glóbulo rojo

La gran mayoría de los vertebrados, incluidos los mamíferos y los humanos, tienen glóbulos rojos. Estos eritrocitos son células presentes en la sangre que transportan oxígeno. Los únicos vertebrados conocidos sin glóbulos rojos son los peces de hielo cocodrilo (familia Channichthyidae ); viven en aguas frías muy ricas en oxígeno y transportan oxígeno disuelto libremente en su sangre. ^{[ 11 ]} Si bien ya no utilizan hemoglobina, se pueden encontrar restos de genes de hemoglobina en su genoma . ^{[ 12 ]}

Los glóbulos rojos de los vertebrados están compuestos principalmente de hemoglobina , una metaloproteína compleja que contiene grupos hemo cuyos átomos de hierro se unen temporalmente a moléculas de oxígeno ( _O₂ ) en los pulmones o las branquias y las liberan por todo el cuerpo. El oxígeno puede difundirse fácilmente a través de la membrana celular del eritrocito . La hemoglobina en los glóbulos rojos también transporta parte del dióxido de carbono, un producto de desecho , de vuelta desde los tejidos; sin embargo, la mayor parte del dióxido de carbono de desecho se transporta de vuelta a los capilares pulmonares de los pulmones como bicarbonato (HCO₃⁻ ₎ ^disuelto en el plasma sanguíneo . La mioglobina , un compuesto relacionado con la hemoglobina, actúa almacenando oxígeno en las células musculares . ^{[ 13 ]}

El color de los glóbulos rojos se debe al grupo hemo de la hemoglobina. El plasma sanguíneo por sí solo es de color pajizo, pero los glóbulos rojos cambian de color según el estado de la hemoglobina: cuando se combina con oxígeno, la oxihemoglobina resultante es escarlata, y cuando se ha liberado oxígeno, la desoxihemoglobina resultante es de color rojo burdeos oscuro. Sin embargo, la sangre puede parecer azulada cuando se observa a través de la pared del vaso y la piel. ^{[ 14 ]} La oximetría de pulso aprovecha el cambio de color de la hemoglobina para medir directamente la saturación de oxígeno en la sangre arterial mediante técnicas colorimétricas . La hemoglobina también tiene una afinidad muy alta por el monóxido de carbono , formando carboxihemoglobina, que es de color rojo brillante. En ocasiones, se encuentra que los pacientes enrojecidos y confusos con una lectura de saturación del 100 % en la oximetría de pulso sufren de intoxicación por monóxido de carbono.

La presencia de proteínas transportadoras de oxígeno dentro de células especializadas (en lugar de transportadores de oxígeno disueltos en fluidos corporales) fue un paso importante en la evolución de los vertebrados, ya que permite una sangre menos viscosa , mayores concentraciones de oxígeno y una mejor difusión del oxígeno de la sangre a los tejidos. El tamaño de los glóbulos rojos varía ampliamente entre las especies de vertebrados; el ancho de los glóbulos rojos es, en promedio, aproximadamente un 25 % mayor que el diámetro capilar , y se ha planteado la hipótesis de que esto mejora la transferencia de oxígeno de los glóbulos rojos a los tejidos. ^{[ 15 ]}

Los glóbulos rojos de los mamíferos suelen tener forma de discos bicóncavos: aplanados y deprimidos en el centro, con una sección transversal en forma de mancuerna y un borde en forma de toroide en el extremo del disco. Esta forma permite una alta relación superficie-volumen (SA/V) para facilitar la difusión de gases. ^{[ 16 ]} Sin embargo, existen algunas excepciones en cuanto a la forma en el orden de los artiodáctilos ( ungulados de dedos pares, incluyendo el ganado vacuno, los ciervos y sus parientes), que muestra una amplia variedad de morfologías extrañas de glóbulos rojos: células pequeñas y muy ovaladas en llamas y camellos (familia Camelidae ), células esféricas diminutas en ciervos ratón (familia Tragulidae ) y células que adoptan formas fusiformes, lanceoladas, en forma de media luna, poligonales irregulares y otras formas angulares en ciervos rojos y wapiti (familia Cervidae ). Los miembros de este orden han desarrollado claramente un modo de desarrollo de glóbulos rojos sustancialmente diferente de la norma de los mamíferos. ^{[ 10 ] [ 17 ]} En general, los glóbulos rojos de los mamíferos son notablemente flexibles y deformables para poder pasar a través de capilares diminutos , así como para maximizar su superficie opuesta adoptando una forma de cigarro, donde liberan eficientemente su carga de oxígeno. ^{[ 18 ]}

Los glóbulos rojos en los mamíferos son únicos entre los vertebrados, ya que la mayoría de las especies no tienen núcleo cuando están maduros. ^{[ 19 ]} Tienen núcleo durante las fases tempranas de la eritropoyesis , pero lo expulsan durante el desarrollo a medida que maduran; esto proporciona más espacio para la hemoglobina. Los glóbulos rojos sin núcleo, llamados reticulocitos , pierden posteriormente todos los demás orgánulos celulares , como sus mitocondrias , aparato de Golgi y retículo endoplasmático .

