Eritrocitos de diversos grupos de vertebrados.Los hematíes están presentes en lasangre y transportan el oxígeno al resto de las células del cuerpo.
Eleritrocito (delgriego ἐρυθρός ‘rojo’, y κύτος ‘bolsa’) —también llamadoglóbulo rojo ohematíe—[1] es unacélula de lasangre,[2] concretamente la más numerosa. Lahemoglobina es uno de sus principales componentes, y su función es transportar eloxígeno hacia los diferentes tipos de tejidos del cuerpo.[3] Loseritrocitos humanos, así como los del resto de mamíferos, carecen denúcleo y demitocondrias, por lo que deben obtener su energía metabólica a través de lafermentación láctica.[4] La cantidad considerada normal en la especie humana fluctúa entre 4 500 000 (en lamujer) y 5 400 000 (en elhombre) pormilímetro cúbico (omicrolitro) de sangre,[5] es decir, aproximadamente 1000 veces más que losleucocitos. El exceso de glóbulos rojos se denominapolicitemia y su deficiencia se llamaanemia.[6][7] Los eritrocitos se utilizan comúnmente en transfusiones en la práctica clínica y se han sugerido como transportadores de fármacos y nanopartículas. El tiempo de vida es de 120 días, posteriormente muere por un proceso llamado apoptosis.[8][9]
El glóbulo rojo es un disco bicóncavo de entre 7 y 9 μm de diámetro,[10] de 1 μm de grosor y de 80 a 100femtolitros de volumen. Lacélula ha perdido suARN residual y susmitocondrias, así como algunasenzimas importantes; por tanto, es incapaz de sintetizar nuevasproteínas olípidos. Sucitoplasma contiene en mayor parte el pigmentohemoglobina, que les concede su característico color rojo (que puede ser más oscuro dependiendo de su oxigenación) y es el responsable del transporte deoxígeno.[11][12]
Ahora bien, esta descripción se aplica a glóbulos rojos de mamíferos, pues en el resto de vertebrados, salvo algunas excepciones, el eritrocito carece de la forma bicóncava y acostumbra ser más grande que el descrito anteriormente. Esto se debe a que los glóbulos rojos del resto de vertebrados todavía poseen núcleo.
Los eritrocitos derivan de lascélulas madre comprometidas denominadashemocitoblasto. Laeritropoyetina, una hormona de crecimiento producida en lostejidos renales, estimula laeritropoyesis (es decir, la formación de eritrocitos) y es responsable de mantener una masa eritrocitaria en un estado constante. Los eritrocitos, al igual que losleucocitos, tienen su origen en lamédula ósea.
La concentración eritrocitaria varía según el sexo, la edad y la ubicación geográfica. Se encuentran concentraciones más altas de eritrocitos en zonas de gran altitud, en varones y en recién nacidos. Las disminuciones por debajo del rango de referencia generan un estado patológico denominadoanemia. Esta alteración provocahipoxia tisular. El aumento de la concentración de eritrocitos (policitemia) es menos común.
Lahemólisis es la destrucción de los hematíes envejecidos y sucede en losmacrófagos delbazo ehígado. Los elementos esenciales,globina yhierro, se conservan y vuelven a usarse. Lafracción hemo de la molécula secataboliza abilirrubina y abiliverdina, y finalmente se excreta a través deltracto intestinal. La rotura del eritrocito a nivel intravascular libera hemoglobina directamente a la sangre, donde la molécula se disocia endímeros α y β, los cuales se unen a la proteína de transporte,haptoglobina. Esta transporta los dímeros al hígado, donde posteriormente son catabolizados a bilirrubina y se excretan.
Eritrocitos nucleados en la sangre de larana.Eritrocitos de mamíferos típico: (a) visto desde la superficie; (b) en el perfil, formandorouleaux; (c) dictada esférica por el agua; (d) rindió crenate por la sal. (c) y (d) normalmente no se producen en el cuerpo.
Los glóbulos rojos son producidos continuamente en lamédula ósea de loshuesos largos, aunque en elembrión, elhígado es el principal productor de eritrocitos. Elbazo actúa como reservorio de eritrocitos, pero su función es algo limitada en el ser humano. Sin embargo, en otros mamíferos, como losperros y loscaballos, el bazo libera grandes cantidades de eritrocitos en momentos deestrés. Algunos atletas han tratado de explotar esta función del bazo tratando de liberar sus reservas de hematíes mediantefármacos, pero esta práctica pone en riesgo alaparato cardiovascular, dado que este no está preparado para soportar sangre cuyaviscosidad sea superior a la considerada normal.
