Pontificia Universidad Católica del Ecuador Facultad de Medicina -Segundo Nivel-
Cuaderno didáctico de Hematología DR. JAIME BOLAÑOS GARAICOA
Contenido 1.
Órganos Hematopoyéticos .......................... ........................... ............................ ................. 5 Órganos primarios ................................................................................................................... primarios ................................................................................................................... 7 Órganos Secundarios ......................... ........................... ............................ ............................ .18 Órganos Terciarios........................ Terciarios ........................ ............................ ........................... ............................ ...... 24 1.
Sangre ............................................................................................................................ Sangre ............................................................................................................................ 26
3. Compartimiento unipotencial: ........................................... unipotencial: ........................................... ............................ ................... 27 Interleuquinas (IL).............................................................................................................. (IL).............................................................................................................. 29 Factores inhibidores de la hemopoyesis ......................................... hemopoyesis ......................................... ............................ ...... 31 Otros factores hematopoyéticos:......................... hematopoyéticos: ......................... ............................ ........................... ...... 31 1.
Serie Roja (glóbulos rojos o eritrocitos) .......................................... eritrocitos) .......................................... ............................ ...... 34 EL GLÓBULO ROJO (eritrocito)............................................................................................... (eritrocito) ............................................................................................... 36 Hemoglobina: ........................................................................................................................ Hemoglobina: ........................................................................................................................ 42 Catabolismo de la Hemoglobina: ...................................................................................... Hemoglobina: ...................................................................................... 44 Funciones de la hemoglobina .......................... ............................ ............................ .......... 46
2.
Circulación de los eritrocitos: ................................................. eritrocitos: ................................................. ............................ ............... 63 Tipos de vasos sanguíneos ..................................................................................................... 63 Los vasos sanguíneos se s e clasifican en tres grupos: gru pos: ........................... ............................ .......... 63 Estructura de los vasos sanguíneos ........................... ............................ ............................ .....63
4.
Índices Hematemétricos Hematemétricos......................... ......................... ............................ ............................ ................... 74
3.
Serie Blanca y otras células del sistema si stema inmune......................... inmune ......................... ............................ .......... 80 EOSINÓFILOS (EOS) ............................ ............................ ........................... ............................ .87 BASÓFILOS Y MASTOCITOS (Bas, Mas).................................................................................. Mas) .................................................................................. 88
MONOCITOS Y MACRÓFAGOS (MOS, MǾS) ......................................................................... 90 CÉLULAS DENDRÍTICAS (DCs)........................... (DCs) ........................... ........................... ............................ ............... 94 CÉLULAS ASESINAS NATURALES o NATURAL KILLER (NK) ............. (NK) ........................................ ........................... .................... 97 LINFOCITOS (L) .......................... ........................... ............................ ............................ .......... 99 Linfocitos T ........................................................................................................................... T ........................................................................................................................... 101 Función de las Subpoblaciones de los LT ............................................................................ 105 Linfocitos B (LsB) .................................................................................................................. (LsB) .................................................................................................................. 108 LsB COMO CELULAS PRESENTADORAS DE Ags ....................... Ags ....................... ........................... .................. 113 Estructurageneraldelasinmunoglobulinas ................................................. inmunoglobulinas ................................................. ............................ ........ 115 Clases de inmunoglobulinas inmunoglobulinas ............................ ........................... ............................ ............. 118 Células del endotelio vascular ........................... ........................... ............................ ............. 118 4.
Coagulación Sanguínea y Fibrinólisis......................... Fibrinólisis ......................... ........................... ........................... 120 1
Fase plaquetaria de la coagulación: ........................................... coagulación: ........................................... ........................... .............. 123 Mecanismo de coagulación plasmática, coagulación secundaria o propiamente dicha: dicha: ... 126 Mecanismo general ............................................................................................................. general ............................................................................................................. 126 Factores de la coagulación .................................................................................................. coagulación .................................................................................................. 127 a. Factores dependientes de la vitamina K ..................................................................... K ..................................................................... 127 b. Los factores V y VIII...................................................................................................... VIII...................................................................................................... 128 c. Factores de activación por contacto.......................... contacto .......................... ........................... ....................... 129 d. Fibrinógeno y factor XIII ................................................................................................. XIII ................................................................................................. 130 La fase plasmática de la coagulación secundaria o Cascada de MacFarlane, MacFarlane , (en el gráfico lateral se sintetizan los pasos de la cascada). .......................... ............................ ............. 133 Mecanismo básico. básico. .......................................................................................................... 133 Vía intrínseca. intrínseca. ...................................................................................................................... 134 Formación del factor IX a. ................................................................................................. 134 Vía extrínseca:. extrínseca:. .................................................................................................................... 135 Formación del factor Xa ................................................................................................... 136 Vía común ............................................................................................................................ común ............................................................................................................................ 136 Nueva concepción de la cascada de la coagulación ..................................... coagulación ..................................... ....................... 138 Fibrinólisis............................ Fibrinólisis............................ ............................ ........................... ............................ ............. 140
Mecanismo de la fibrinólisis fisiológica......................... ............................ ............. 141 5.