El bazo actúa como reservorio de glóbulos rojos, pero este efecto es algo limitado en los humanos. En otros mamíferos, como perros y caballos, el bazo almacena grandes cantidades de glóbulos rojos, que se liberan en la sangre durante periodos de esfuerzo físico, lo que resulta en una mayor capacidad de transporte de oxígeno.

Un glóbulo rojo humano típico tiene un diámetro de disco de aproximadamente 6,2–8,2 μm ^{[ 20 ]} y un grosor máximo de 2–2,5  μm y un grosor mínimo en el centro de 0,8–1  μm, siendo mucho más pequeño que la mayoría de las demás células humanas . Estas células tienen un volumen promedio de alrededor de 90 fL ^{[ 21 ]} con un área superficial de alrededor de 136 μm ² , y pueden hincharse hasta formar una esfera que contiene 150 fL, sin distensión de la membrana.

Los adultos humanos tienen aproximadamente entre 20 y 30  billones de glóbulos rojos en un momento dado, lo que constituye aproximadamente el 70 % de todas las células en número. ^{[ 22 ]} Las mujeres tienen alrededor de 4 a 5  millones de glóbulos rojos por microlitro (milímetro cúbico) de sangre y los hombres alrededor de 5 a 6  millones; las personas que viven a gran altitud con baja tensión de oxígeno tendrán más. Por lo tanto, los glóbulos rojos son mucho más comunes que las otras partículas sanguíneas: hay alrededor de 4000 a 11 000 glóbulos blancos y alrededor de 150 000 a 400 000 plaquetas por microlitro.

Los glóbulos rojos humanos tardan en promedio 60 segundos en completar un ciclo de circulación. ^{[ 5 ] [ 9 ] [ 23 ]}

El color rojo de la sangre se debe a las propiedades espectrales de los iones de hierro hemo en la hemoglobina . Cada molécula de hemoglobina contiene cuatro grupos hemo; la hemoglobina constituye aproximadamente un tercio del volumen celular total. La hemoglobina es responsable del transporte de más del 98 % del oxígeno en el cuerpo (el oxígeno restante se transporta disuelto en el plasma sanguíneo ). Los glóbulos rojos de un hombre adulto promedio almacenan en conjunto alrededor de 2,5 gramos de hierro, lo que representa aproximadamente el 65 % del hierro total contenido en el cuerpo. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

Los glóbulos rojos de los mamíferos son anucleados cuando están maduros, lo que significa que carecen de núcleo celular . En comparación, los glóbulos rojos de otros vertebrados tienen núcleo; las únicas excepciones conocidas son las salamandras de la familia Plethodontidae , donde cinco clados diferentes han desarrollado diversos grados de glóbulos rojos anucleados (la mayoría evolucionaron en algunas especies del género Batrachoseps ), y los peces del género Maurolicus . ^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]}

La eliminación del núcleo en los glóbulos rojos de los vertebrados se ha propuesto como explicación de la posterior acumulación de ADN no codificante en el genoma . ^{[ 17 ]} El argumento es el siguiente: El transporte eficiente de gases requiere que los glóbulos rojos atraviesen capilares muy estrechos, lo que limita su tamaño. En ausencia de la eliminación nuclear, la acumulación de secuencias repetitivas está limitada por el volumen que ocupa el núcleo, el cual aumenta con el tamaño del genoma.

Los glóbulos rojos nucleados en los mamíferos constan de dos formas: normoblastos, que son precursores eritropoyéticos normales de los glóbulos rojos maduros, y megaloblastos, que son precursores anormalmente grandes que se producen en las anemias megaloblásticas .

