FISIOLOGIA DE LA

SANGRE PROF RAFAEL PORCILE

HEMOPOYESIS

DEFINICION:

Proceso dinámico

células stem

microambiente definido

por medio de citoquinas

inducidas a proliferar y diferenciarse

dando lugar a progenies maduras y células terminales

que pasarán a la circulación sanguínea

con funciones específicas.

En otras palabras. Definición: “es la formación de sangre que

suple lo que falta (en condiciones basales) o también,

puede responder a una mayor demanda (ante un Stress)”

PROF RAFAEL PORCILE

HEMOPOYESIS

CARACTERITICAS:

Sistema complejo de organización jerárquica

Interactúan células y moléculas.

Migraciones celulares

Las células stem circulan en pequeña cantidad en la sangre

Stem Cell y progenitores anidan en médula ósea, ganglios y bazo.

Condiciones de hipoxia (similar a la etapa fetal)

“Nichos” donde anidan las células stem.

El comisionamiento, la maduración y proliferación están

coordinadas por productos de regulación génica.

CELULAS STEM HEMOPOYETICAS

Renovación constante

Propiedades de Stem ó célula fuente:

1) Autorreplicación, pluripotencialidad y capacidad proliferativa.

2) La retención de aspectos embrionarios (pequeño tamaño, cromatina difusa,

citoplasma pobre en organelas y abundancia de ribosomas libres).

3) Célula totipotente.

4) Son identificadas en médula ósea fetal y postnatal, hígado fetal, cordón umbilical

y sangre periférica

5) El término “Stem cell” quizá no deba ser usado para referirse a una entidad celular

sino a una función biológica que puede ser inducida en muchos tipos

celulares diferentes. Algunas células funcionarían de una forma más plástica

y dinámica.

Médula Osea Normal

Hematopoiesis in the red bone

marrow

MEDULA OSEA NORMAL

Tejido especializado que se encuentra en la cavidad medular de los

huesos, sobre todo planos y en algunos huesos largos en los niños.

Constitución

Componente vascular: células endoteliales especializadas de los

sinusoides medulares.

Componente no vascular: se divide en 2 fracciones:

a)Celular: -células hemopoyéticas propiamente dichas.

-estroma constituído por macrófagos, adipocitos, fibroblastos

y linfocitos T.

b)Acelular ó matriz extracelular(MEC):

constituído por proteínas adhesivas y de sostén: colágeno,

laminina, fibronectina, hemonectina y proteoglicanos.

MICROAMBIENTE MEDULAR El estroma de la médula ósea está formado por células y una matriz extracelular.

Las células reticulares: macrófagos y fibroblastos, adipocitos y células endoteliales

configuran la matriz extracelular. Las distintas series celulares se adhieren a la Matriz

Extracelular.

Está integrada por:

La fibronectina relacionada con progenitores y precursores de la serie roja

que se adhieren por medio de las integrinas

La Hemonectina que tiene afinidad la serie granulocítica;

Los proteoglicanos que concentran citoquinas

El colágeno que interviene en la organización supramolecular del estroma.

La adhesión de las células hemopoyéticas al microambiente está mediada

por moléculas de adhesión moduladas por el Stem Cell Factor.

El microambiente medular retiene células y regulación de las células hemopoyéticas.

Endotelio

Sangre

Stem Cell

Fibroblasto Progenitor Mieloide

Progenitor linfoide

Macrófago

adipocito

Fibras de

Matriz extracelular

Citoquinas

Interacción

Célula a célula

CELULAS HEMOPOYETICAS

Célula Madre Pluripotencial

Células Progenitoras

Células precursoras

Células maduras con tiempo

de vida limitado

PROF RAFAEL PORCILE

STEM CELL FACTOR: PROPIEDADES Y FUNCIONES Citoquina dimérica glicosilada con 2 formas funcionales: la transmembrana y la soluble

(activas). ORIGEN: células endoteliales y fibroblastos estromales. Otros: queratinocitos, células epitelia-

les intestinales y stem cells.