Grupos Sanguíneos y Factor Rhesus (Rh) ........................................ (Rh) ........................................ ............................ ....142 GRUPOS SANGUINEOS......................................................................................................... SANGUINEOS ......................................................................................................... 142 GRUPOS SANGUÍNEOS O-A-B .......................... ........................... ............................ ............. 143 SISTEMAS INMUNÓGENOS......................... INMUNÓGENOS ......................... ............................ ............................ ................. 144 1. Sistema Rh ................................................................................................................... Rh ................................................................................................................... 144 2. Sistemas Kell y XK ........................................................................................................ XK ........................................................................................................ 144 Sistema HLA ..................................................................................................................... HLA ..................................................................................................................... 144
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CONTENIDOS DEL MÓDULO
Temas
Subtemas
1 Órganos hematopoyéticos:
Hematopoyesis en general, órganos embrionarios y del adulto. Órganos primarios, secundarios y terciarios: anatomía y funciones específicas de cada uno de ellos
2 Sangre:
Origen, componentes y funciones
3 Serie roja:
Desarrollo ontogénico, anatomía microscópica, estructura y fisiología del glóbulo rojo. Vías Metabólicas del Eritrocito. Estructura, síntesis, tipos y funciones de la Hemoglobina. Elementos que favorecen la eritropoyesis: Vitamina B12, Ácido Fólico y Hierro; fuentes, requerimientos y metabolismo de cada uno de ellos.
4 Circulación de los eritrocitos: Hematosis, flujo laminar, respiración, curva de disociación
Mecanismos que favorecen la Hematosis Flujo Laminar fisiología del proceso Curva de disociación fisiología y su interpretación Respiración mecanismos fisiológicos Vaso Sanguíneo: estructura y funciones
5 Índices Hematemétricos:
Tipos, cálculo, utilidad e interpretación de cada uno de ellos.
6 Serie Blanca y otras células del sistema inmune:
Desarrollo ontogénico, anatomía macroscópica, fisiología y funciones de cada uno de los tipos de leucocitos:
7 Coagulación sanguínea y fibrinólisis:
Elementos, estructura, fisiología, mecanismo y vías de la misma.
Neutrófilos, eosinófilos, basófilos-mastocitos, monocitos-macrófagos, linfocitos T-B, células plasmáticas, células dendríticas, células asesinas naturales (natural killer) y fibroblastos.
Características de los factores de la coagulación. Morfo función plaquetaria Fases de la coagulación: Fase Vascular y sus mecanismos de activación Fase Plaquetaria o coagulación primaria: Adherencia, activación, 3
secreción y agregación. Fase Secundaria vías intrínseca, extrínseca y común Fibrinólisis 8 Grupos Sanguíneos:
Concepto, origen, tipos, sistema ABO y Rh, y otros antígenos celulares
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1. Órganos Hematopoyéticos Hematopoyesis en General y Hematopoyesis Prenatal Durante la vida prenatal hay tres fases sucesivas en las cuales el lugar principal se desplaza de una región del embrión a la otra. La formación de células sanguíneas se inicia dos semanas después de la concepción (fase mesoblástica) en el mesodermo del saco vitelino. La fase mesoblástica queda reemplazada por la fase hepática hacia la sexta semana de la gestación. Los eritrocitos poseen núcleos, y los leucocitos aparecen hacia la octava semana de desarrollo embrionario. La fase esplénica se inicia durante el segundo trimestre, y las fases tanto hepática como esplénica prosiguen hasta el final de la gestación. Fase mesoblástica. La formación de sangre se descubre por vez primera en el mesénquima del pedículo del tronco y en las áreas vecinas del saco vitelino en la segunda semana de vida. Aparece 19 días después de la fertilización. Unos grupos de células mesenquimatosas en estas áreas se diferencian en células basófilas grandes que se agrupan en los islotes sanguíneos. En esta fase casi todas las células que se forman son eritrocitos. Las células más primitivas se diferencian en eritroblastos primitivos. Estos sintetizan hemoglobina (Hb) y se convierten en eritrocitos que difieren de los de la vida posnatal, por la naturaleza de la Hb. Las membranas fetales son tejidos que se han desarrollado a partir del cigoto pero no forman parte del embrión, pueden considerarse órganos auxiliares que ayudan a la protección y excreción, mientras éste se encuentre dentro de la cavidad uterina. Dentro de ellas existen: saco vitelino, alantoides, corion, cordón umbilical, amnios y placenta. Evolución del saco vitelino. Durante la cuarta y octava semana del desarrollo parte del saco vitelino ingresa a la cavidad del cuerpo, como consecuencia de los plegamientos que sufre el disco embrionario, dando origen al intestino primitivo. Durante el tercer mes lo que resta del saco vitelino degenera casi por completo quedando sólo el conducto vitelino. A las 20 semanas no se aprecia. El saco vitelino nunca posee vitelo y por lo tanto, no desempeña papel alguno en el almacenamiento de sustancia nutritiva para el embrión. Sus funciones son la formación de las