Los glóbulos rojos son deformables, flexibles, capaces de adherirse a otras células e interactuar con las células inmunitarias. Su membrana desempeña numerosas funciones en este proceso, las cuales dependen en gran medida de su composición. La membrana del glóbulo rojo está compuesta por tres capas: el glicocálix, en el exterior, rico en carbohidratos ; la bicapa lipídica , que contiene numerosas proteínas transmembrana , además de sus principales componentes lipídicos; y el esqueleto de membrana, una red estructural de proteínas ubicada en la superficie interna de la bicapa lipídica. La mitad de la masa de la membrana en los glóbulos rojos humanos y de la mayoría de los mamíferos está compuesta por proteínas. La otra mitad está compuesta por lípidos, principalmente fosfolípidos y colesterol . ^{[ 29 ]}

Lípidos de membrana

La membrana de los glóbulos rojos está compuesta por una bicapa lipídica típica , similar a la que se encuentra en prácticamente todas las células humanas. En pocas palabras, esta bicapa lipídica está formada por colesterol y fosfolípidos en proporciones iguales en peso. La composición lipídica es importante, ya que determina muchas propiedades físicas, como la permeabilidad y la fluidez de la membrana. Además, la actividad de muchas proteínas de membrana está regulada por las interacciones con los lípidos de la bicapa.

A diferencia del colesterol, que se distribuye uniformemente entre las capas interna y externa, los 5 fosfolípidos principales están dispuestos de forma asimétrica, como se muestra a continuación:

monocapa externa

• Fosfatidilcolina (PC);
• Esfingomielina (SM).

monocapa interna

• Fosfatidiletanolamina (PE);
• Fosfoinositol (PI) (en pequeñas cantidades).
• Fosfatidilserina (PS);

Esta distribución asimétrica de fosfolípidos en la bicapa es el resultado de la función de varias proteínas transportadoras de fosfolípidos, tanto dependientes como independientes de energía . Las proteínas llamadas " flippasas " mueven los fosfolípidos desde la monocapa externa a la interna, mientras que otras, llamadas " floppasas ", realizan la operación opuesta, en contra de un gradiente de concentración y de forma dependiente de energía. Además, existen proteínas " scramblasas " que mueven los fosfolípidos en ambas direcciones simultáneamente, a favor de sus gradientes de concentración y de forma independiente de energía. Aún existe un considerable debate sobre la identidad de estas proteínas de mantenimiento de membrana en la membrana del eritrocito.

El mantenimiento de una distribución asimétrica de fosfolípidos en la bicapa (como una localización exclusiva de PS y PI en la monocapa interna) es fundamental para la integridad y función celular debido a varias razones:

• Los macrófagos reconocen y fagocitan los glóbulos rojos que exponen fosfatidilserina (PS) en su superficie externa. Por lo tanto, el confinamiento de la PS en la monocapa interna es esencial para que la célula sobreviva a sus frecuentes encuentros con los macrófagos del sistema reticuloendotelial , especialmente en el bazo .
• La destrucción prematura de los glóbulos rojos talasémicos y falciformes se ha relacionado con alteraciones de la asimetría lipídica que provocan la exposición de la fosfatidilserina (PS) en la monocapa externa.
• La exposición a la fosfatidilserina (PS) puede potenciar la adhesión de los glóbulos rojos a las células endoteliales vasculares, impidiendo así su tránsito normal a través de la microvasculatura. Por lo tanto, es importante que la PS se mantenga únicamente en la capa interna de la bicapa para garantizar un flujo sanguíneo normal en la microcirculación.
• Tanto la fosfatidilserina (PS) como el fosfatidilinositol 4,5-bisfosfato (PIP2) pueden regular la función mecánica de la membrana, debido a sus interacciones con proteínas del citoesqueleto como la espectrina y la proteína 4.1R . Estudios recientes han demostrado que la unión de la espectrina a la PS promueve la estabilidad mecánica de la membrana. El PIP2 potencia la unión de la proteína 4.1R a la glicoforina C , pero disminuye su interacción con la proteína 3 , y por lo tanto puede modular la unión de la bicapa al citoesqueleto de la membrana.

Estudios recientes han descrito la presencia de estructuras especializadas denominadas " balsas lipídicas " en la membrana de los glóbulos rojos. Estas estructuras, ricas en colesterol y esfingolípidos, están asociadas a proteínas de membrana específicas, como flotilinas , STOMatinas (banda 7), proteínas G y receptores β-adrenérgicos . Se ha demostrado que las balsas lipídicas , implicadas en eventos de señalización celular en células no eritroides, median en las células eritroides la señalización del receptor β2-adrenérgico e incrementan los niveles de AMPc , regulando así la entrada de parásitos de la malaria en los glóbulos rojos normales. ^{[ 30 ] [ 31 ]}

Proteínas de membrana

Las proteínas del esqueleto de la membrana son responsables de la deformabilidad, la flexibilidad y la durabilidad del glóbulo rojo, lo que le permite pasar a través de capilares de menos de la mitad del diámetro del glóbulo rojo (7-8 μm) y recuperar la forma discoidal tan pronto como estas células dejan de recibir fuerzas de compresión, de manera similar a un objeto hecho de goma.

