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Eritropoyesis

Ciclo de vida de un glóbulo rojo La eritropoyesis (del griego ἐρυθρός, erythros , que significa rojo , y ποίησις, poiēsis , que significa creación , producción , fabricación ) e...

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Ciclo de vida de un glóbulo rojo

La eritropoyesis (del griego ἐρυθρός, erythros , que significa rojo , y ποίησις, poiēsis , que significa creación , producción , fabricación ) es el proceso que produce glóbulos rojos (eritrocitos), que es el desarrollo desde la célula madre eritropoyética hasta el glóbulo rojo maduro. [ 1 ]

Es estimulada por la disminución de O₂ en la circulación, que es detectada por los riñones , que luego secretan la hormona eritropoyetina . [ 2 ] Esta hormona estimula la proliferación y diferenciación de precursores de glóbulos rojos, lo que activa un aumento de la eritropoyesis en los tejidos hematopoyéticos , produciendo finalmente glóbulos rojos (eritrocitos). [ 2 ] En aves y mamíferos posnatales (incluidos los humanos ), esto generalmente ocurre dentro de la médula ósea roja . [ 2 ] En el feto temprano , la eritropoyesis tiene lugar en las células mesodérmicas del saco vitelino . Hacia el tercer o cuarto mes, la eritropoyesis se traslada al hígado. [ 3 ] Después de los siete meses, la eritropoyesis ocurre en la médula ósea. Los niveles aumentados de actividad física pueden causar un aumento en la eritropoyesis. [ 4 ] Sin embargo, en humanos con ciertas enfermedades y en algunos animales , la eritropoyesis también ocurre fuera de la médula ósea , dentro del bazo o el hígado . Esto se denomina eritropoyesis extramedular .

La médula ósea de prácticamente todos los huesos produce glóbulos rojos hasta que la persona alcanza aproximadamente los cinco años de edad. La tibia y el fémur dejan de ser sitios importantes de hematopoyesis alrededor de los 25 años; las vértebras , el esternón , la pelvis , las costillas y los huesos craneales continúan produciendo glóbulos rojos durante toda la vida. Hasta los 20 años, los glóbulos rojos se producen a partir de la médula ósea roja de todos los huesos (huesos largos y todos los huesos planos). Después de los 20 años, los glóbulos rojos se producen a partir de huesos membranosos como las vértebras, el esternón, las costillas, las escápulas y los huesos ilíacos. Después de los 20 años, la diáfisis de los huesos largos se convierte en médula ósea amarilla debido a la acumulación de grasa y pierde la función eritropoyética. [ 5 ]

La comparación de la producción de eritrocitos por líneas de células madre de médula ósea de donantes adultos jóvenes y mayores no muestra diferencias significativas. [ 6 ] Este hallazgo implica que la capacidad proliferativa de las células madre eritropoyéticas se agota poco o nada tras una vida de funcionamiento normal. [ 6 ]

Diferenciación de eritrocitos

Los distintos linajes de la célula madre hematopoyética multipotente (hemocitoblasto).

En el proceso de maduración de los glóbulos rojos, una célula experimenta una serie de diferenciaciones . Las siguientes etapas de desarrollo tienen lugar en la médula ósea :

  1. El proceso comienza con un hemocitoblasto , también conocido como célula madre hematopoyética multipotente . Estas células se regeneran de forma independiente, y se cree que el proceso en el que deciden diferenciarse en un glóbulo rojo en lugar de otro tipo de célula sanguínea está regulado por factores de transcripción que activan los genes necesarios para convertirse en un glóbulo rojo. [ 7 ]
  2. El hemocitoblasto se convierte entonces en una célula progenitora multipotente. [ 8 ]
  3. La célula progenitora multipotente puede convertirse en una célula progenitora mieloide común (CMP) o en una célula progenitora linfoide común (CLP). Las CMP son las células que posteriormente se diferencian en glóbulos rojos, plaquetas, macrófagos, monocitos y granulocitos. [ 8 ]
  4. El progenitor mieloide común se convierte en un progenitor megacariocítico/eritrocítico (MEP), que es la línea celular que se convierte en glóbulos rojos o plaquetas. [ 8 ]
  5. El primer precursor de glóbulos rojos en el proceso de eritropoyesis es el pronormoblasto (también llamado comúnmente proeritroblasto o rubriblasto). Estos son los precursores de glóbulos rojos más grandes, ya que las células subsiguientes disminuyen de tamaño debido a la mitosis. [ 7 ]
  6. El pronormoblasto se convierte en el normoblasto basófilo o temprano (también llamado comúnmente eritroblasto). [ 8 ]
  7. El normoblasto basófilo se convierte en el normoblasto policromatófilo o intermedio. [ 8 ]
  8. Este paso marca la última etapa de la división, que conduce a la formación del ortocromático o normoblasto tardío. [ 8 ]
  9. En esta etapa, el núcleo es expulsado para formar el reticulocito . [ 8 ] (Estas células aún contienen ARN y también se denominan "glóbulos rojos inmaduros").