germinativas primordiales y formar parte del sistema digestivo. Evolucíón de la alantoides. Aparece el día 16 como una evaginación del saco vitelino, que se introduce en el pedículo de fijación. Durante la cuarta semana progresa en el pedículo de fijación induciendo el desarrollo de los vasos sanguíneos umbilicales. Durante la octava semana degenera la mitad distal que se encontraba en el pedículo de fijación, sin embargo, los vasos sanguíneos umbilicales continúan desarrollándose. Finalmente, la mitad proximal se convierte en un cordón fibroso llamado URACO, que se extiende desde el ápice de la vejiga urinaria hasta el ombligo. Los vasos alantoideos se convierten en las arterias y vena umbilical. Fase hepática. A las seis semanas de gestación aparecen células basófilas redondas en el esbozo del hígado, iniciándose así la fase hepática de la hemopoyesis. Estas células se parecen a los eritroblastos de la hemopoyesis posnatal. Se los llama eritroblastos definitivos, que dan origen a eritrocitos anucleados que son diferentes de los que proceden de los eritroblastos primitivos (que retienen su núcleo). En el segundo mes en el interior de los sinusoides del hígado, aparecen leucocitos granulares y megacariocitos en pequeño número. Después el bazo, al igual que el hígado se convierte en asiento de hemopoyesis. En el embrión pri-mitivo el esqueleto está formado exclusivamente por cartílago hialino que va s iendo sustituido poco a poco por hueso. Fase mieloide. La hematopoyesis se inicia en la MO hacia el final del segundo trimestre. Al seguirse desarrollando el sistema esquelético, la MO adopta una función cada vez más 5
importante en la formación de células sanguíneas. En el cuarto mes, los vasos sanguíneos empiezan a penetrar en las cavidades creadas por la degeneración de los condrocitos en los esbozos cartilaginosos de los huesos. Los vasos sanguíneos llevan con ellos células mesenquimales que se diferencian en osteoblastos formadores de hueso y a células reticulares destinadas a constituir el estroma de la MO. Junto con el establecimiento de los centros de osificación dentro del esqueleto cartilaginoso, comienza la formación de sangre en la MO primitiva, iniciándose la fase mieloide. La hemopoyesis en el hígado y en el bazo empieza a decaer entonces y a partir de este momento la MO se constituye en el más importante órgano formador de sangre. Se ha demostrado que los diferentes tipos celulares sanguíneos del adulto, incluidas las células madre pluripotencia les pueden migrar con el torrente circulatorio de un órgano a otro. Se piensa actualmente que en el embrión, cada uno de los sucesivos lugares de la hemopoyesis sea probablemente sembrado por células madre que emigran del precedente. El hígado y el bazo en el adulto no participan normalmente en la hemopoyesis, pero en las enfermedades en la que existe una destrucción de la MO puede restablecerse una hemopoyesis extramedular en estos órganos. En este momento, prácticamente toda la médula del esqueleto es hematopoyética, teniendo lugar en los primeros años de vida un fenómeno de centralización, conocido como "ley de Newman", por el cual la médula hematopoyética queda relegada a los lugares citados, es decir, la diáfisis de los huesos largos sólo contiene médula grasa o amarilla y la médula hematopoyética o roja se limita al esqueleto central y extremos proximales de los huesos largos. Hematopoyesis posnatal Las células sanguíneas son reemplazadas continuamente. Este reemplazo se efectúa por hematopoyesis, a partir de una población común de células madres dentro de la MO. Durante la hematopoyesis las células madres sufren divisiones celulares y por último se diferencian en células sanguíneas maduras como veremos más adelante. ÓRGANOS HEMATOPOYETICOS Los órganos hemapoyéticos son aquellos en los cuales se producen, diferencian, maduran y actúan las diferentes células sanguíneas, tanto de la serie roja (eritrocitos), seria blanca (leucocitos) así como la serie megacariocítica (plaquetas). Estos órganos hematopoyéticos se clasifican en Primarios (Médula ósea, Timo y Bursa de Fabricius), Secundarios (Bazo, Ganglios linfáticos y Nódulos linfáticos (MALT) y Terciarios (Piel como órgano inmunológico, Epitelio intestinal y Linfocitos intraepiteliales. ÓRGANOS PRIMARIOS
ÓRGANOS SECUNDARIOS
ÓRGANOS TERCIARIOS
Médula ósea
Bazo
Piel como órgano linfático
Timo
Ganglios Linfáticos
Linfocitos intraepiteliales
Bursa de Fabricius
Nódulos Linfáticos (MALT)*: Epitelio Intestinal GALT, NALT y BALT
*MALT: tejido linfoide asociado a las mucosas: GALT: Tejido linfoide asociado al intestino (Gut en inglés) 6
NALT: Tejido linfoide asociado a la nasofaringe BALT: Tejido linfoide asociado al árbol bronquial
Órganos primarios Médula ósea Anatomía. La médula ósea (MO) se encuentra la cavidad medular de los huesos largos (principalmente en la diáfisis) y en los espacios existentes en las trabéculas de los huesos planos (esternón, cresta ilíaca). La MO a su vez se divide en médula hematopoyética o roja y médula no hemática o amarilla, que corresponde a tejido maduro medular. El peso aproximado de la médula equivale del 3,5 al 5% del peso corporal, que equivale de 2000 a 2500 gr., la médula hematopoyética roja funcional es de aproximadamente de 1000 gramos, en el adulto la m édula ósea se distribuye: 34% en
la pelvis, vértebras 28%, cráneo y maxilares 13%, esternón y costillas 10%, húmero, escápulas y clavículas 8% y los fémures 4%. El esternón (del griego, tórax) es un hueso plano elongado que forma la porción central de la pared anterior del tórax. Consta de tres elementos: manubrio, cuerpo y apófisis xifoides.