Actualmente se conocen más de 50 proteínas de membrana , que pueden existir desde unos pocos cientos hasta un millón de copias por glóbulo rojo. Aproximadamente 25 de estas proteínas de membrana portan los diversos antígenos de los grupos sanguíneos, como los antígenos A, B y Rh, entre muchos otros. Estas proteínas de membrana pueden desempeñar una amplia variedad de funciones, como el transporte de iones y moléculas a través de la membrana del glóbulo rojo, la adhesión e interacción con otras células, como las células endoteliales, la función de receptores de señalización, así como otras funciones aún desconocidas. Los grupos sanguíneos humanos se deben a variaciones en las glicoproteínas de superficie de los glóbulos rojos. Los trastornos de las proteínas de estas membranas se asocian con muchos trastornos, como la esferocitosis hereditaria , la eliptocitosis hereditaria , la estomatocitosis hereditaria y la hemoglobinuria paroxística nocturna . ^{[ 29 ] [ 30 ]}

Las proteínas de la membrana de los glóbulos rojos organizadas según su función:

Transporte

• Banda 3 – Transportador de aniones, también un componente estructural importante de la membrana del glóbulo rojo, constituye hasta el 25% de la superficie de la membrana celular; cada glóbulo rojo contiene aproximadamente un millón de copias. Define el grupo sanguíneo Diego ; ^{[ 33 ]}
• Aquaporina 1 : transportador de agua, define el grupo sanguíneo Colton ;
• Glut1 : transportador de glucosa y ácido L-dehidroascórbico ;
• MCT1 – Transportador de monocarboxilato para la exportación de ácido láctico al hígado. Véase ciclo de Cori .; ^{[ 34 ]}
• Proteína antigénica Kidd : transportador de urea;
• RHAG – transportador de gas, probablemente de dióxido de carbono, define el grupo sanguíneo Rh y el fenotipo de grupo sanguíneo inusual asociado Rh _nulo ;
• Na ⁺ /K ⁺ – ATPasa ;
• Ca ²⁺ – ATPasa ;
• Na ⁺ K ⁺ 2Cl ⁻ – cotransportador ;
• Na ⁺ -Cl ⁻ – cotransportador ;
• Intercambiador Na-H ;
• Cotransportador de K-Cl ;
• Canal de Gardos .

Adhesión celular

• ICAM-4 – interactúa con las integrinas ;
• BCAM : una glicoproteína que define el grupo sanguíneo luterano y que también se conoce como Lu o proteína de unión a laminina .

Función estructural : Las siguientes proteínas de membrana establecen enlaces con las proteínas del esqueleto y pueden desempeñar un papel importante en la regulación de la cohesión entre la bicapa lipídica y el esqueleto de la membrana, lo que probablemente permite al glóbulo rojo mantener su superficie de membrana favorable al evitar que la membrana colapse (vesiculación).

• Complejo macromolecular basado en anquirina : proteínas que unen la bicapa al esqueleto de la membrana mediante la interacción de sus dominios citoplasmáticos con la anquirina .
  • La banda 3 también ensambla varias enzimas glucolíticas , el presunto transportador de _CO2 y la anhidrasa carbónica en un complejo macromolecular denominado " metabolón ", que puede desempeñar un papel clave en la regulación del metabolismo de los glóbulos rojos y la función de transporte de iones y gases .
  • RHAG – también implicado en el transporte, define el fenotipo de grupo sanguíneo inusual asociado Rh _mod .
• Complejo macromolecular basado en la proteína 4.1R : proteínas que interactúan con la proteína 4.1R .
  • Proteína 4.1R : expresión débil de antígenos de Gerbich ;
  • Glicoforina C y D: glicoproteína que define el grupo sanguíneo Gerbich ;
  • XK : define el grupo sanguíneo Kell y el fenotipo inusual McLeod (falta del antígeno Kx y expresión muy reducida de los antígenos Kell);
  • RhD/RhCE : define el grupo sanguíneo Rh y el fenotipo de grupo sanguíneo inusual asociado Rh _nulo ;
  • Proteína Duffy : se ha propuesto que está asociada con la eliminación de quimiocinas ; ^{[ 35 ]}
  • Adducina : interacción con la banda 3;
  • Dematina : interacción con el transportador de glucosa Glut1.