ESTIMULOS PARA SU SINTESIS: IL-1 y TNF-alfa. Lo inhibe el beta 1 TGF

Stem Cell

Homing

MIGRACION

CFU-GM

TNF-alfa y GM-CSF

CELULA FOLICULAR DENDRITICA

Sobrevida y crecimiento

CFU-Meg

BFU-E

+ IL-3 y GM-CSF

Sobrevida y crecimiento

+ IL-9 y EPO

+ IL-6 sin EPO

CFU-E

+ EPO

Crecimiento

+IL-7

PROMASTOCITO MASTOCITO Proliferación, sobrevida y liberación granular

TIMOCITOS TRIPLE NEG Proliferación y maduración

LINFOCITOS PRE-B LINFOCITOS B VIRGENES

PRECURSORES NK LINFOCITO NK Estimula respuesta a IL-2 sin aumentar citotoxicidad

CFU-GEMM

CELULAS PROGENITORAS Los progenitores hemopoyéticos se caracterizan por producir colonias in

vitro en presencia de factores estimulantes de colonias (CSFs),

generando un solo tipo de células maduras o combinaciones limitadas

de las mismas.

Se caracterizan por:

1) El número de líneas celulares que genera

2)Su especificidad de línea

3)Su respuesta a una ó más citoquinas para las cuales tiene

receptores.

Hay diferentes tipos de progenitores de acuerdo a las líneas celulares que

origina:

a)Pluripotenciales: CFU-GEMM

b)Bipotenciales: CFU-GM, CFU-E/MK, CFU-M/DL

c)Monopotenciales: CFU-M, CFU-DL, CFU-G, BFU-E, CFU-E,

BFU-MK, CFU-MK, CFU-Eo, CFU-Ba y CFU-Mast.

ESQUEMA GENERAL DE LA ERITROPOYESIS

Stem cell Progenitores Precursores

Eritropoyesis acelerada

Eritropoyesis ineficaz

BFU-E CFU-E 12 mitosis 2 a 3 mitosis

GM-CSF

IL-3 EPO

Proeritroblasto

Eritroblastos

basófilos

Eritroblastos

policromáticos

s

Eritroblastos

policromatófilos

Eritroblastos

ortocromáticos

Reticulocitos

Glóbulos rojos

MECANISMOS DE REGULACION DE LA ERITROPOYESIS

CMP BFU-E CFU-E PRECURSORES

ERITROPOYETINA MASA ROJA CIRCULANTE

P02 atmosférica

Función cardiopulmonar

Volumen sanguíneo

Hemoglobinemia

Afinidad de Hb por O2

PRODUCCION DE ERITROPOYETINA

Riñón: células peritubulares Hígado: hepatocitos

Estímulos: flujo sanguíneo renal y consumo de oxígeno renal

GRANULOPOYESIS NEUTROFILA

COMPARTIMIENTO DE CELULAS MADRE

Stem cell CFU-GEMM CFU-GM CFU-G G y GM-CSF

COMPARTIMIENTO

PROLIFERATIVO Mieloblasto

GM-CSF

G-CSF

Promielocito

Mielocito

COMPARTIMIENTO NO

PROLIFERATIVO O

DE RESERVA A circulación

G y GM-CSF Metamielocito C.en cayado Neutrófilo maduro G-CSF

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EPO 2

EPO release into blood is increased 1-2 h after

kidney hypoxia and is disrupted when hypoxia is

removed. It is an example of typical negative

feedback loop regulation

Activation of EPO gene in response to hypoxia

goes through special transcription factor HIF-

1alpha (hypoxia induced factor) which amount goes

up by hypoxia.

PROF RAFAEL PORCILE

Negative feedback model by Erslev

and Gabuzda (1985)

O2 detection

in kidneys

EPO RBCs in blood

Erythropoiesis

in bone marrow

EPO 4

EPO’s influence on erythropoiesis in based on its

antiapoptotic effect in respective cell types (CFU-E,

normoblasts)

According to new data EPO wide spectrum of other

biological effects outside of hematopoiesis. EPO is able

to stimulate angiogenesis ja neurogenesis, also

proliferation different cell types (e.g. myosytes) and

antihypoxic effects in several experimental conditions.