El manubrio y el cuerpo se encuentran en planos ligeramente diferentes; por eso su unión forma un ángulo esternal (ángulo de Louis) prominente cuya ubicación se utiliza en la punción esternal. La articulación manubrio esternón se encuentra a la altura de las vértebras T4 y T5 y el cuerpo del esternón se sitúa por delante de 7
las vértebras T5 a T9. Su anchura es variable como consecuencia de las escotaduras costales que permiten ubicar el sitio de punción inmediatamente por debajo del ángulo de Louis. Otro sitio de interés anatómico para los hematólogos lo constituye el hueso ilion. Este hueso tiene forma de abanico y su borde superior se denomina cresta ilíaca que se palpa fácilmente, ya que se extiende a través del borde inferior del flanco o cara lateral del tronco. La cresta ilíaca termina por delante en la espina ilíaca antero superior (sitio de la punción) redondeada que se palpa y se ve con facilidad. Por la cara posterior; acaba en la espina ilíaca postero superior, palpable en profundidad de una depresión cutánea aproximadamente 4cm lateral al plano medio. El tubérculo de la cresta ilíaca es otra referencia ósea palpable (para la punción) que se localiza en el labio externo, aproximadamente 5 cm por detrás de la espina ilíaca antero superior.
Histología. El estudio histológico de la MO se obtiene mediante la biopsia de médula ósea (BMO) que suministra informaciones muy precisas sobre la riqueza real de la médula en tejido hematopoyético y sobre el estado del tejido de sostén. Las extracciones de MO para su examen histológico se efectúan por biopsia transcutánea que es un procedimiento sencillo, relativamente poco doloroso cuando la anestesia se hace de manera correcta. La MO hematopoyética es un tejido derivado del mesénquima dividido en espacios irregulares interconectados por trabéculas óseas. Está formada por dos importantes compartimientos, el vascular y el hematopoyético. El compartimiento vascular contiene vasos sanguíneos que forman un esqueleto estructural en la MO. La sangre que ingresa a la MO lo hace por las arterias nutricias que perforan la diáfisis a través de los agujeros nutricios. Estas arterias entran en la cavidad medular y dan origen a la arteria longitudinal central, desde la cual se generan pequeños vasos que irrigan tanto la médula como el hueso cortical. Las ramas dirigidas a la médula llevan su sangre a capilares los cuales se vacían en una extensa red de sinusoides. 8
Sistema vascular: conformado por la arteria nutricia, los capilares sinusoidales y vena central. Medio intercelular: formado por células hematopoyéticas y otras células como adipocitos, osteoclastos, osteoblastos, fibroblastos, células reticulares, endoteliales y otras.
Sistema reticular: formado fibras reticulares de colágeno procedente de las trabéculas óseas y reticulina.
Los sinusoides (45 a 80 pm de diámetro) están compuestos por células endoteliales, una lámina basal y una capa externa de células reticulares; éstas últimas cubren aproximadamente el 50% de la superficie endotelial. Los sinusoides drenan en una vena longitudinal central, que a su vez descarga su contenido en venas que salen del hueso por el conducto nutricio. El pasaje transendotelial de células maduras, desde el compartimiento hematopoyético a la sangre ocurre directamente a través de poros de migración transitorios (menores de 4µ de diámetro) que se forman en las células endoteliales de los sinusoides. La médula ósea no contiene vasos linfáticos. El compartimiento hematopoyético está formado por los islotes de células hematopoyéticas de las tres líneas celulares de diferenciación: serie blanca (granulocítica, monocítica y linfoide), serie roja (eritroblástica) y serie megacariocÍtica, en sus distintos estadios de maduración. Estas células se ubican entre los sinusoides, y entre éstos y la cortical del hueso.