^{[ 29 ] [ 30 ]}

El potencial zeta es una propiedad electroquímica de las superficies celulares que se determina por la carga eléctrica neta de las moléculas expuestas en la superficie de las membranas celulares. El potencial zeta normal del glóbulo rojo es de -15,7 milivoltios  ( mV). ^{[ 36 ]} Gran parte de este potencial parece deberse a los residuos de ácido siálico expuestos en la membrana: su eliminación resulta en un potencial zeta de -6,06 mV. 

Recordemos que la respiración , como se ilustra esquemáticamente aquí con una unidad de carbohidrato, produce aproximadamente tantas moléculas de dióxido de carbono, CO₂ _, como consume de oxígeno, _O₂ . ^{[ 37 ]}

${\displaystyle {\ce {HCOH + O2 -> CO2 + H2O}}}$

Así, la función del sistema circulatorio radica tanto en el transporte de dióxido de carbono como en el de oxígeno. Como se indica en otra parte de este artículo, la mayor parte del dióxido de carbono en la sangre se encuentra en forma de ion bicarbonato. El bicarbonato proporciona un tampón de pH fundamental . ^{[ 38 ]} Por lo tanto, a diferencia de la hemoglobina para el transporte de O₂ _, existe una ventaja fisiológica al no contar con una molécula transportadora específica de _CO₂ .

Los glóbulos rojos, sin embargo, desempeñan un papel clave en el proceso de transporte de CO₂ _por dos razones. Primero, porque, además de hemoglobina, contienen un gran número de copias de la enzima anhidrasa carbónica en el interior de su membrana celular. ^{[ 39 ]} La anhidrasa carbónica, como su nombre indica, actúa como catalizador del intercambio entre el ácido carbónico y el dióxido de carbono (que es el anhídrido del ácido carbónico). Debido a que es un catalizador, puede afectar a muchas moléculas de CO₂ _, por lo que desempeña su función esencial sin necesidad de tantas copias como las necesarias para el transporte de O₂ _por la hemoglobina. En presencia de este catalizador, el dióxido de carbono y el ácido carbónico alcanzan un equilibrio muy rápidamente, mientras los glóbulos rojos aún se mueven a través del capilar. Así, es el glóbulo rojo el que asegura que la mayor parte del CO₂ _se transporte como bicarbonato. ^{[ 40 ] [ 41 ]} A pH fisiológico, el equilibrio favorece fuertemente al ácido carbónico, que se disocia mayoritariamente en ion bicarbonato. ^{[ 42 ]}

${\displaystyle {\ce {CO2 + H2O <=>> H2CO3 <=>> HCO3- + H+}}}$

Los iones H+ liberados por esta rápida reacción dentro de los glóbulos rojos, mientras aún se encuentran en el capilar, actúan para reducir la afinidad de unión del oxígeno de la hemoglobina, el efecto Bohr .

La segunda contribución principal de los glóbulos rojos al transporte de dióxido de carbono es que el dióxido de carbono reacciona directamente con los componentes proteicos de la globina de la hemoglobina para formar compuestos de carbaminohemoglobina . A medida que se libera oxígeno en los tejidos, más CO₂ _se une a la hemoglobina, y a medida que el oxígeno se une en el pulmón, desplaza el CO₂ unido a la hemoglobina _, esto se llama efecto Haldane . A pesar de que solo una pequeña cantidad de CO₂ _en la sangre está unida a la hemoglobina en la sangre venosa, una mayor proporción del cambio en el contenido de CO₂ _entre la sangre venosa y arterial proviene del cambio en este CO₂ unido _. [ ^{43 ] Es} decir, siempre hay abundancia de bicarbonato en la sangre, tanto venosa como arterial, debido a su función antes mencionada como amortiguador de pH.

En resumen, el dióxido de carbono producido por la respiración celular se difunde muy rápidamente hacia áreas de menor concentración, específicamente hacia los capilares cercanos. ^{[ 44 ] [ 45 ]} Cuando se difunde hacia un glóbulo rojo, el CO₂ _es rápidamente convertido por la anhidrasa carbónica que se encuentra en el interior de la membrana del glóbulo rojo en ion bicarbonato. Los iones bicarbonato a su vez salen del glóbulo rojo a cambio de iones cloruro del plasma, facilitado por la proteína transportadora de aniones banda 3 ubicada en la membrana del glóbulo rojo. El ion bicarbonato no se difunde de regreso fuera del capilar, sino que es transportado al pulmón. En el pulmón, la menor presión parcial de dióxido de carbono en los alvéolos hace que el dióxido de carbono se difunda rápidamente desde el capilar hacia los alvéolos. La anhidrasa carbónica en los glóbulos rojos mantiene el ion bicarbonato en equilibrio con el dióxido de carbono. Así, a medida que el dióxido de carbono sale del capilar y el CO₂ _es desplazado por el O₂ _en la hemoglobina, suficiente ion bicarbonato se convierte rápidamente en dióxido de carbono para mantener el equilibrio. ^{[ 39 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]}

