Composición y funciones de la sangre y hematopoyesis, apuntes UAM

Fisiología de la Sangre y Sistema Inmune

Composición y Funciones de la Sangre. Hematopoyesis

Características y Propiedades de la Sangre

Algunas características son: · Tejido especial. Es un tejido muy accesible. · Importancia en el diagnóstico. Con análisis de sangre se pueden descartar enfermedades. · Propiedades físicas (color rojo, viscosidad). Viscosidad: es más viscosa que el agua. La viscosidad tiene que ver con la fluidez. Esta propiedad es fundamental para la circulación

• Volemia: volumen total de sangre que tiene cada individuo.

Volemia

Aproximadamente 5600mL (aprox. 5L) adulto 70kg. 8% del peso corporal. Se suele cumplir en todos los mamíferos (ratones ... ). Distribución:

• 80% circulación sistémica. Como vemos en el gráfico, más de la mitad (60%) de la sangre se encuentra en las venas, no en las arterias.
• 12% circulación pulmonar. Arterias/venas pulmonares, "ese circuito menor".
• 8% cavidades cardíacas

Funciones de la Sangre

• Transporte
• Gases respiratorios: O2 y CO2
• Nutrientes, metabolitos, hormonas, enzimas ...
• Calor. "Tiene un papel importante en la termorregulación"
• Defensa: leucocitos, anticuerpos
• Hemostasia. "Mantenimiento de la sangre dentro de los vasos". Incluye varios procesos: agregación plaquetaria, coagulación y fibrinolisis ("lisis del coágulo"). "Al cortarnos, el sangrado no es indefinido, si no perderíamos la volemia. Es gracias a la hemostasia".
• Homeostasis. Resume las funciones anteriores. Participan todos los aparatos y sistemas del organismo.

Composición de la Sangre

55 % Plasma Plasma GB Capa amarillenta Y plaquetas 45 % Células sanguíneas GR Eritrocitos > 99 % . Leucocitos >< 1% Hematocrito Hematocrito: porcentaje que ocupa la fracción sólida de una muestra de sangre anticoagulada, al separarse de su fase líquida (plasma). Está ocupado casi enteramente por el volumen que ocupan los glóbulos rojos. Se puede expresar como 45% o 0,45. Es un parámetro fundamental y debe mantenerse en esos márgenes. Si el hematocrito es muy pequeño (<40%): anemia. Si es muy alto (>50%): policitemia. La policitemia (exceso de g.rojos) es importante que no suba demasiado ya que aumenta la viscosidad.

Viscosidad de la Sangre

(Gráfica). La sangre en condiciones normales es 4 veces más viscosa que el agua. Si aumenta el hematocrito la viscosidad de la sangre aumenta exponencialmente. Es importante que la viscosidad no aumente demasiado, pues dificulta la circulación de la sangre. Hematocrit and Blood Viscosity 10 Viscosity of whole blood 9 8- Viscosity (water = 1) 7 - 6 - 5 - 4 - Normal blood 3 - 2 - Viscosity of plasma 1 - Viscosity of water 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Hematocrit Página 28 de 208 Pulmonary vessels 12% Heart 8% Systemic arteries and arterioles 15% Systemic capillaries 5% Systemic veins and venules (blood reservoirs) 60% . PlaquetasFISIOLOGÍA HUMANA 1ºENF (UAM) BLOQUE 1.2: FISIOLOGÍA DE LA SANGRE Y SISTEMA INMUNE

Composición del Plasma

• Agua (91,5%)
• Solutos no proteicos (1,5%) o Electrolíticos o Glucosa, lípidos, vitaminas, etc.
• Proteínas (7%) El porcentaje de solutos no proteicos es prácticamente igual que en líquido intersticial, ya que pueden desplazarse sin restricción. En cambio las proteínas, moléculas grandes, no pueden salir de los vasos . Al final se crea un gradiente (dentro de los vasos la concentración de proteínas es mayor y por ósmosis el agua tiene mayor tendencia a entrar en los vasos haciendo que el líquido intersticial se "seque" un poco). En vez de presión osmótica es presión oncótica. En resumen: las proteínas retienen el agua. Si hay pocas proteínas el agua "se escapa" al líquido intersticial pudiéndose formar edemas.

Proteínas Plasmáticas (7%)

• Albúminas (55%). Es la proteína protagonista.
• Globulinas (40%). Es un grupo muy heterogéneo. "Cajón de sastre".
• Fibrinogeno (4%). Fundamental en la coagulación de la sangre. Si realizamos una electroforesis en el plasma (técnica de separación) observamos el siguiente esquema. Pico de albúmina y luego tres picos que se denominaron alfa-globulinas, beta-globulinas y gamma-globulinas. Investigación se descubrieron las alfa-1, alfa-2, beta-1 ... La denominación gamma-globulinas se conserva en la actualidad (=anticuerpos). Alb Alb al a2 β B Y @2 al

Funciones de las Proteínas Plasmáticas

➢ Presión oncótica ➢ Amortiguar el pH ➢ Transportar sustancias. La albúmina transporta pocas sustancias. ➢ Coagulación. El fibrinogeno es en realidad un "factor de coagulación". Son muchas las proteínas que participan en la coagulación. ➢ Inmunidad. Como ocurre con los anticuerpos.