Generalidades de la Sangre

VOLEMIA Es el volumen sanguíneo total de un individuo. Representa la suma del

volumen que ocupan las células(VGT) y del volumen que ocupa el

plasma(VPT).

Valores normales

VOLUMEN VOLUMEN DE VOLUMEN

SANGUINEO GLOBULOS ROJOS PLASMATICO

ml/kg ml/kg ml/kg

_____________________________________________________________________

HOMBRES 61.5+/-8 28.2+/-4 34.5+/-5

_____________________________________________________________________

MUJERES 59.0 +/-5 24.2+/-2 36.0+/-3

_____________________________________________________________________

PROF RAFAEL PORCILE

VISCOSIDAD DE LA SANGRE Se define como la resistencia al flujo dependiente de la resistencia

interna del líquido.

-Se manifiesta por la velocidad de salida de un líquido a través de un

tubo capilar.

-La sangre es un fluído no homogéneo, que depende de la temperatura,

de la velocidad de desplazamiento, del hematocrito y del diámetro

del capilar.

-Para su medición se utiliza el viscosímetro de Oswald. El principio

del método consiste en determinar la viscosidad relativa comparando

los tiempos de flujo requeridos por una cantidad conocida de suero y

agua destilada a través de un tubo capilar.

-El plasma normal a 25ºC tiene una viscosidad relativa de 1.61

centipoise y la sangre total 3.5 a 4.5.

-La viscosidad se halla aumentada en la macroglobulinemia, el

mieloma múltiple, la eritrocitosis y la hiperleucocitosis

ERITROSEDIMENTACION

Es la velocidad con que sedimentan los glóbulos rojos

suspendidos en una columna de sangre incoagulable. Su

determinación se realiza en una pipeta de Westergreen

graduada que se coloca verticalmente en un soporte. La

lectura se hace a la primera hora en mm.

VALORES NORMALES DE LA ERITROSEDIMENTACION

UNIDADES CONVENCIONALES(Método de Wintrobe)

Mujer: 0-19+/-1.5 mm/h

Hombre: 0-15 +/-1.5 mm/h

Niños: 0-13 +/-1.5 mm/h

UNIDADES SISTEMA INTERNACIONAL(Método de Westergreen)

Varones menores de 50 años <15 mm/h

Varones mayores de 50 años <20 mm/h

Mujeres menores de 50 años <20 mm/h

Mujeres mayores de 50 años <30 mm/h

COMPOSICION DE LA SANGRE

La sangre está constituída por:

1)Una suspensión celular ó elementos formes: glóbulos rojos, leuco-

citos y plaquetas.

2)Un fluído llamado plasma.

Componentes inorgánicos Electrolitos g/l meq/l

Cationes

sodio 3.28 143

potasio 0.18 3.5 a 5

calcio 0.10 5

magnesio 0.02 2

Aniones

cloruros 3.65 103

bicarbonatos 0.61 27

fosfatos 0.04 2

sulfatos 0.02 1

ácidos orgánicos 6

proteínas 65-80 16

Glucosa 0,9 g/l Urea 0.40 g/l

Plasma

Ocupa el 46-63% del volumen de la sangre

completa

92% del plasma es agua

Posee una mayor concentración de oxigeno disuelto y

proteínas disueltas que el liquido intersticial

Plasma

Mas del 90% son sintetizadas en el hígado

Albúminas

60% de las proteínas del plasma

Responsable por la viscosidad y presión osmótica de la

sangre

Proteínas plasmáticas

Globulinas

~35% de las proteínas del plasma

Incluyen a las inmunoglobulinas (atacan proteínas

extrañas y patógenos)

Incluyen las globulinas que transportan iones,

hormonas y otros componentes

Fibrinogenos

Se convierte en fibrina durante la coagulación

Remoción del fibrinogeno deja el suero

Otras proteínas plasmáticas

Fórmula del Hemograma normal

Hematocrito H:47% M:42%

Hemoglobina H:16g% M:14 g% Eritrocitos H:5x106 M: 4,5x106

Leucocitos H y M: 5.000-10.000 Plaquetas H y M:150.000-300.000

Hematocrito y Hemoglobina Sus valores se relacionan al número y cantidad de Hb

de los eritrocitos.