Cuando los glóbulos rojos experimentan tensión de cizallamiento en vasos sanguíneos constreñidos, liberan ATP , lo que provoca que las paredes de los vasos se relajen y se dilaten para promover un flujo sanguíneo normal. ^{[ 49 ]}

Cuando sus moléculas de hemoglobina se desoxigenan, los glóbulos rojos liberan S-nitrosotioles , que también actúan para dilatar los vasos sanguíneos, ^{[ 50 ]} dirigiendo así más sangre a las áreas del cuerpo con bajo nivel de oxígeno.

Los glóbulos rojos también pueden sintetizar óxido nítrico enzimáticamente, utilizando L-arginina como sustrato, al igual que las células endoteliales . ^{[ 51 ]} La exposición de los glóbulos rojos a niveles fisiológicos de estrés de cizallamiento activa la óxido nítrico sintasa y la exportación de óxido nítrico, ^{[ 52 ]} lo que puede contribuir a la regulación del tono vascular.

Los glóbulos rojos también pueden producir sulfuro de hidrógeno , un gas señalizador que relaja las paredes de los vasos sanguíneos. Se cree que los efectos cardioprotectores del ajo se deben a que los glóbulos rojos convierten sus compuestos de azufre en sulfuro de hidrógeno. ^{[ 53 ]}

Los glóbulos rojos también desempeñan un papel en la respuesta inmunitaria del cuerpo : cuando son lisados ​​por patógenos como las bacterias, su hemoglobina libera radicales libres , que descomponen la pared celular y la membrana del patógeno, matándolo. ^{[ 54 ] [ 55 ]}

Como resultado de no contener mitocondrias , los glóbulos rojos no utilizan el oxígeno que transportan; en su lugar, producen el transportador de energía ATP mediante la glucólisis de la glucosa y la fermentación láctica del piruvato resultante . ^{[ 56 ] [ 57 ]} Además, la vía de las pentosas fosfato desempeña un papel importante en los glóbulos rojos; consulte la deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa para obtener más información.

Dado que los glóbulos rojos no contienen núcleo, actualmente se asume que la biosíntesis de proteínas está ausente en estas células.

Debido a la falta de núcleos y orgánulos, los glóbulos rojos maduros no contienen ADN y no pueden sintetizar ARN (aunque sí contienen ARN), ^{[ 58 ] [ 59 ]} y, en consecuencia, no pueden dividirse y tienen capacidades de reparación limitadas. ^{[ 60 ]} La incapacidad para llevar a cabo la síntesis de proteínas significa que ningún virus puede evolucionar para atacar a los glóbulos rojos de los mamíferos. ^{[ 61 ]} Sin embargo, la infección con parvovirus (como el parvovirus humano B19 ) puede afectar a los precursores eritroides mientras aún tienen ADN, como se reconoce por la presencia de pronormoblastos gigantes con partículas virales y cuerpos de inclusión , agotando temporalmente la sangre de reticulocitos y causando anemia . ^{[ 62 ]}

La eritropoyesis es el proceso mediante el cual se producen nuevos glóbulos rojos; dura aproximadamente 7 días. A través de este proceso, los glóbulos rojos se producen continuamente en la médula ósea roja de los huesos grandes. (En el embrión , el hígado es el principal lugar de producción de glóbulos rojos). La producción puede ser estimulada por la hormona eritropoyetina (EPO), sintetizada por el riñón. Justo antes y después de abandonar la médula ósea, las células en desarrollo se conocen como reticulocitos ; estos constituyen aproximadamente el 1 % de los glóbulos rojos circulantes.