La célula se libera de la médula ósea después de la etapa 8, por lo que en los glóbulos rojos recién circulantes hay aproximadamente un 1 % de reticulocitos. Después de uno o dos días, estos se convierten finalmente en eritrocitos o glóbulos rojos maduros.

Estas etapas corresponden a aspectos específicos de la célula cuando se tiñe con la tinción de Wright y se examina mediante microscopía óptica, y también corresponden a otros cambios bioquímicos.

Durante el proceso de maduración, un pronormoblasto basófilo se transforma de una célula con un núcleo grande y un volumen de 900 fL en un disco anucleado con un volumen de 95 fL. En la etapa de reticulocito, la célula ha expulsado su núcleo, pero aún es capaz de producir hemoglobina.

La vitamina B12 ( cobalamina) y la vitamina B9 (folato) son esenciales para la maduración de los glóbulos rojos . La cobalamina y el folato son necesarios para la síntesis de ADN, y las deficiencias de cualquiera de ellos pueden impedir la mitosis, causando así un fallo en la maduración durante la eritropoyesis. [ 9 ] Esto puede provocar macrocitosis , en la que los glóbulos rojos son más grandes de lo normal o tienen un VCM superior a 100 fL. [ 9 ] Esto también se manifiesta clínicamente como reticulocitopenia , una cantidad anormalmente baja de reticulocitos.

Características observadas en los eritrocitos durante la eritropoyesis

A medida que maduran, cambian varias características de los eritrocitos:

  • El tamaño total de la célula precursora eritroide disminuye, aumentando la relación citoplasma/núcleo (C:N). El diámetro nuclear disminuye y la cromatina se condensa, con una tinción que pasa de rojo púrpura a azul oscuro en la etapa nuclear final del eritroblasto ortocromático, antes de la eyección nuclear.
  • El color del citoplasma cambia de azul en las etapas de proeritroblasto y basófilo a un rojo rosáceo como resultado de la creciente expresión de hemoglobina a medida que la célula se desarrolla.
  • El núcleo es inicialmente grande y contiene cromatina abierta . A medida que los glóbulos rojos maduran, el tamaño del núcleo disminuye hasta que finalmente desaparece con la condensación del material de cromatina. [ 10 ]

Mecanismo de la eritropoyesis

La producción de todas las células sanguíneas comienza con el hemocitoblasto, una célula madre hematopoyética multipotente. Los hemocitoblastos poseen la mayor capacidad de autorrenovación de todas las células adultas. Se encuentran en la médula ósea y pueden movilizarse hacia la circulación sanguínea cuando sea necesario. Algunos hemocitoblastos se diferencian en células progenitoras mieloides comunes, que a su vez producen eritrocitos, así como mastocitos, megacariocitos y mieloblastos. El proceso por el cual las células progenitoras mieloides comunes se convierten en glóbulos rojos completamente maduros consta de varias etapas. Primero, se convierten en normoblastos (también llamados eritroblastos), que normalmente solo se encuentran en la médula ósea. Luego, pierden su núcleo al madurar en reticulocitos, que pueden considerarse glóbulos rojos inmaduros. Algunos de estos se liberan a la circulación periférica. Finalmente, los reticulocitos pierden sus orgánulos restantes al madurar en eritrocitos, que son glóbulos rojos completamente maduros. La vida media de un glóbulo rojo es de aproximadamente 120 días. Durante este proceso de maduración, se produce la extrusión nuclear; es decir, los eritrocitos maduros carecen de núcleo. La presencia de glóbulos rojos nucleados en una muestra de sangre periférica puede indicar la liberación de células con desarrollo incompleto. Esto puede ocurrir en patologías como la talasemia, la anemia grave o las neoplasias hematológicas.