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Además de las células hematopoyéticas en la médula ósea también existen otras
células que forman parte del denominado estroma medular. Entre ellas destacan: macrófagos, células reticulares o dendríticas y células adiposas. En la práctica cuando se habla de celularidad se refiere a la relación entre las células hematopoyéticas y el tejido adiposo maduro expresado en el porcentaje de células. El grado de celularidad depende de la edad del paciente, localizadas en el esqueleto (cresta ilíaca, costilla, esternón). La cresta ilíaca contiene más tejido hematopoyético que la costilla, pero menos que el esternón. Los niños menores de 10 años tienen una celuraridad de alrededor del 80%, a los 30 años el 50% y a los 70 años el 30%. Funciones de la médula ósea La médula ósea (MO) que es uno de los órganos mayores del cuerpo humano, constituye casi el 5% del peso corporal y tiene un volumen total casi igual al del hígado. Tiene dos funciones: la producción de células sanguíneas y función endocítica ( proceso mediante el cual una sustancia es transportada al interior de la célula a través de la membrana) . Las funciones del tejido hemopoyético incluyen: formación y liberación de una gran variedad de células sanguíneas. La fagocitosis y degradación de partículas circulantes tanto como eritrocitos seniles. Producción de anticuerpos. 10
La hemopoyesis se lleva a cabo en la porción extravascular de la médula debido a su capacidad de permitir el anidamiento, crecimiento y diferenciación de las células germinales pluripotentes. Estas hallan en la MO el lecho y el microambiente adecuados para su desarrollo y diferenciación. Esta se encuentra separada de los amplios senos venosos por una sola capa de células endoteliales. Esta capa endotelial se acompaña de modo intermitente por una membrana basal discontinua y células adventicias adyacentes, es el sitio donde se efectúa la emigración transluminal de las células sanguíneas maduras (o en fase de maduración) y su descarga en el sistema circulatorio y la función endocítica. En condiciones normales no circulan hasta que se completa la proliferación y alcanzan el nivel necesario de maduración. Las células de la sangre tienen una vida corta y han de ser sustituidas continuamente a partir de fuentes situadas fuera de la circulación. La MO tiene una gran capacidad de recambio de células que alcanza a 2x10 11 / día de células sanguíneas. El nivel de la hematopoyesis puede incrementarse de dos a ocho veces cuando existe una demanda periférica excesiva. Los tipos morfológicos de las células generadas son: nucleadas: leucocitos; no nucleadas: eritrocitos y plaquetas. La MO además cumple importantes funciones en la hemólisis fisiológica y en la inmunidad. La mayor parte de los anticuerpos circulantes se originan en la MO, además se produce la linfopoyesis y la maduración de las células B, así como la génesis de monocitos y células dendríticas presentadoras de antígenos en los ganglios linfáticos, bazo, piel, etc. La mayor parte de las células fijas del sistema mononuclear fagocítico (SMF) se asientan en la MO y llevan a cabo importantes funciones inmunitarias. Las diferentes series hematopoyéticas ocupan localizaciones diferentes en la MO. La médula ósea adulta es un órgano extremadamente rico en células plasmáticas sintetizadoras de anticuerpos, se ubican en los espacios peri vasculares y peri sinusoidales. Sin embargo, salvo en la edad adulta avanzada, es excepcional encontrar folículos linfoides en este órgano. Sí es frecuente, por el contrario, la presencia de acúmulos linfoides, más frecuentes según avanza la edad, que por lo general, tienen un tamaño pequeño y están compuestos de células maduras. Por último, en la MO existe una gran cantidad de células del SMF. Estas células forman un conjunto funcional disperso por múltiples órganos y tienen en común su origen a partir de monocitos sanguíneos. Estos se originan a su vez en su totalidad en la MO, desde un precursor común con la serie granulocítica. Los macrófagos residentes en la MO realizan funciones de tipo inmunológico como células procesadoras y presentadoras de antígeno así como funciones reguladoras de la hematopoyesis mediante la liberación de factores solubles y, de manera especial, participan en el metabolismo del hierro como reservorio del organismo en condiciones normales y como células encargadas de la hemólisis fisiológica. Microambiente de la médula ósea El tejido mieloide está compuesto básicamente por una población heterogénea de células hemáticas en desarrollo que se encuentran suspendidas pero no fijas y el estroma del tejido conectivo. Las células medulares libres representan una población celular en renovación continua que tiene la capacidad de suministrar dotaciones de 11
nuevas células hemáticas durante toda la vida. Las células del tejido mieloide para desarrollarse requieren de un estroma adecuado. El estroma del tejido mieloide está provisto de los vasos venosos anchos y de finas paredes denominados sinusoides, que constituyen una vía de acceso directo para que las células hemáticas recién formadas entren a la circulación. La circulación medular está conformada por la presencia de senos medulares dispuestos radialmente y revestidos por células endoteliales que se comunican directamente con los capilares intracorticales y drenan hacia la vena central. El tejido hematopoyético se sitúa precisamente entre los senos, siendo la hematopoyesis por tanto extravascular y adoptando las distintas estirpes celulares una distribución topográfica muy constante. Los eritroblastos se acumulan cerca del sinusoide y se agrupan en islotes alrededor de los macrófagos (islote eritroblástico). La granulopoyesis se desarrolla en la parte más central de los espacios intersinusales, las células linfoides se distribuyen de una manera irregular y los megacariocitos se colocan inmediatamente adyacentes a los senos en la proximidad de los sinusoides, fenómeno que está claramente relacionado con el desprendimiento plaquetario. Las células hematopoyéticas diferenciadas pasan desde los cordones medulares hacia la circulación a nivel de los senos. El estroma del tejido mieloide normalmente está densamente poblado de células hemáticas en diferenciación y no siempre es posible distinguir sinusoides. Los sinusoides son radiales en su orientación, se anastomosan libremente y están revestidos por endotelio fenestrado sostenido por delicadas fibras reticulares. Alrededor del endotelio hay una tenue membrana basal discontinua. Se encuentran uniones ocluyentes entre las células endoteliales, menos anchas que las de los capilares. Estas células exhiben depresiones y vesículas recubiertas y una amplia dotación de ventanas con diafragma, depresiones y canales que ponen de manifiesto un intercambio macromolecular activo entre el plasma sanguíneo y el microambiente del estroma. El paso de las células sanguíneas se produce a través de los poros que se forman de nuevo en el citoplasma de las células endoteliales; dicho tránsito es de tipo selectivo, ya que sólo permite el paso de las células hemáticas que hayan adquirido suficiente madurez.