La vida útil funcional de un glóbulo rojo es de aproximadamente 100 a 120 días, durante los cuales los glóbulos rojos se mueven continuamente en el sistema circulatorio. ^{[ 64 ]}

El glóbulo rojo envejecido experimenta cambios en su membrana plasmática , lo que lo hace susceptible al reconocimiento selectivo por macrófagos y la posterior fagocitosis en el sistema fagocítico mononuclear ( bazo , hígado y ganglios linfáticos ), eliminando así las células viejas y defectuosas y purgando continuamente la sangre. Este proceso se denomina eritroptosis , muerte celular programada del glóbulo rojo. ^{[ 65 ]} Este proceso normalmente ocurre a la misma tasa de producción por eritropoyesis, equilibrando el recuento total de glóbulos rojos circulantes. La eritroptosis aumenta en una amplia variedad de enfermedades, incluyendo sepsis , síndrome urémico hemolítico , malaria , anemia de células falciformes , beta- talasemia , deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa , agotamiento de fosfato, deficiencia de hierro y enfermedad de Wilson . La eritroptosis puede ser provocada por choque osmótico, estrés oxidativo y agotamiento de energía, así como por una amplia variedad de mediadores endógenos y xenobióticos . Se observa eritroptosis excesiva en glóbulos rojos que carecen de la proteína quinasa dependiente de cGMP tipo I o de la proteína quinasa activada por AMP (AMPK). Entre los inhibidores de la eritroptosis se incluyen la eritropoyetina , el óxido nítrico , las catecolaminas y las altas concentraciones de urea .

Gran parte de los productos de degradación resultantes se recirculan en el cuerpo. El hemo, componente de la hemoglobina, se descompone en hierro (Fe³⁺ ⁾ y biliverdina . La biliverdina se reduce a bilirrubina , que se libera al plasma y se recircula al hígado unida a la albúmina . El hierro se libera al plasma para ser recirculado por una proteína transportadora llamada transferrina . Casi todos los glóbulos rojos se eliminan de la circulación de esta manera antes de que tengan la edad suficiente para hemolizarse . La hemoglobina hemolizada se une a una proteína plasmática llamada haptoglobina , que no se excreta por el riñón. ^{[ 66 ]}

Las enfermedades sanguíneas que afectan a los glóbulos rojos incluyen:

• Las anemias son enfermedades caracterizadas por una baja capacidad de transporte de oxígeno en la sangre, debido a un bajo recuento de glóbulos rojos o a alguna anomalía en los glóbulos rojos o la hemoglobina.

• La anemia por deficiencia de hierro es la anemia más común; se produce cuando la ingesta o la absorción de hierro en la dieta es insuficiente y no se puede formar la hemoglobina, que contiene hierro.

• La anemia perniciosa es una enfermedad autoinmune en la que el cuerpo carece del factor intrínseco , necesario para absorber la vitamina B12 _de los alimentos. La vitamina B12 _es esencial para la producción de glóbulos rojos y hemoglobina.

• La anemia falciforme es una enfermedad genética que produce moléculas de hemoglobina anormales. Cuando estas liberan su carga de oxígeno en los tejidos, se vuelven insolubles, lo que da lugar a glóbulos rojos deformados. Estos glóbulos rojos deformados son menos flexibles y viscoelásticos , lo que significa que se vuelven rígidos y pueden causar obstrucción de los vasos sanguíneos, dolor, accidentes cerebrovasculares y otros daños en los tejidos.

• La talasemia es una enfermedad genética que produce una proporción anormal de subunidades de hemoglobina.

• Los síndromes de esferocitosis hereditaria son un grupo de trastornos hereditarios caracterizados por defectos en la membrana celular de los glóbulos rojos , lo que provoca que estas células sean pequeñas, esféricas y frágiles en lugar de tener forma de rosquilla y ser flexibles. Estos glóbulos rojos anormales son destruidos por el bazo . Se conocen otros trastornos hereditarios de la membrana de los glóbulos rojos. ^{[ 67 ]}

• La anemia aplásica se produce por la incapacidad de la médula ósea para producir células sanguíneas.

• La aplasia pura de glóbulos rojos se produce por la incapacidad de la médula ósea para producir únicamente glóbulos rojos.

• La hemólisis es el término general para la destrucción excesiva de glóbulos rojos. Puede tener varias causas y puede provocar anemia hemolítica .

• El parásito de la malaria pasa parte de su ciclo de vida en los glóbulos rojos, se alimenta de su hemoglobina y luego los destruye, provocando fiebre. Tanto la anemia falciforme como la talasemia son más comunes en las zonas endémicas de malaria, ya que estas mutaciones confieren cierta protección contra el parásito.

• Las policitemias (o eritrocitosis) son enfermedades caracterizadas por un exceso de glóbulos rojos. El aumento de la viscosidad de la sangre puede causar diversos síntomas.

• En la policitemia vera, el aumento del número de glóbulos rojos se debe a una anomalía en la médula ósea.