Síntesis de Proteínas Plasmáticas

➢ HÍGADO. La mayoría se sintetizan en el hígado ➢ Células sanguíneas (los anticuerpos) ➢ Otros tejidos (muy pocas). La insulina en el páncreas o algunas incluso en el propio endotelio.

Células Sanguíneas

Recuento (por mm3) Vida media Función Glóbulos rojos (hematíes, eritrocitos) 5 millones 120 días Transporte Plaquetas (trombocitos) 150 - 400.000 8-10 días Hemostasia Glóbulos blancos (leucocitos) 4.000-11.000 Variable Defensa

Clasificación de los Glóbulos Blancos o Leucocitos

Podemos diferenciar los que presentan gránulos y los que no. Este criterio es a nivel de laboratorio. Con el microscopio esos gránulos se tiñen y así se clasifican. (Eosina -> eosinófilos). Página 29 de 208FISIOLOGÍA HUMANA 1ºENF (UAM) BLOQUE 1.2: FISIOLOGÍA DE LA SANGRE Y SISTEMA INMUNE Neutrófilo Eosinófilo Porcentaje Función Neutrófilos 60-65 % Fagocitosis Granulocitos (PMN) Eosinófilos 1-3 % Parásitos, alergia Basófilos < 1 % Inflamación Monocitos 2-10 % Macrófagos Agranulocitos Linfocitos 20-40 % Inmunidad Los monocitos, tipo de glóbulo blanco, se convierten en macrófagos cuando pasan del torrente sanguíneo a los tejidos. Cuando aparece una infección los monocitos se desplazan hacia los tejidos y fagocitan.

Hematopoyesis

• Formación de células sanguíneas
• Se produce en la médula ósea . Todas las células de la sangre proceden de la célula madre hematopoyética (stem cell). Dependen de esta única célula y según las necesidades se especializa.
• Proceso muy activo
• Requiere muchos factores de crecimiento y citoquinas (hormonas locales, sustancias actúan sobre la célula vecina). Es fundamental que la célula madre se regenere. Una vez se diferencia la célula madre linfoide o mieloide se ven comprometidas. P.ej .: una célula madre linfoide ya no va a poder dar lugar a eritrocitos.

Período Postnatal de la Hematopoyesis (Médula Ósea Roja)

• Adulto: La hematopoyesis se da en huesos cortos, planos y esponjosos
• Infancia: La hematopoyesis se da en todos los huesos. Posteriormente esa médula roja se convierte en médula blanca o amarilla.

Período Prenatal de la Hematopoyesis

1. Fase mesoblástica: dos primeros meses de la gestación (primera línea). La sangre se genera en el saco vitelino.
2. Fase hepatoesplénica: la producción de sangre es sustituida por el hígado y el bazo. Celularidad (%) 100 Médula ósea Pelvis Vértebras Saco vitelino Hígado 60 Esternón 1 2 3 40 Fémur Tibia Costilla 20 Bazc Ganglios linfáticos O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 30 40 50 60 Meses fetales Nacimiento Edad en años Lugares de hematopoyesis Mesoblástica Hepática 3 Mieloide
3. Fase mieloide. A partir de la segunda mitad del parto ya el feto poco a poco va produciendo la sangre en la médula ósea.

Microambiente Inductor Hematopoyético

La sangre se produce en la médula ósea o en estos lugares porque existe un ambiente favorable para ello: el microambiente inductor hematopoyético. Este microambiente tiene:

• Matriz extracelular
• Células (fibroblastos, adipocitos, macrófagos, c.endoteliales, osteoblastos, etc.)
• Citoquinas, sustancias químicas (factores de crecimiento, etc.) Célula medre hematopayética Células madre mieloide Célula madre linfoide Precursores C.maduras Linfocite B Linfocito T eritrocito loquetas basófila eosindfilo neutrofilo monccito Basófilo Linfocito Monocito Plaquetas 80 Página 30 de 208FISIOLOGÍA HUMANA 1ºENF (UAM) BLOQUE 1.2: FISIOLOGÍA DE LA SANGRE Y SISTEMA INMUNE Las HSC habitan un microambiente altamente regulado para mantener el equilibrio entre autorrenovación y diferenciación. NICHO OSTEBLÁSTICO NICHO VASCULAR osteoblasto Diferenciación Renovación Precursores HSC en reposo HUESO SCF VASO HSC activada SCF Autorrenovación Diferenciación Equilibrio SCF (Stem cell factor) = Factor de la célula madre HSC (Hematopoietic Stem Cell) = Célula madre hematopoyética
• Nicho osteoblástico: próximo al hueso. Baja presión del hueso, células más paradas y menos activas. Ahí se encuentra la CMH (o HSC en inglés) en reposo, anclada a los osteoblastos, asegurando que siempre exista la capacidad de producir las células sanguíneas
• Nicho vascular: ambiente más activador, hay otros factores, llegan estímulos ... se favorece la producción de precursores que maduran y, cuando la célula sanguínea es madura, pase por los capilares a la sangre. Factores estimulantes de colonias (GM-SCF): favorecen que la diferenciación de células vaya en un sentido