Los eritrocitos tienen una forma oval, bicóncava, aplanada, con una depresión en el centro. Este diseño es el óptimo para el intercambio de oxígeno con el medio que lo rodea, pues les otorga flexibilidad para poder atravesar loscapilares, donde liberan la carga de oxígeno. El diámetro de un hematíe típico es de 6-8 µm. Los glóbulos rojos contienenhemoglobina, que se encarga del transporte de oxígeno y del dióxido de carbono. Asimismo, es el pigmento que le da el color rojo a la sangre.
Dada la necesidad constante de reponer los glóbulos rojos, las células eritropoyéticas de la médula ósea se cuentan entre las de crecimiento y reproducción más rápidas de todo el cuerpo. Por tanto, como cabría esperar, su maduración y producción resultan muy afectadas en casos de deficiencias nutricionales importantes.
Para la maduración final del hematíe se necesitan en particular dos vitaminas: lavitamina B12 y elácido fólico. Ambas son esenciales para la síntesis delADN porque las dos, de forma diferente, resultan necesarias para la formación de trifosfato de timidina, uno de los componentes esenciales del ADN. Por lo tanto, la carencia de vitamina B12 o de ácido fólico originan una disminución de la producción de ADN y, en consecuencia, determina un fracaso de la maduración y división nuclear.
Asimismo, las células eritroblásticas de la médula ósea, además de no proliferar con rapidez, originan sobre todo eritrocitos de mayor tamaño que el normal denominados macrocitos, con una membrana muy delgada, irregular y oval, en lugar del disco bicóncavo habitual. Estas células mal formadas, tras entrar en la sangre circulante, transportan oxígeno con normalidad, pero debido a su fragilidad, su vida se acorta de la mitad a una tercera parte. Por eso, se dice que el déficit de vitamina B12 o de ácido fólico produce un fracaso de la maduración eritropoyética.
Existen otras causas que alteran la maduración de los glóbulos rojos, como la deficiencia de hierro y otras anomalías genéticas que conducen a la producción de hemoglobinas anormales. Todos estos problemas conducirán aalteraciones de los eritrocitos, por alteración de la membrana, el citoesqueleto u otros.
Las etapas de desarrollo morfológico de la célula eritroide incluyen (en orden de madurez creciente) las siguientes etapas:
Célula madre pluripotencial.
Célula madre multipotencial.
Célula progenitora o CFU-S (unidad formadora de colonias del bazo).
BFU-E (unidad formadora de brotes de eritrocitos).
CFU-E (unidad formadora de colonias de eritrocitos), que luego formará losproeritroblastos.
Proeritroblasto: Célula grande de citoplasma abundante, núcleo grande con cromatina gruesa, nucléolos no muy bien definidos (20-25 micras).
Eritroblasto basófilo: Más pequeño que el anterior (16-18 micras), citoplasma basófilo, cromatina gruesa y grumosa, aquí se inicia la formación de la hemoglobina.
Eritroblasto policromatófilo: Mide 10-12 micras, el citoplasma empieza a adquirir un color rosa por la presencia de hemoglobina, aquí se presenta la última fase mitótica para la formación de hematíes, no posee nucléolos y la relación núcleo/citoplasma es de 4:1.
Eritroblasto ortocromático: Mide 8-10 micras, tiene cromatina compacta y el núcleo empieza a desaparecer.
Reticulocito: Casi diferenciado en eritrocitos maduros. La presencia de reticulocitos en sangre periférica) indica el buen funcionamiento de lamédula ósea.
Eritrocito, finalmente, cuando ya carece de núcleo y mitocondrias. Tiene capacidad de transporte (gases, hormonas, medicamento, etc.).
A medida que la célula madura, la producción de hemoglobina aumenta, lo que genera un cambio en el color delcitoplasma en las muestras de sangre teñidas con latinción de Wright, de azul oscuro a gris rojo y rosáceo. El núcleo paulatinamente se vuelvepicnótico, y es expulsado fuera de la célula en la etapa ortocromática.