• Varias enfermedades microangiopáticas , incluyendo la coagulación intravascular diseminada y las microangiopatías trombóticas , presentan fragmentos patognomónicos (diagnósticos) de glóbulos rojos llamados esquistocitos . Estas patologías generan hebras de fibrina que separan los glóbulos rojos cuando intentan atravesar un trombo .

Los glóbulos rojos pueden administrarse como parte de una transfusión de sangre . La sangre puede ser donada por otra persona o almacenada por el receptor con anterioridad. La sangre donada generalmente requiere un análisis para asegurar que los donantes no presenten factores de riesgo para la presencia de enfermedades transmitidas por la sangre, o que no se contagien al donar sangre. La sangre generalmente se recolecta y se analiza para detectar enfermedades comunes o graves transmitidas por la sangre, como la hepatitis B , la hepatitis C y el VIH. El grupo sanguíneo (A, B, AB u O) o el producto sanguíneo se identifica y se compara con la sangre del receptor para minimizar la probabilidad de una reacción hemolítica transfusional aguda , un tipo de reacción transfusional . Esto se relaciona con la presencia de antígenos en la superficie celular. Después de este proceso, la sangre se almacena y se utiliza en un corto período de tiempo. La sangre puede administrarse como producto completo o los glóbulos rojos separados como concentrado de glóbulos rojos .

La transfusión de sangre se realiza con frecuencia en casos de anemia diagnosticada, hemorragia activa o cuando se prevé una pérdida de sangre importante, como antes de una operación. Antes de la transfusión, se analiza una pequeña muestra de la sangre del receptor mediante un proceso conocido como prueba de compatibilidad sanguínea .

En 2008 se informó que se había logrado inducir con éxito la diferenciación de células madre embrionarias humanas en glóbulos rojos en el laboratorio. El paso más difícil fue lograr que las células expulsaran su núcleo; esto se consiguió cultivándolas sobre células estromales de la médula ósea. Se espera que estos glóbulos rojos artificiales puedan utilizarse en el futuro para transfusiones de sangre. ^{[ 68 ]}

En 2022 se realizó un ensayo en humanos, utilizando sangre cultivada a partir de células madre obtenidas de sangre de donantes. ^{[ 69 ]}

Varias pruebas sanguíneas se centran en los glóbulos rojos. Entre ellas se incluyen el recuento de glóbulos rojos (cantidad de glóbulos rojos por volumen de sangre), el cálculo del hematocrito (porcentaje del volumen sanguíneo ocupado por los glóbulos rojos) y la velocidad de sedimentación globular . Es necesario determinar el grupo sanguíneo para prepararse para una transfusión de sangre o un trasplante de órganos .

Muchas enfermedades que afectan a los glóbulos rojos se diagnostican mediante un frotis de sangre periférica, donde se extiende una fina capa de sangre sobre un portaobjetos. Esto puede revelar poiquilocitosis , que son variaciones en la forma de los glóbulos rojos. Cuando los glóbulos rojos a veces se presentan apilados, con los lados planos uno al lado del otro, esto se conoce como formación de rouleaux y ocurre con mayor frecuencia si los niveles de ciertas proteínas séricas están elevados, como por ejemplo durante una inflamación .

Los glóbulos rojos se pueden obtener de la sangre total mediante centrifugación , que separa las células del plasma sanguíneo en un proceso conocido como fraccionamiento sanguíneo . Los glóbulos rojos concentrados , que se elaboran de esta manera a partir de sangre total sin plasma, se utilizan en medicina transfusional . ^{[ 70 ]} Durante la donación de plasma , los glóbulos rojos se bombean de vuelta al cuerpo inmediatamente y solo se recoge el plasma.

Algunos atletas han intentado mejorar su rendimiento mediante el dopaje sanguíneo : primero se extrae aproximadamente 1  litro de su sangre, luego se aíslan los glóbulos rojos, se congelan y se almacenan, para ser reinyectados poco antes de la competición. (Los glóbulos rojos se pueden conservar durante 5 semanas a −79 °C o −110 °F , o más de 10 años utilizando crioprotectores ^{[ 71 ]} ) Esta práctica es difícil de detectar, pero puede poner en peligro el sistema cardiovascular humano , que no está preparado para lidiar con la sangre de mayor viscosidad resultante . Otro método de dopaje sanguíneo consiste en la inyección de eritropoyetina para estimular la producción de glóbulos rojos. Ambas prácticas están prohibidas por la Agencia Mundial Antidopaje .