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El paso de las células sanguíneas maduras a la circulación es transcelular. La célula emigrante comprime la membrana por fuera de la célula endotelial contra la membrana que da a la luz, se fusionan ambas y forman los poros transitorios de emigración, su diámetro no excede de 4 µ. La MO cede las células hematopoyéticas más maduras a la circulación en los momentos oportunos; la mayoría de estas células completan su maduración en el árbol vascular o en los tejidos.
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Células del estroma del tejido mieloide En la MO, además de las células hematopoyéticas propiamente dichas hay que distinguir los elementos celulares del estroma, que incluyen las células endoteliales vasculares y las células reticulares, que con sus prolongaciones fibrosas constituyen el armazón sobre el cuál se sitúan las células hematopoyéticas. Estas células, a nivel de los senos se constituyen en células adventiciales, pudiendo acumular grasa y transformarse en adipocitos, que constituyen el componente celular mayoritario de la médula amarilla. Se distinguen los siguientes tipos celulares en el estroma: fibroblastos: son formadoras de colágena; refuerzan las paredes de los vasos sanguíneos medulares de la cavidad de la médula; brindan un grado de sostén interno al estroma. Células almacenadoras de grasa: están presentes en la progenie de las células reticulares que han entrado en una fase extensiva de acumulación y almacenamiento de lípidos. Células reticulares: son células grandes y de forma irregular que están adheridas al sustrato, se derivan del mesénquima, producen una red de delicadas fibras reticulares y pueden secretar colágena del tipo I y lll. Además, en el estroma existe una población de macrófagos y también a este amplio escenario se añaden las células madre mesenquimales (mesenchymal stem cells, MSC). Estas células se pueden mantener, expandir y manipular en vivo, siendo capaces de diferenciar a numerosos tipos celulares, incluyendo adipocitos (tejido adiposo), mioblastos (tejido muscular), osteoblastos (tejido óseo) y condriocitos (tejido conectivo o de soporte), entre otros. Además, se ha demostrado que el tejido adiposo es una fuente muy rica en MSC. También bajo el concepto de microambiente se engloban un conjunto de sustancias químicas, hormonales, neurotransmisoras y otras células que son esenciales para el normal desarrollo de las células germinales. El desarrollo de cada tipo celular requiere un ambiente específico que la MO debe ser capaz de adecuar en respuesta a las necesidades de demandas periféricas. La MO puede considerarse como un tejido blando que contiene sangre, grasa, y células hematopoyéticas, hallándose contenida en un estuche óseo. Microambiente de la célula madre El estudio del microambiente o nicho, que rodea a las células madre, permitiéndoles permanecer en su estado indiferenciado y de autoperpetuación, es de gran importancia. Un nicho se reconoce porque aunque las células madre que contiene desaparezcan, éste se mantiene y el destino de las células madre será irrelevante para el mismo. Además el nicho específico de cada linaje definirá de manera precisa la forma de dividirse de la célula madre y el destino que las células hijas tendrán. El nicho también ejerce control sobre la célula madre mediante la secreción de factores de crecimiento y mantenimiento selectivos. La adhesión de las células madre a la membrana basal del nicho es mediada por moléculas de adhesión, siendo las integrinas las más ampliamente caracterizadas. Por definición, ellas integran el citoesqueleto con la matriz extracelular, mediante la formación de placas focales de adhesión en los sitios en los cuales se interconectan las células de la matriz con las 14
otras células. Se han identificado al menos 25 integrinas diferentes, entre las cuales las Beta 1 y Beta 2 integrinas, asociadas con la promoción de la adhesión de células leucémicas de síndromes mieloproliferativos y las funciones antigénicas de leucocitos y macrófagos respectivamente. Las integrinas mantienen a las células madre en posición y la pérdida o alteración de estas moléculas causa que las células madre se diferencien o inicien la apoptosis, además las integrinas pueden activar receptores de factores de crecimiento. También, se conocen las selectinas (P, E y L) o lectinas tipo C, aminas especificas para la interacción con los carbohidratos y que se expresan en las células endoteliales y hematopoyéticas. En general, ellas regulan la adhesión de los leucocitos al endotelio vascular en respuesta a señales inflamatorias. Además, se sabe que el crecimiento sostenido de cultivos de células hematopoyéticas in vitro exige la presencia de una capa adherente estromal integrada por adipocitos, macrófagos y células endoteliales, que segregan una matriz extracelular compleja compuesta por