La membrana del eritrocito en un complejo bilipídico–proteínico, el cual es importante para mantener la deformabilidad celular y la permeabilidad selectiva. Al envejecer la célula, la membrana se hace rígida, permeable y el eritrocito es destruido en elbazo. La vida media promedio del hematíe normal es de 100 a 120 días.[8]
Lamembrana del eritrocito tiene varias funciones que ayudan en la regulación superficial de la deformación, flexibilidad, adhesión a otras células y reconocimiento inmunológico. Estos atributos son altamente dependientes de su composición, lo cual define sus propiedades. La membrana del eritrocito está compuesta de tres capas: elglicocálix al exterior, que es rico en carbohidratos; labicapa lipídica que contiene varias proteínas transmembranales además de sus constituyentes lipídicos principales; y elcitoesqueleto membranal, una red estructural de proteínas localizado en la superficie interna de la bicapa lipídica. La mitad de la masa de la membrana del eritrocito en humanos y la mayoría de los mamíferos son proteínas, la otra mitad son lípidos, principalmentefosfolípidos ycolesterol.
La membrana del eritrocito está compuesta por una bicapa lipídica, similar a la que se encuentra prácticamente en todas las células humanas. Esta bicapa lipídica está compuesta decolesterol yfosfolípidos en proporciones iguales en peso. La composición lipídica es importante debido a que define muchas propiedades físicas como lapermeabilidad y lafluidez. Además, la actividad de varias proteínas de membrana es regulada por la interacción con los lípidos de la bicapa. A diferencia del colesterol que se encuentra distribuido de manera uniforme entre las monocapas interna y externa, los 5 fosfolípidos principales están dispuestos de forma asimétrica:
La distribución asimétrica de los fosfolípidos en la bicapa es el resultado de la función de algunas proteínas transportadoras de fosfolípidos tanto dependientes como independientes de energía. Lasflipasas son proteínas que mueven fosfolípidos de la monocapa externa a la interna, mientras que las llamadasflopasas hacen la operación inversa, en contra delgradiente de concentración de manera dependiente de energía. Además, están las proteínasescramblasas que mueven fosfolípidos en ambas direcciones al mismo tiempo, por sus gradientes de concentración e independientes de energía. Todavía está en discusión la identidad de las proteínas de mantenimiento de membrana en los hematíes.
El mantenimiento de la distribución asimétrica de fosfolípidos en la bicapa es crítica para la integridad y funcionalidad de la célula debido a varias razones:
Losmacrófagos reconocen y fagocitan eritrocitos que tienen expuesto la fosfatidilserina en la superficie externa. Por lo cual mantener a la fosfatidilserina en la monocapa interna es esencial para la supervivencia de la célula en sus encuentros frecuentes con macrófagos delsistema retículo-endotelial, especialmente en el bazo.
Destrucción prematura de eritrocitostalasémicos y falsiformes han sido ligados a la desorganización de la asimetría lipídica llevando a la exposición de la fosfatidilserina en la monocapa externa.
Una exposición de fosfatidilserina puede potenciar la adhesión de los glóbulos rojos a las células endoteliales vasculares, evitando eficazmente el tránsito normal por la microvasculatura. Por ello es importante mantener a la fosfatidilserina en la monocapa interna de la bicapa para asegurar un flujo sanguíneo normal en micro-circulación.
La fosfatidilserina y elfosfatidilinositol-4,5-bifosfato (PtdIns(4,5)P2) pueden regular la función mecánica de la membrana, debido a sus interacciones con las proteínas del citoesqueleto como laespectrina y laproteína 4.1R. Estudios recientes señalan que la unión de la espectrina a fosfatidilserina promueve la estabilidad mecánica en la membrana. El PtdIns(4,5)P2 mejora la unión de la proteína 4.1R a la glicoforina C pero disminuye su interacción con la banda de proteína 3, y de este modo puede modular la unión de la bicapa al citoesqueleto.
La presencia de estructuras especializadas llamadasbalsas lipídicas en la membrana de los eritrocitos han sido descritas en estudios recientes. Estas estructuras ricas en colesterol yesfingolípidos están asociados a proteínas de membrana específicas, como laproteína G.[13][14]
El metabolismo del glóbulo rojo es limitado, debido a la ausencia denúcleo,mitocondria y otrosorgánulos subcelulares. Aunque la unión, el transporte y la liberación deoxígeno ydióxido de carbono es un proceso pasivo que no requiere energía, existe una variedad de procesos metabólicos dependientes de energía que son esenciales para la viabilidad de la célula.
