage Hem

Degradarea hemoglobinei Fier EnzimeLiber Fier liber

Hemoglobină Transferină-FeEritrocite Plasmă

Pierdere sanguină Fe++ absorbit Fe excretat-0,6 mg zilnic-0,7 mg Fe zilnic (intestinulîn perioada menstruală subţire)

Transportul şi metabolismul fierului

Pierderile zilnice de fierO cantitate de fier se elimină zilnic prin fecale. Cantităţi mari de fier sunt pierdute

când apar hemoragii.Absorbţia fierului la nivelul tractului intestinalFierul este absorbit de la nivelul tuturor segmentelor intestinului subţire. Mecanismul

este următorul: ficatul secretă apoferitină în bilă care ajunge în duoden unde aceasta leagă ionii de fier liber şi anumiţi compuşi ai fierului (hemoglobina şi mioglobina); compusul format în urma asocierii este denumit transferină (se leagă de receptorii membranari ai celulelor epiteliului intestinal); molecula de transferină (transportă fier) pătrunde prin pinocitoză în celulele epiteliale şi este ulterior eliberată în capilarele sanguine subiacente sub formă de transferină plasmatică. Chiar dacă în alimente există cantităţi mari de fier, numai o proporţie mică poate fi absorbită.

Reglarea cantităţii totale de fier din organism prin controlul ratei absorbţieiCantitatea totală de fier din organism este reglată în principal prin modificarea ratei de

absorbţie. Când organismul este saturat în fier (toată apoferitina din depozite este legată de fier),

rata absorbţiei suplimentare a fierului din tractul intestinal suferă o reducere marcată. În cazul deperdiţiei depozitelor de fier, rata absorbţiei se poate amplifica (de cinci ori

mai mare decât cel normal).

HemolizaDupă ce eritrocitele formate în măduva osoasă ajung în sistemul circulator, acestea

rămân în sânge în mod normal aprox. 120 zile, apoi sunt distruse. Deşi eritrocitele mature nu au nucleu, mitocondrii sau reticul endoplasmic, acestea sunt dotate cu enzime citoplasmatice care au capacitatea de a metaboliza glucoza şi de a forma adenozin trifosfat. Aceste enzime menţin flexibilitatea membranei celulare, asigură transportul membranar de ioni, păstrează fierul din hemoglobina celulară în formă feroasă (nu în cea ferică), previn oxidarea proteinelor din eritrocit.

Eritrocitele îmbătrânite au membrana celulară fragilă (metabolismul devine din ce în ce mai puţin activ), celulele încep să se distrugă la trecerea prin anumite spaţii înguste din circulaţie. Multe eritrocite se autodistrug în splină. Când splina este îndepărtată, numărul eritrocitelor îmbătrânite prezente în circulaţie creşte considerabil.

Hemoliza fiziologică reprezintă procesul de distrugere a eritrocitelor îmbătrânite de către macrofagele SRE din măduva osoasă, splină şi ficat după o durată de viaţă de 100-120 zile.

Îmbătrânirea eritrocitelor se însoţeşte de: -scăderea enzimelor glicolitice eritrocitare-scăderea cantităţii de ATP-scăderea potasiului şi calciului intraeritrocitar-deshidratarea eritrocitelor-creşterea conţinutului de sodiu în eritrocite prin scăderea activităţii pompei sodiu-

potasiu-scăderea capacităţii reducătoareToate aceste modificări duc la scăderea plasticităţii eritrocitelor, tendinţa de

sferocitate, creşterea fragilităţii eritrocitelor.În continuare eritrocitele îmbătrânite sunt recunoscute de macrofagele SRE şi captate

prin procesul de eritrofagocitoză.