Cuando estos valores se encuentran disminuidos en más de 2 DS respecto al promedio, según la edad, se habla de Anemia.

Si están significativamente aumentados, se habla de Policitemia.

HEMOGRAMA Constituye el examen básico de toda exploración hematológica, incluye

una parte cuantitativa y otra cualitativa.

VALORES NORMALES DEL ADULTO

Hematíes/mm3 Hombre 4.500.000 a 5.500.000

Mujer 4.000.000 a 5.000.000

Leucocitos/mm3 4.000 a 10.000

Hemoglobinemia en g% Hombre 13 a 17

Mujer 12 a 16

Hematocrito en % Hombre 47+/-5

Mujer 42+/-5

____________________________________________________________________

No incluídos en el hemograma:

Reticulocitos/mm3 20.000 a 80.000

Plaquetas/mm3 150.000 a 400.000

Alteraciones en la Morfología de los Eritrocitos

Del tamaño: Anisocitosis Diferentes tamaños.

Microcitosis Menor tamaño.

Macrocitosis Mayor tamaño.

Megalocitosis Grandes y ovalados.

De la coloración: Hipocromía C.H.C.M. disminuida 30%

Hipercromía Esferocito,Hb concentrada

De la forma:

Poiquilocitosis Distintas formas

Ovalocitosis Forma ovalada

Eliptocitosis Forma elíptica

Esferocitosis Forma esférica

Esquizocitosis Fragmentos de G.R.

Fórmula Leucocitaria Normal (%)

Eosinófilos 1-3

Basófilos 0-1

Baciliformes 0-4

Neutrófilos 60-70

Linfocitos 20-45

Monocitos 3-7

Número de leucocitos 5.000-10000 x mm3

Alteraciones del nº de leucocitos

1.- Leucocitosis Aumento del nº de leucocitos. Infecciones bacterianas piógenas. Inflamaciones. Cánceres. Quemaduras. Infarto al miocardio.

2.- Leucopenias Reducción del nº de leucocitos. Aplasia medular. Enfermedades virales. Tuberculosis. Fiebre tifoidea. SIDA Hepatitis. Por drogas, como el fenilbutazona (antiinflamatorio).

Alteraciones en los Eosinófilos

3.-Eosinofilia Aumento de eosinófilos. Infecciones parasitarias.

Reacciones Alérgicas.

Triquinosis (parasitosis tisular).

Drogas.

4.-Eosinopenia Disminución de eosinófilos. Infecciones bacterianas.

Infecciones virales.

Stress traumático, físico, emotivo.

Tratamiento con Adrenalina, ACTH, Insulina e Histamina.

Alteración de Basófilos y Monocitos

5.-Basofilia Aumento de basófilos. Leucemia.

Sinusitis crónica.

Coexiste con eosinofilia en alergias.

6.-Monocitosis Aumento de monocitos. TBC caseosa.

Leucemias.

Infecciones virales y protozoarias.

Alteraciones en el Nº de linfocitos

7.-Linfocitosis Aumento de linfocitos, por: Enfermedades virales, como: varicela, mononucleosis infecciosa,

parotiditis, hepatitis, TBC.

Inflamación.

Hay de 2 tipos: Relativa y Absoluta.

8.-Linfopenia Disminución de linfocitos, por: Anemias aplásicas.

Terapias esteroidales.

Quimioterápias.

Inmudeficiencias (SIDA).

Hay de 2 tipos: Congénitas y Adquiridas.

Alteraciones en el Nº de Neutrófilos

9.-Neutrofilia Aumento de neutrófilos. Infecciones Bacterianas Agudas.

Comienzo de infecciones virales.

Quemaduras.

Drogas (prednisona 40 mg).

10.-Neutropenia Disminución de neutrófilos. Pueden darse por menor producción o maduración, ó por

mayor destrucción o secuestro.

Anemia perniciosa o aplástica.

Alteración en el Nº de Plaquetas

11.-Trombocitopenia Disminución de plaquetas. Defectos de producción de megacariocitos.

Destrucción aumentada.

Alteraciones en la distribución.

Metástasis de cáncer.

Drogas.

Autoinmunidad.