Las vías metabólicas más importantes para el eritrocito maduro necesitanglucosa como sustrato. Estas vías se refieren a:
ProporcionaATP para la regulación de la concentración intracelular decationes (Na+, K+, Ca2+, Mg2+) a través de bombas de cationes. El eritrocito obtiene energía en forma de ATP del desdoblamiento de laglucosa por esta vía. Los eritrocitos normales no tienen depósitos deglucógeno, dependen por completo de la glucosa ambiental para laglucólisis. La glucosa penetra a la célula mediante difusión facilitada, un proceso que no consume energía. Es metabolizada a lactato, donde produce una ganancia neta de dos moles de ATP por un mol de glucosa.
Proporcionanicotinamida-adenina dinucleótido fosfato y glutatión reducido para reducir oxidantes celulares. Aproximadamente el 5 % de la glucosa celular ingresa a la vía oxidativa de las pentosas, un sistema auxiliar para producircoenzimas reducidas. El glutatión reducido protege a la célula contra muchas lesiones producidas por agentes oxidantes permanentes. Los oxidantes dentro de la célula oxidan los grupossulfhidrilo (-SH) de la hemoglobina, a menos que los oxidantes sean reducidos por elglutatión reducido. Es por esto que es crucial en el eritrocito la función de esta vía.
Protege a la hemoglobina de la oxidación vía laNADH y metahemoglobinareductasa. Se trata de una vía alterna a la vía Embden–Meyerhof, esencial para mantener al hierro hemo en el estado reducido Fe++. La hemoglobina con el hierro en estado férrico, Fe3+, es conocida comometahemoglobina. Esta forma de hemoglobina no logra combinarse con el oxígeno. La metahemoglobina reductasa, en unión con el NADH producido por la vía Embden–Meyerhof, protege al hierro hemo de la oxidación. Sin este sistema, el 2 % de la metahemoglobina formada todos los días se elevaría, con el tiempo, a un 20-40 %, con lo que se limitaría gravemente la capacidad transportadora de oxígeno en la sangre. Los medicamentos oxidantes pueden interferir con la metahemoglobina reductasa y producir valores aún más elevados de metahemoglobina. Esto provocacianosis.
Este ciclo es parte de la vía Embden–Meyerhof, y tiene por finalidad evitar la formación de 3–fosfoglicerato y ATP. El BPG (2,3-bisfosfoglicerato) está presente en el glóbulo rojo en una concentración de un mol BPG/mol de hemoglobina, y se une con fuerza a ladesoxihemoglobina, con lo que la hemoglobina se mantiene en estado desoxigenado y se facilita la liberación de oxígeno. El incremento en la concentración de difosfoglicerato facilita la liberación de oxígeno a los tejidos mediante la disminución en la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno. De esta manera, el hematíe cuenta con un mecanismo interno para la regulación del aporte de oxígeno a los tejidos.
Es un pigmento especial que da a los eritrocitos su color rojo característico. Su molécula posee hierro, y su función es el transporte de oxígeno. Está presente en todos los animales, excepto en algunos grupos de animales inferiores. Participa en el proceso por el que la sangre lleva los nutrientes necesarios hasta las células del organismo y conduce sus productos de desecho hasta los órganos excretores. También transporta el oxígeno desde lospulmones (o desde lasbranquias, en los peces), donde la sangre lo capta, hasta los tejidos del cuerpo.
Cuando lahemoglobina se une al oxígeno para ser transportada hacia los órganos del cuerpo, se llamaoxihemoglobina. Cuando lahemoglobina se une alCO2 para ser eliminada por laespiración, que ocurre en lospulmones, recibe el nombre de Carboaminohemoglobina (también se denominadesoxihemoglobina a la hemoglobina cuándo no está unida al oxígeno). Si la hemoglobina se une almonóxido de carbono (CO), se forma entonces un compuesto muy estable llamadocarboxihemoglobina, que tiene un enlace muy fuerte con el grupohemo de la hemoglobina e impide la captación del oxígeno, con lo que se genera fácilmente unaanoxia que conduce a la muerte.
Lahemoglobina también transporta productos residuales y el dióxido de carbono de vuelta a los tejidos. Menos del 2 % total del oxígeno, y la mayor parte del CO2, son mantenidos en solución en elplasma sanguíneo. La hemoglobina representa el 35 % del peso del eritrocito. Un compuesto relacionado, lamioglobina, actúa como almacén de oxígeno en lascélulas musculares.
↑McLaren CE, Brittenham GM, Hasselblad V (abril de 1987). «Statistical and graphical evaluation of erythrocyte volume distributions».Am. J. Physiol.252 (4 Pt 2): H857-66.PMID3565597.