Splina este considerat “cimitirul” eritrocitelor, unde eritrocitele sunt distruse (hemolizate)

Hemoliza se poate desfăşura atât intravascular, cât şi extravascular:-intravascular: hemoglobina se fixează pe o 2-globulină denumită haptoglobina ce va

fi transportată în SRE-extravascular, în SRE, hemoglobina va fi scindată în hem şi globină.Stroma şi membrana vor fi digerate enzimatic.Distrugerea hemoglobineiDupă distrugerea eritrocitelor are loc eliberarea hemoglobinei, care este fagocitată de

macrofagele din multe zone ale organismului, dar mai ales de către celulele Kupffer de la nivelul ficatului şi de macrofagele splenice şi de la nivelul măduvei osoase. Macrofagele eliberează fierul din hemoglobină şi îl readuc în sânge pentru a fi transportat de transferină către măduva osoasă pentru formarea de noi erotrocite sau de ficat şi alte ţesuturi pentru depozitarea sub formă de feritină. Regiunea porfirinică a moleculei de hemoglobină este transformată de către macrofage (o serie de etape) în pigmentul biliar denumit bilirubină, care este eliberat în sânge şi ulterior eliminat de organism prin secretarea acestuia în bilă de către ficat. Catabolismul Hb cuprinde următoarele etape:

1)etapa prehepatică – se desfăşoară în SRE unde din liza eritrocitelor rezultă Hb care este scindată în fier (care poate fi depozitat în feritină, hemosiderină sau reutilizat), globină (scindată proteolitic) şi nucleu tetrapirolic al hemului. Nucleul tetrapirolic este desfăcut în biliverdină, care se reduce în bilirubină prehepatică (bilirubina indirectă). Aceasta se fixează pe albumine, ceea ce determină imposibilitatea de trecere prin filtrul renal.

2)etapa hepatică – în care bilirubina indirectă este desfăcută de pe transportorul proteic şi este conjugată

3)etapa posthepatică – de eliminare a bilirubinei directe în bilă de unde ajunge în intestin, unde sub influenţa florei microbiene suferă procese de reducere şi oxidare în urma cărora rezultă:

a)urobilinogen care este resorbit şi transportat la ficat, unde este reconvertit în bilirubină ce se elimină în intestin

b)stercobilinogen care se elimină prin fecale sub formă de stercobilinăAccelerarea hemolizei duce la anemie hemolitică care poate avea cauze eritrocitare

(hemoglobinopatii) şi extraeritrocitare (medicamente, toxice, veninuri, anticorpi, bacterii).În toate anemiile hemolitice consecinţa este apariţia icterului (colorarea galbenă a

tegumentelor şi conjunctivelor), care reprezintă creşterea concentraţiei pigmenţilor biliari sanguini.

AnemiileAnemia se caracterizează prin deficit de hemoglobină în sânge, care poate fi

determinat de existenţa unui număr mic de eritrocite sau de o cantitate redusă de hemoglobină la nivelul acestor celule.

Anemia prin pierdere de sângeDupă o hemoragie acută, organismul poate înlocui componenta lichidiană a plasmei în

1-3 zile, dar persistă o concentraţie scăzută de eritrocite. Dacă nu se declanşează a doua hemoragie, concentraţia eritrocitară revine, în general, la normal în 3-6 săptămâni.

În cazul unor sângerări cronice, cantitatea de fier absorbită din intestin este insuficientă pentru a asigura formarea hemoglobinei într-un ritm la fel de rapid care să compenseze pierderea acesteia. Eritrocitele produse în aceste condiţii prezintă dimensiuni mult mai mici decât cele normale, precum şi o cantitate prea mică de hemoglobină intracelulară, fapt ce determină apariţia anemiei hipocrome microcitare.

Anemia apastică

Aplazia măduvei osoase înseamnă lipsa funcţionării acesteia (ex. o persoană expusă la radiaţii gamma emise de o explozie nucleară poate suferi o distrugere completă a măduvei osoase, urmată în câteva săptămâni de anemie letală; radioterapia administrată în exces, anumite substanţe chimice industriale, chiar unele medicamente la care o persoană poate fi sensibilă, pot produce acelaşi efect).

Anemia megaloblasticăDeficitul de vitamina B12, acid folic şi factor intrinsec din mucoasa gastrică duc la

încetarea diviziunii eritroblaştilor în măduva osoasă. Ca urmare, eritrocitul este mai voluminos, are o formă anormală şi poartă numele de megaloblast. Atrofia mucoasei gastrice, care caracterizează anemia pernicioasă sau pierderea întregului stomac după gastrectomie chirurgicală totală, pot duce la anemie megaloblastică. Pacienţii cu sprue intestinal (boala celiacă) în care absorbţia acidului folic, a vitaminei B12 şi a altor vitamine din grupul B este deficitară, dezvoltă adesea anemie megaloblastică. Deoarece în aceste boli eritroblaştii nu pot prolifera suficient de rapid pentru a forma un număr normal de eritrocite, acestea formate sunt în majoritate supradimensionate, cu forme bizare şi au membrana celulară fragilă (se distrug uşor, iar numărul de eritrocite necesar pentru o funcţionalitate adecvată este marcat crescut).