proteinoglicanos, hialuronatos, laminina, fibronectina, colágeno y factores solubles que regulan las interacciones célula-célula y entre la matriz y las células, como los factores de crecimiento hematopoyéticos, de crecimiento angiogénico (factor de crecimiento endotelial vascular angiopoyetina, factores estromales diversos). Recientemente se ha identificado una proteína de adhesión específica del sistema mieloide y que sólo está presente en la MO y se le ha denominado hemonectina. Factores de transcripción y auto renovación Las células madre producen factores de transcripción que interactúan con los factores producidos por las células del nicho, es probable que los factores de transcripción controlen el destino de célula madre así como su auto renovación, además cada linaje se encuentra controlado por una combinación única de estos factores, inclusive estos factores pueden ser expresados individualmente en diferentes linajes. En general, los nichos pueden modificar sus propiedades reguladoras a las células madre en respuesta a las condiciones presentes asegurando que las células madre se encuentren en sincronía con las necesidades particulares del organismo. Este control permite que las células madre se dividan en sincronía y la población se mantenga estable, en condiciones normales para el organismo; sin embargo, es probable que las células madre de un nicho no se encuentren en misma fase del ciclo celular en el momento en que el organismo necesita la producción de progenitores. A pesar de esto en el microambiente hematopoyético las células madre entran en división al menos cada 6 meses y el 90% de ellas lo hace cada 30 días. Timo Desarrollo del timo: El estroma tímico surge al inicio del desarrollo embrionario a partir de capas ectodérmicas y endodérmicas procedentes del tercer bolsillo faríngeo y de la tercera hendidura branquial. Estas dos estructuras se invaginan, y se cierran, y las dos capas quedan superpuestas, de modo que la ectodérmica rodea a la endodérmica, formando el llamado rudimento tímico. La capa ectodérmica formará los tejidos epiteliales corticales del timo. La capa endodérmica formará los tejidos epiteliales medulares. 15
El rudimento tímico atrae entonces a células de origen hematopoyético, que lo colonizan: células dendríticas, macrófagos y precursores de timocitos. Al nacer, los humanos tienen ya plenamente desarrollado el timo. En su corteza encontramos sólo timocitos en fases tempranas de su maduración, junto con algunos macrófagos, dentro del estroma cortical a base de células corticales epiteliales. En la médula encontramos timocitos en fases más avanzadas de maduración con células dendríticas y macrófagos, todos inmersos en un estroma medular a base de células epiteliales medulares. Los ratones, al nacer, aún no han terminado de formar el timo adulto. En el ratón, las células progenitoras abandonan la médula ósea y llegan al timo hacia el día undécimo de gestación (en humanos esto ocurre en las semanas 8ª y 9ª), atraídas por factores quimiotácticos producidos por las células epiteliales tímicas. Entonces comienza la ruta ontogenética que conducirá a la formación de linfocitos T maduros. Al igual que para la maduración de los linfocitos B, aquí veremos cómo aparecen (o desaparecen) de modo ordenado ciertas moléculas marcadoras de superficie (CD) del linaje de los linfocitos T. Anatomía. Es un órgano linfático primario que se localiza en la parte inferior del cuello y en la parte anterior del mediastino superior, sobre los grandes vasos del corazón. La principal función del timo es participar en la maduración y diferenciación de los linfocitos T a partir de la proliferación y diferenciación de linfocitos troncales inmunológicamente no competentes que llegan en estado inmaduro, desde la médula ósea. El timo está conformado por dos lóbulos, derecho e izquierdo unidos por una delgada cápsula de tejido conectivo. Su tamaño y desarrollo varían con la edad. Es relativamente grande al nacer pesando 12 a 15 gramos, a los dos años duplica su tamaño, alcanzando su máximo desarrollo en la pubertad, 40 a 50 gramos, luego sufre una involución o atrofia progresiva, siendo reemplazado por tejido adiposo. Cuando está completamente desarrollado, el timo es un órgano de color rojo grisáceo formado de dos lóbulos unidos entre sí en gran parte de su extensión. Está situado en la parte inferior del cuello por delante de la tráquea y por detrás de los músculos infrahioideos y se prolonga por el mediastino anterior, por delante del pericardio, hasta la quinta costilla.
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La cápsula fibrosa se adhiere por abajo al pericardio, y a los ligamentos esternopericárdicos superior y la aponeurosis tiropericárdica. Los vasos del timo proceden principalmente de la arteria mamaria interna, rama de la subclavia, de la arteria tiroidea inferior y de ramas intercostales están sostenidos por una red de tejido reticular.
