FISIOLOGIA DE LA SANGRE HEMOPOYESIS DEFINICION Proceso dinmico

FISIOLOGIA DE LA SANGRE

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)”

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. adipocito Fibroblasto Progenitor Mieloide Sangre Citoquinas Interacción Célula a célula Endotelio Macrófago Stem Cell Progenitor linfoide Fibras de Matriz extracelular

CELULAS HEMOPOYETICAS Célula Madre Pluripotencial Células Progenitoras Células precursoras Células maduras con tiempo de vida limitado

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 epiteliales intestinales y stem cells. ESTIMULOS PARA SU SINTESIS: IL-1 y TNF-alfa. Lo inhibe el beta 1 TGF +IL-7 TNF-alfa y GM-CSF CFU-GEMM CELULA FOLICULAR DENDRITICA Sobrevida y crecimiento CFU-GM + EPO + IL-9 y EPO + IL-6 sin EPO BFU-E Stem Cell CFU-E Crecimiento Sobrevida y crecimiento Homing MIGRACION + IL-3 y GM-CSF CFU-Meg PROMASTOCITO 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

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-Eo, CFU-Ba y CFU-Mast.

ESQUEMA GENERAL DE LA ERITROPOYESIS Stem cell Progenitores Precursores Eritroblastos s BFU-E CFU-E policromatófilos 12 mitosis 2 a 3 mitosis GM-CSF IL-3 EPO Eritroblastos basófilos Reticulocitos Eritroblastos ortocromáticos Proeritroblasto Eritroblastos policromáticos Eritropoyesis acelerada Eritropoyesis ineficaz Glóbulos rojos

MECANISMOS DE REGULACION DE LA ERITROPOYESIS CMP BFU-E CFU-E PRECURSORES ERITROPOYETINA MASA ROJA CIRCULANTE P 02 atmosférica Función cardiopulmonar Volumen sanguíneo Hemoglobinemia Afinidad de Hb por O 2 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-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

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 n Activation of EPO gene in response to hypoxia goes through special transcription factor HIF-1 alpha (hypoxia induced factor) which amount goes up by hypoxia. n

Negative feedback model by Erslev and Gabuzda (1985) O 2 detection in kidneys RBCs in blood EPO Erythropoiesis in bone marrow

EPO 4 n n 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 DE VOLUMEN SANGUINEO GLOBULOS ROJOS PLASMATICO ml/kg ___________________________________ HOMBRES 61. 5+/-8 28. 2+/-4 34. 5+/-5 ___________________________________ MUJERES 59. 0 +/-5 24. 2+/-2 36. 0+/-3 ___________________________________

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, leucocitos 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

Plasma n Ocupa el 46 -63% del volumen de la sangre completa 92% del plasma es agua n Posee una mayor concentración de oxigeno disuelto y proteínas disueltas que el liquido intersticial n

Proteínas plasmáticas Mas del 90% son sintetizadas en el hígado n Albúminas n 60% de las proteínas del plasma n Responsable por la viscosidad y presión osmótica de la sangre n

Otras proteínas plasmáticas n Globulinas ~35% de las proteínas del plasma n Incluyen a las inmunoglobulinas (atacan proteínas extrañas y patógenos) n Incluyen las globulinas que transportan iones, hormonas y otros componentes n n Fibrinogenos Se convierte en fibrina durante la coagulación n Remoción del fibrinogeno deja el suero n

Fórmula del Hemograma normal n Hematocrito H: 47% M: 42% n Hemoglobina H: 16 g% M: 14 g% n Eritrocitos H: 5 x 106 M: 4, 5 x 106 n Leucocitos H y M: 5. 000 -10. 000 n Plaquetas H y M: 150. 000 -300. 000

Hematocrito y Hemoglobina n n n 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/mm 3 Hombre 4. 500. 000 a 5. 500. 000 Mujer 4. 000 a 5. 000 Leucocitos/mm 3 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/mm 3 20. 000 a 80. 000 Plaquetas/mm 3 150. 000 a 400. 000

Alteraciones en la Morfología de los Eritrocitos n Del tamaño: n n n Anisocitosis Microcitosis Macrocitosis Megalocitosis De la coloración: n n Hipocromía Hipercromía Diferentes tamaños. Menor tamaño. Mayor tamaño. Grandes y ovalados. C. H. C. M. disminuida 30% Esferocito, Hb concentrada

n De la forma: n Poiquilocitosis n Ovalocitosis n Eliptocitosis n Esferocitosis n Esquizocitosis Distintas formas Forma ovalada Forma elíptica Forma esférica Fragmentos de G. R.

Fórmula Leucocitaria Normal (%) n Eosinófilos 1 -3 n Basófilos 0 -1 n Baciliformes 0 -4 n Neutrófilos 60 -70 n Linfocitos 20 -45 n Monocitos 3 -7 n Número de leucocitos 5. 000 -10000 x mm 3

Alteraciones del nº de leucocitos 1. - Leucocitosis n n n Infecciones bacterianas piógenas. Inflamaciones. Cánceres. Quemaduras. Infarto al miocardio. 2. - Leucopenias § § § § Aumento del nº de leucocitos. 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 § § Infecciones parasitarias. Reacciones Alérgicas. Triquinosis (parasitosis tisular). Drogas. 4. -Eosinopenia § § Aumento de eosinófilos. 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 n n Infecciones Bacterianas Agudas. Comienzo de infecciones virales. Quemaduras. Drogas (prednisona 40 mg). 10. -Neutropenia n n Aumento de neutrófilos. 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 § § § Defectos de producción de megacariocitos. Destrucción aumentada. Alteraciones en la distribución. Metástasis de cáncer. Drogas. Autoinmunidad. 12. -Trombocitosis § § § Disminución de plaquetas. Aumento de plaquetas. Anemia por déficit de fierro. Síndrome Nefrótico. Generalmente son reactivas

Ejemplo de Hemograma EXAMEN Eritrocito Resultado 4, 6 Unidad x 106 mm 3 Margen 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 x 103 mm 3 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 Ig. G hasta 1. 5 Ig. A hasta 0. 4 Ig. M hasta 0. 2 Ig. E 0. 0003

INDICES HEMATIMETRICOS VCM: es el volumen promedio de cada eritrocito: VN 85 -95 m 3 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 85 a 95 m 3. Fórmula: Hematocrito x 10 Hematíes/mm 3 Hemoglobina Corpuscular Media(HCM): es la cantidad de hemoglobina por cada eritrocito. Valores normales: 27 a 32 pg. Fórmula: hemoglobinemia x 10 hematíes/mm 3 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 1 u en el centro SUPERFICIE 135 +/- 16 m 2 VOLUMEN 90 +/- 5 m 3 7, 5 micrones +/- 0. 62 DIAMETRO PORQUE UN ERITROCITO? La hemoglobina se transporta en una concentración de 15 g%. El eritrocito transporta dicha hemoglobina en forma isosmótica con el plasma.

Reciclaje de los glóbulos rojos Figure 19. 5

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 (monoc itos, 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 antiinflamatorias

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, IL 4, IL 5, IL 6 e IL 7. 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