Anemia hemoliticăDiferite anomalii structurale ale eritrocitului, multe dintre acestea ereditare, determină

scăderea rezistenţei acestor celule, astfel încât acestea se distrug uşor când traversează capilarele, în special la nivel splenic. Chiar dacă în anumite boli hemolitice numărul de eritrocite formate poate fi normal sau chiar mai mare decât normal, durata de viaţă a acestor celule fragile este atât de scurtă încât eritrocitele sunt distruse mai rapid decât sunt formate, astfel se dezvoltă anemie severă.

În sferocitoza ereditară, eritrocitele sunt foarte mici şi sferice, neavând forma tipică de discuri biconcave. Aceste celule nu pot rezista la forţele de compresiune, deoarece membrana celulară nu are o structură laxă, asemănătoare cu cea a unui sac, ca în cazul discului biconcav. În momentul traversării parenchimului splenic sau a unui alt pat vascular îngust, acestea se distrug uşor, chiar şi în cazul unei compresiuni uşoare.

În siclemie (anemia drepanocitară), eritrocitele au în componenţa lor un tip anormal de hemoglobină denumită hemoglobina S, ce conţine în moleculă lanţuri beta modificate. Când această hemoglobină este expusă la concentraţii scăzute de oxigen, aceasta precipită în interiorul eritrocitelor sub formă de cristale lungi (proces de siclizare). Aceste cristale alungesc celula şi îi dau un aspect mai degrabă de seceră decât de disc biconcav. Hemoglobina precipitată alterează membrana celulară, astfel încât celulele devin fragile, în felul acesta apare anemie severă. La aceşti pacienţi se produce frecvent un cerc vicios de evenimente, denumit „criză de siclizare”, în care presiunea scăzută a oxigenului tisular determină siclizare care se va solda cu distrugerea eritrocitelor, inducând astfel o scădere suplimentară a presiunii oxigenului şi creşterea numărului de celule siclizate şi ulterior distruse.

În eritroblastoza fetală, eritrocitele Rh-pozitive ale fătului sunt atacate de anticorpii produşi de mama Rh-negativă. Aceşti anticorpi induc scăderea rezistenţei eritrocitelor Rh-pozitive, determinând distrugerea rapidă şi provocând nou-născutului anemie severă. Formarea extrem de rapidă a eritrocitelor pentru a înlocui celulele distruse în eritroblastoza fetală determină eliberarea din măduva osoasă în sânge a unui număr mare de forme blastice tinere ale seriei eritrocitare.

Efectele anemiei asupra funcţionării sistemului circulatorVâscozitatea sângelui depinde aproape în întregime de concentraţia sanguină

eritrocitară. În anemiile severe, vâscozitatea sanguină se poate reduce până la o valoare de 1,5 ori mai mare decât cea a apei, comparativ cu cea normală, care este de 3 ori mai mare decât vâscozitatesa apei. Consecinţa va fi scăderea rezistenţei la curgere în vasele sanguine

periferice, astfel încât o cantitate de sânge mult mai mare decât cea normală va străbate ţesuturile şi se va întoarce la inimă, amplificând foarte mult debitul cardiac. În plus, hipoxia care apare ca urmare a scăderii cantităţii de oxigen transportată în sânge, determină dilatarea vaselor sanguine din ţesuturile periferice şi permite o accelerare a întoarcerii sângelui către inimă şi creşterea pronunţată a debitului cardiac, uneori de 3-4 ori mai mare decât valoarea normală. Unul dintre efectele majore ale anemiei este creşterea marcată a debitului cardiac, ca şi a travaliului cardiac.