12.-Trombocitosis Aumento de plaquetas. Anemia por déficit de fierro.

Síndrome Nefrótico.

Generalmente son reactivas

Ejemplo de Hemograma

EXAMEN Resultado Unidad Margen

Eritrocito 4,6 x106 mm3 4,2 - 5,4

Hemarocrito 39,0 % 38 – 47

Hemoglobina 12,7 Gr/dl 12 – 16

V.C.M 84,8 Fl 80 – 89

H.C.M. 27,6 Pg 27 – 31

C.H.C.M. 32,6 % 32 – 36

Leucocitos 4,9 x103 mm3 4,8 – 10,8

COMPOSICION DE LA SANGRE

Componentes orgánicos: Proteínas del plasma

FRACCION DE Inmunoelectroforesis Concentración

(g/l)

Albúmina Prealbúmina 0.3

Albúmina 4

alfa-1-globulina alfa-1-glicoproteína 0.8

alfa-1-lipoproteína 3.5

alfa 2-globulina ceruloplasmina 0.3

alfa-2-macroglobulina 2.5

haptoglobina 1.0

beta-globulina transferrina 3.0

beta-lipoproteína 5.5

fibrinógeno 3.0

gamma-globulina IgG hasta 1.5

IgA hasta 0.4

IgM hasta 0.2

IgE 0.0003

INDICES HEMATIMETRICOS

VCM: es el volumen promedio de cada eritrocito: VN 85-95 m3

HCM: contenido de hemoglobina en cada eritrocito. VN 27-32 pg

CHCM: contenido de hemoglobina en 100 ml de eritrocitos.VN 32 g%

Definición de normocitosis y normocromía y sus variantes:

Microcitosis: presencia de eritrocitos de menor VCM

Macrocitosis: presencia de eritrocitos de mayor VCM.

Anisocitosis: presencia simultánea de eritrocitos de diferentes VCM

Forma eritrocitaria: discocito y alteraciones de la misma:

Esferocitos: formas congénitas y en anemias hemolíticas

Ovalocitos: formas congénitas y hepatopatías

Esquistocitos: hemólisis intravasculares mecánicas

Célula en diana ó target cell: talasemias y hepatopatías

Otras: acantocitos, poiquilocitos, dacriocitos.,etc

INDICES HEMATIMETRICOS Son parámetros de medición del volumen eritrocitario y su contenido en

hemoglobina.

Volumen Corpuscular Medio(VCM): es el volumen promedio de cada eritrocito.

Valores normales 85a 95 m3.

Fórmula: Hematocrito x 10

Hematíes/mm3

Hemoglobina Corpuscular Media(HCM): es la cantidad de hemoglobina por cada

eritrocito. Valores normales: 27 a 32 pg.

Fórmula: hemoglobinemia x 10

hematíes/mm3

Concentración de Hemoglobina Corpuscular Media(CHCM): es la cantidad de

hemoglobina en 100 ml de eritrocitos. Valores normales: 32 a 34 g%

Fórmula: hemoglobinemia x 100

hematocrito

GLOBULOS ROJOS

Dimensiones del Eritrocito normal

Espesor 2 m en bordes

1u en el centro

7,5 micrones +/- 0.62

DIAMETRO

SUPERFICIE

135 +/- 16 m2

VOLUMEN

90 +/- 5 m3

PORQUE UN ERITROCITO?

La hemoglobina se transporta en una concentración de 15 g%.

El eritrocito transporta dicha hemoglobina en forma isosmótica

con el plasma.

Figure 19.5

Reciclaje de los glóbulos rojos

Son producidas fundamentalmente por

los linfocitos y los macrófagos activados, aunque

también pueden ser producidas por leucocitos

polimorfonucleares (PMN), células endoteliales,

epiteliales, adipocitos y del tejido conjuntivo. Según

la célula que las produzca se

denominan linfocinas (linfocito), monocinas (mono

citos, precursores de los

macrófagos), adipoquinas (células adiposas o

adipocitos) o interleucinas (células

hematopoyéticas). Su acción fundamental es en la

regulación del mecanismo de lainflamación. Hay

citocinas pro-inflamatorias y otras anti-

inflamatorias

CITOQUINAS

El término citoquina se aplica a proteínas producidas por diversas

células en respuesta a una variedad de estímulos inductores, que se unen

a receptores específicos de la membrana plasmática de las células

blanco, modificando su actividad biológica.