Regulación de la eritropoyesis

Un mecanismo de retroalimentación que involucra a la eritropoyetina ayuda a regular el proceso de eritropoyesis, de modo que, en condiciones normales, la producción de glóbulos rojos se equilibra con su destrucción, y el número de glóbulos rojos es suficiente para mantener niveles adecuados de oxígeno en los tejidos, pero no tan elevado como para causar estancamiento sanguíneo, trombosis o accidente cerebrovascular . La eritropoyetina se produce en el riñón y el hígado en respuesta a bajos niveles de oxígeno. Además, la eritropoyetina se une a los glóbulos rojos circulantes; un bajo número de glóbulos rojos circulantes produce un nivel relativamente alto de eritropoyetina libre, lo que estimula su producción en la médula ósea.

Estudios recientes también han demostrado que la hormona peptídica hepcidina puede desempeñar un papel en la regulación de la producción de hemoglobina y, por lo tanto, afectar la eritropoyesis. El hígado produce hepcidina. La hepcidina controla la absorción de hierro en el tracto gastrointestinal y la liberación de hierro del tejido reticuloendotelial. El hierro debe ser liberado por los macrófagos en la médula ósea para incorporarse al grupo hemo de la hemoglobina en los eritrocitos. Existen unidades formadoras de colonias que las células siguen durante su formación. Estas células se denominan células comprometidas e incluyen las unidades formadoras de colonias de granulocitos y monocitos.

La secreción de hepcidina es inhibida por otra hormona, la eritroferrona , producida por los eritroblastos en respuesta a la eritropoyetina, e identificada en 2014. [ 11 ] [ 12 ] Parece que esto vincula la eritropoyesis impulsada por la eritropoyetina con la movilización de hierro necesaria para la síntesis de hemoglobina.

La pérdida de función del receptor de eritropoyetina o JAK2 en células de ratón provoca un fallo en la eritropoyesis, lo que altera la producción de glóbulos rojos en embriones y el crecimiento. Si no existe una inhibición por retroalimentación sistémica, por ejemplo, la disminución o ausencia de supresores de las proteínas de señalización de citocinas, puede producirse gigantismo, como se ha demostrado en modelos de ratón . [ 13 ] [ 14 ]