Debitul cardiac crescut din anemie compensează parţial efectul acesteia de reducere a transportului de oxigen, deoarece, chiar dacă fiecare unitate de sânge poate transporta numai cantităţi mici de oxigen, rata fluxului sanguin poate creşte suficient încât ţesuturile să fie aprovizionate cu cantităţi de oxigen aproape normale.

În momentul în care o persoană cu anemie începe să efectueze un exerciţiu fizic, inima nu mai are capacitatea de a pompa o cantitate de sânge mult mai mare decât cea pompată în repaus. În consecinţă, în timpul exerciţiilor fizice, odată cu creşterea marcată a necesarului tisular de oxigen, apare hipoxia tisulară severă şi insuficienţa cardiacă acută.

PolicitemiaPolicitemia secundarăOri de câte ori ţesuturile devin hipoxice din cauza conţinutului scăzut de oxigen în

aerul inspirat, cum ar fi la altitudine înaltă sau din cauza insuficientei aprovizionări a ţesuturilor cu oxigen, cum se întâmplă în insuficienţa cardiacă, organele hematoformatoare produc cantităţi suplimentare de eritrocite. Această stare poartă denumirea de policitemie secundară, iar numărul de eritrocite creşte în mod obişnuit cu 30% mai mult decât valoarea anormală.

Un tip frecvent întâlnit de policitemie secundară, denumită policitemie fiziologică se întâlneşte la persoanele care locuiesc la altitudini mari, unde concentraţia atmosferică a oxigenului este foarte scăzută. Numărul de eritrocite este în general cu 30% mai mult, ceea ce permite acestor persoane să desfăşoare un efort cu o intensitate şi o durată destul de ridicate, chiar dacă atmosfera este rarefiată.

Policitemia vera (eritremia)Spre deosebire de cei cu policitemie fiziologică, există persoane care prezintă o

afecţiune prelungită denumită policitemia vera, în care numărul de eritrocite ajunge cu 30% mai mult decât valoarea normală, iar hematocritul poate fi de 60-70% în loc 40-45% care este valoarea normală.

Policitemia vera este determinată de o aberaţie genetică a celulelor hemocitoblastice care produc celulele sanguine. Celulele blastice îşi pierd capacitatea de a se opri din producerea de eritrocite când există deja un număr suficient de celule. Aceasta determină producerea excesivă de eritrocite.

Policitemia vera asociază, în general şi o producţie excesivă de leucocite şi trombocite.

În policitemia vera nu va creşte numai hematocritul, ci şi volumul sanguin total, care ajunge uneori la un nivel de două ori mai mare decât cel normal. În plus, se produce ocluzia multor capilare prin sânge vâscos, vâscozitatea sângelui creşte uneori, în policitemia vera, de la valoarea normală – de 3 ori mai mare decât vâscozitatea apei, până la o valoare de 10 ori mai mare decât vâscozitatea apei.

Efectele policitemiei asupra funcţionării sistemului circulatorDin cauza creşterii marcate a vâscozităţii sângelui ce apare în policitemie, fluxul

sanguin prin vasele periferice este adesea foarte lent. Creşterea vâscozităţii sângelui scade rata întoarcerii venoase. Volumul sanguin este mult crescut în policitemie, ceea ce tinde să

amplifice întoarcerea venoasă. Practic, în policitemie, debitul cardiac nu diferă cu mult de cel normal, deoarece aceşti doi factori se neutralizează reciproc, mai mult sau mai puţin.

Tensiunea arterială este, de asemenea, normală la majoritatea pacienţilor cu policitemie, cu toate că aproximativ o treime prezintă hipertensiune. Aceasta înseamnă că mecanismele de reglare ale tensiunii arteriale pot, în general, să compenseze tendinţa hipervâscozităţii de a amplifica rezistenţa periferică şi de a creşte astfel tensiunea arterială. Totuşi, dincolo de anumite limite acest control eşuează şi apare hipertensiunea.

O persoană cu policitemia vera prezintă un ten roşu-pletoric, iar tegumentele au o tentă albăstruie, cianotică.

Întrebări din Cursul III

1. Eritropoieza.2. Metabolismul fierului3. Distrugerea eritrocitelor4. Rolul eritrocitelor în homeostazia oxigenului5. Anemiile6. Policitemia

---