Características críticas de las citoquinas:

1) Son glucoproteínas de bajo PM

2) Interactúan con receptores de membrana e inducen cambios biológicos por medio de

mecanismos de transducción del ADN.

3) Actúan sobre una ó varias líneas celulares produciendo múltiples efectos

(pleiotropismo) ó un solo efecto para varias de ellas(redundancia)

4) Presentan sinergia estimulante ó inhibitoria cuando son testeadas en combinación.

5) Sus efectos se producen en diferentes estadíos de diferenciación, ej: Stem cell factor

(sobre células stem y progenitores tempranos, y sobre las progenies en estadíos

finales de maduración y proliferación de macrófagos y mastocitos maduros.

6) Pueden actuar sobre células blanco contiguas(acción parácrina), lejanas al sitio de

producción (acción endócrina) ó sobre las células productoras(acción autócrina)

CLASIFICACION DE LAS CITOQUINAS 1) Factores de crecimiento

Pequeños polipéptidos que promueven el crecimiento y división de varios tipos

celulares en cultivo de tejidos. No siempre su nombre identifica su especificidad.

Los más importantes son:

Factor de crecimiento epidérmico(EGF)

Factor de crecimiento derivado de plaquetas(PDGF) reparación de tejidos

Factor de crecimiento fibroblástico básico estimulan el crecimiento de

células neuroectodérmicas, endoteliales, vasculares y fibroblastos.

Factor de crecimiento insulina-símil(IGFs) Estimula el crecimiento de la

glándula mamaria y del cartílago esquelético. El tipo II es similar en sus

actividades.

Factor de crecimiento nervioso(NGF) es necesario para la sobrevida y

diferenciación del tejido nervioso.

2) Linfoquinas y monoquinas

Citoquinas producidas por células del sistema inmune.

Las hemopoyéticas son: IL-1, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7,IL-9, IL-10, IL-11,

IL-17.

RECEPTORES DE CITOQUINAS

Los receptores son estructuras especializadas que informan

a las células de lo que ocurre en el micromedio en que se

encuentran.

Dominio

Extracelular

Dominio

transmembrana

Dominio

intracelular

Sitio de unión de la citoquina

es en general glicosilado

Es hidrofóbico, realiza el anclaje

del receptor en la membrana

Es responsable de la señal de

transducción dentro de la célula

TIPOS DE RECEPTORES DE CITOQUINAS

1)Familia asociada a tirosín-kinasas:

Cuatro residuos cisteína y triptofano-Serina-X-triptofano-serina cerca de

región transmembrana del receptor.

Ej: receptores para EPO, G-CSF, c-mpl (homodímeros) y GM-CSF, IL-5,

IL-3, IL-2, IL4, IL5, IL6 e IL7.

Cuando se une al ligando, activa una ó más moléculas de la familia de las

proteínas Janus kinasa que luego fosforila la tirosina de otras proteínas. JAK

activa posteriormente la señal de transducción y el activador de transcripción

(STATs) que se unen al ADN e inician la respuesta biológica.

2)Receptores tipo tirosin-kinasa:

Tienen un dominio extracelular receptor con estructuras con dominios tipo Ig y

su porción intracitoplasmática es una tirosin-kinasa.

Los más importantes de este grupo de receptores son: el c-kit y el c-fms.

Las citocinas se caracterizan por su redundancia:

muchas citocinas distintas comparten funciones similares.

Son pleiotropicas: actúan sobre muchos tipos celulares

diferentes y una célula puede expresar receptores para

más de una citocina.

Funciones se clasifican en:

autocrinas, si la citocinas actúa sobre la célula que la

secreta

paracrinas, si la acción se restringe al entorno inmediato

del lugar de secreción

endocrinas, si la citocina llega a regiones distantes del

organismo (mediante sangre o plasma) para actuar sobre

diferentes tejidos

Las citocinas que se unen a anticuerpos tienen un efecto

inmune más fuerte que el que tienen solas