eritropoyesis de estrés

Además de la eritropoyesis en estado estacionario, la anemia aguda probablemente estimula otra respuesta que resulta en el rápido desarrollo de nuevos glóbulos rojos. Esto se ha estudiado en ratas y ocurre en el hígado a través de la activación de la vía de eritropoyesis de estrés dependiente de BMP4. [ 15 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Pelley, John W. (1 de enero de 2007). «Metabolismo de aminoácidos y hemo». Bioquímica integrada de Elsevier . págs. 97–105 . doi : 10.1016/B978-0-323-03410-4.50018-3 . ISBN  9780323034104Eritropoyesis La síntesis de hemo se coordina con la síntesis de globina durante la eritropoyesis y, por lo tanto, no ocurre en el eritrocito maduro. La eritropoyesis es el desarrollo de glóbulos rojos maduros a partir de células madre eritropoyéticas. La primera célula morfológicamente reconocible en la vía de los glóbulos rojos es el proeritroblasto. En el eritroblasto basófilo, el núcleo se vuelve algo más pequeño, presentando una apariencia más tosca, y el citoplasma se vuelve más basófilo debido a la presencia de ribosomas. A medida que la célula comienza a producir hemoglobina, el citoplasma atrae tinciones básicas y de eosina y se denomina eritroblasto policromatófilo. A medida que continúa la maduración, el eritroblasto ortocromatófilo expulsa su núcleo y la célula entra en la circulación como reticulocito. A medida que los reticulocitos pierden sus polirribosomas, se convierten en glóbulos rojos maduros.
  2. 1 2 3 Sherwood, L, Klansman, H, Yancey, P: Fisiología animal , Brooks/Cole, Cengage Learning, 2005.
  3. ↑ Palis J, Segel GB (junio de 1998). "Biología del desarrollo de la eritropoyesis" . Blood Rev. 12 ( 2): 106–14 . doi : 10.1016/S0268-960X(98)90022-4 . PMID 9661799 . 
  4. ↑ Le, Tao; Bhushan, Vikas; Vasan, Neil (2010). First Aid for the USMLE Step 1: 2010 20th Anniversary Edition . EE. UU.: The McGraw-Hill Companies, Inc. pp . 124. ISBN  978-0-07-163340-6.
  5. ↑ Sembulingam, K.; Sembulingam, Prema (30 de septiembre de 2012). Fundamentos de fisiología médica . JP Medical Ltd. pág. 71. ISBN  978-93-5025-936-8.
  6. 1 2 Harrison, David E. (1979). "Capacidad proliferativa de líneas celulares madre eritropoyéticas y envejecimiento: una visión general". Mechanisms of Ageing and Development . 9 ( 5– 6): 409– 426. doi : 10.1016/0047-6374(79)90082-4 . PMID 37376 . S2CID 31601624 .  
  7. ^ Kaushansky , Kenneth; Prchal, Josef T.; Quemaduras, Linda J.; Lichtman, Marshall A. Lichtman ; Leví, Marcel; Linch, David C. (2021). Hematología Williams (10ª ed.). McGraw-Hill. ISBN  978-1-260-46412-2.
  8. 1 2 3 4 5 6 7 McPherson, Richard A.; Pincus, Matthew R. (2022). Diagnóstico y tratamiento clínico de Henry mediante métodos de laboratorio (24.ª ed.). Elsevier. ISBN  978-0-323-67320-4.
  9. 1 2 Longo, Dan; Fauci, Anthony; Kasper, Dennis; Hauser, Stephen; Jameson, J. Larry; Loscalzo, Joseph; Holland, Steven; Langford, Carol (2025). Principios de Medicina Interna de Harrison (22.ª ed.). McGraw Hill. ISBN  978-1-265-97931-7.
  10. ↑ Libro de texto de fisiología del Dr. AK Jain, reimpresión 2006-2007, 3.ª edición.
  11. ↑ Koury, MJ (13 de enero de 2015). "Eritroferrona: un eslabón perdido en la regulación del hierro" . The Hematologist . Sociedad Americana de Hematología. Archivado del original el 28 de enero de 2019. Consultado el 26 de agosto de 2015 .
  12. ↑ Kautz L, Jung G, Valore EV, Rivella S, Nemeth E, Ganz T (julio de 2014). "Identificación de la eritroferrona como regulador eritroide del metabolismo del hierro" . Nature Genetics . 46 (7): 678–84 . doi : 10.1038/ng.2996 . PMC 4104984. PMID 24880340 .  
  13. ^ Nicolas G, Bennoun M, Porteu A, Mativet S, Beaumont C, Grandchamp B, Sirito M, Sawadogo M, Kahn A, Vaulont S (abril de 2002). "Anemia por deficiencia de hierro grave en ratones transgénicos que expresan hepcidina hepática" . Proc. Nacional. Acad. Ciencia. EE.UU . 99 (7): 4596– 601. Código bibliográfico : 2002PNAS...99.4596N . doi : 10.1073/pnas.072632499 . PMC 123693 . PMID 11930010 .  
  14. ↑ Michael Föller; Stephan M. Huber; Florian Lang (agosto de 2008). "Muerte celular programada de eritrocitos" . IUBMB Life . 60 (10): 661– 668. doi : 10.1002/iub.106 . PMID 18720418. S2CID 41603762 .  
  15. ↑ Paulson, Robert F.; Shi, Lei; Wu, Dai-Chen (mayo de 2011). "Eritropoyesis de estrés: nuevas señales y nuevas células progenitoras de estrés" . Current Opinion in Hematology . 18 (3): 139– 145. doi : 10.1097/MOH.0b013e32834521c8 . ISSN 1065-6251 . PMC 3099455. PMID 21372709 .   
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