Características de la Célula Madre Hematopoyética (CMH)

• Autorrenovable
• Pluripotencial
• Muy escasa (1/10.000 en m.o.)
• Quiescente (fase G0 )
• Poca movilidad
• Abundantes receptores para citoquinas
• Abundantes proteínas de adhesión (anidamiento)

Alteraciones de la Hematopoyesis

Por exceso: ENFERMEDADES MIELOPROLIFERATIVAS CRÓNICAS

➢ Eritrocitos: Policitemia vera. ➢ Trombocitos: Trombocitosis esencial. ➢ Leucocitos: Leucemia mieloide crónica. Por defecto: APLASIA MEDULAR Página 31 de 208FISIOLOGÍA HUMANA 1ºENF (UAM) BLOQUE 1.2: FISIOLOGÍA DE LA SANGRE Y SISTEMA INMUNE

Eritrocitos

Características de los Eritrocitos

• Son células de tamaño pequeño, sin núcleo ni orgánulos. Se han especializado tanto que han perdido algo que no van a necesitar.
• Forma de disco bicóncavo. Esto hace que: o Aumente la superficie de intercambio o Sea flexible y deformable con facilidad (cuando los eritrocitos envejecen pierden flexibilidad y se pueden atascar). 8um Surface view Sectioned view
• Contienen hemoglobina

Metabolismo de los Eritrocitos

• Metabolismo relativamente simple. Glucolisis anaerobia. Como no hay núcleo ni mitocondrias no hay fosforilación oxidativa, etc.
• Necesidades energéticas pequeñas para poder mantener: - Gradiente iónico (bomba ATPasa Na+/K+) - Citoesqueleto (forma y flexibilidad). Le da esa forma tan característica. - Ambiente reductor. La hemoglobina puede estar reducida u oxidada. Para que funcione (transporte oxígeno) tiene que estar reducida. - 2,3-DPG (2,3-difosfoglicerato). Dependiendo de esto se une mejor o peor a la hemoglobina.

Funciones de los Eritrocitos

✓ Transportar oxígeno ✓ Transportar CO2 ✓ Determinar los grupos sanguíneos (dependiendo de moleculas en la membrana)

Transporte de Oxígeno. Hemoglobina

El transporte de oxígeno se da gracias a la hemoglobina, proteína capaz de unirse al oxígeno (importante que se pueda unir y soltar, por unión débil, no covalente). Capaz de liberarlo donde menor concentración de oxígeno haya (tejidos) y de captarlo donde mayor concentración de oxígeno haya (pulmones).

-OXÍGENO UNIDO A LA HEMOGLOBINA (oxihemoglobina): 98,5 % (=20 ml O2 /100 ml sangre) -OXÍGENO DISUELTO EN PLASMA: 1,5 % (=0,3 ml O2 /100 ml sangre)

Estructura de la Hemoglobina

• Formada por 4 cadenas proteicas (globinas)
• Cada cadena de globina tiene un grupo hemo que contiene Fe+2
• Cada átomo de hierro puede unirse a una molécula de O2 (unión débil, reversible, no covalente) OOC CH2 Alcha polypeptide chains CH2 (b) Hemoglobin molecule (c) Iron-containing heme
• Cada molécula de hemoglobina puede transportar hasta 4 moléculas de O2 (hay 4 sitios de unión). Hierro es un metal que tiene una curiosidad: se puede presentar como "ferroso": Fe+2 (forma reducida) o "férrico": Fe+3 (forma oxidada). Para unirse al oxígeno el hierro tiene que estar en su forma reducida. Fundamental para que la hemoglobina funcione.

Tipos de Hemoglobina

• Hemoglobina reducida (Fe+2) o Oxigenada ("que no oxidada") (oxi-Hb) o Desoxigenada (desoxi-Hb)
• Hb oxidada (Fe+3) (metahemoglobina). "Todos tenemos una pequeña proporción" o El oxígeno se une de forma covalente (irreversible) o No es útil para el transporte o Normalmente < 5% Página 32 de 208