En relación a la maduración y diferenciación de los linfocitos T en el timo, se producen 3 grandes procesos: 1. Mediante selección positiva y negativa se destruirán más del 95% de los clonos autoreactivos de los linfocitos T, capaces de reconocer como extrañas a las propias células del cuerpo, provocando enfermedades autoinmunes. 2. Adquisición de los receptores de membrana (TCR), que servirán para la sinapsis inmunológica. 3. Diferenciación de las poblaciones funcionales de los linfocitos T, ayudadores (CD4), citotóxicas (CD8) y los linfocitos T de memoria. Procesos que se verán en detalle en el capítulo respectivo. Bursa La Bolsa (bursa) de Fabricio es una porción especial dorsal de la cloaca, con una estructura a base de corteza y médula. 17
La médula ósea en los adultos de los mamíferos es un equivalente "disperso" de la Bolsa de Fabricio. La porción implicada en la maduración de los linfocitos B está constituida por islas de tejido hematopoyético. En el embrión este órgano está representado por las células de Kupffer del hígado embrionario.
Órganos Secundarios Bazo Es un órgano linfoide secundario grande (pesa de 150 a 200 gr. en adultos), de forma ovoide, situado en el cuadrante superior izquierdo del abdomen.
Está especializado en capturar antígenos transportados por la sangre (p. ej., en las situaciones de infecciones sistémicas). La arteria esplénica se ramifica en numerosas arteriolas, que descargan a los sinusoides esplénicos; de allí arrancan las vénulas, que finalmente se unen en una sola vena esplénica que sale del órgano. Posee una cápsula de tejido conectivo, de la que salen hacia el interior numerosas trabéculas que delimitan compartimentos. En cada compartimento se distinguen dos tipos principales de tejidos: la pulpa blanca y la pulpa roja. La pulpa blanca está constituida por tejido linfoideo, repartido en: un tejido más denso alrededor de las arteriolas, llamado vaina o manguito linfoide periarteriolar (PALS), que constituye la zona T del bazo; por fuera del PALS, una zona más difusa llamada zona marginal, rica en linfocitos B y con macrófagos. Aquí se encuentran folículos linfoides primarios y secundarios, parecidos a los vistos en el ganglio. La pulpa roja es una red de sinusoides venosos que continen macrófagos residentes especializados (macrófagos de los senos esplénicos), que se encargan de destruir eritrocitos y plaquetas viejos (proceso de hematocatéresis). El bazo carece de vasos linfáticos. El antígeno (Ag) llega a través de la arteria esplénica, que entra al órgano por el hilio. La arteria se divide en arteriolas, que a su vez conducen a capilares, que se abren y vacían su contenido en la zona marginal de la pulpa blanca. En ausencia de estímulo, la zona marginal posee folículos linfoides primarios, parecidos a los de los ganglios, ricos en células B vírgenes. 18
En la zona T del bazo (PALS) las células dendríticas interdigitantes captan y procesan el antígeno, presentándolo en el Sistema Mayor de Histocompatibilidad (MHC) de clase II a los linfocitos T (TH) en reposo, activándolos. A su vez, los TH activados activan a las células B. Las B activadas, junto con algunos linfoctitos T migran a la zona marginal, convirtiendo los folículos linfoides primarios en folículos secundarios, con sus centros germinales poblados de centroblastos en multiplicación. El bazo recibe cada día más linfocitos que la suma de todos los de los ganglios linfáticos. La esplenectomía, sobre todo en la infancia, conlleva un mayor riesgo de bacteriemias, principalmente por Haemophilus influenzae, Neisseria meningitidis y Streptococcus pneumoniae. Ganglios Linfáticos y Circulación Linfática El componente fluido de la sangre (plasma) se extravasa desde los capilares a los tejidos, generando el líquido intersticial. Parte de éste retorna a la sangre a través de las membranas capilares, pero el resto, llamado linfa, fluye desde los tejidos
conectivos a una red de finos capilares linfáticos abiertos, y de allí va pasando a vasos cada vez mayores (vasos linfáticos). Finalmente, la linfa llega al mayor vaso linfático, denominado conducto torácico, que descarga a circulación sanguínea a nivel de la subclavia izquierda (cerca del corazón). De este modo se cumple una de las funciones del sistema de vasos linfáticos: capturar fluido procedente de los tejidos y reingresarlo en la sangre, asegurando niveles estables de fluido en el sistema circulatorio. 19
El corazón no influye sobre la circulación de la linfa: ésta avanza en un solo sentido debido a los movimientos de los músculos del cuerpo y a la disposición unidireccional de las válvulas de los ganglios linfáticos. La otra función (y la que nos interesa aquí) del sistema linfático es capturar antígenos de los líquidos intersticiales de los tejidos y llevarlos a algunos de los órganos linfoides secundarios, donde quedarán retenidos para su interacción con las células del sistema inmune. El antígeno queda retenido en alguno de los ganglios interpuestos a lo largo del sistema de vasos, pero en el caso de que "pase de largo" entrará en circulación sanguínea y tendrá la oportunidad de ser captado por el bazo.(A los ganglios y al bazo se les califica como órganos linfoides secundarios sistémicos). Aparte de estos órganos sistémicos existen folículos linfoides difusos. Son agregados de células linfoides rodeados de capilares linfáticos que drenan al folículo. Existen miles de tales folículos dispersos por casi todos los órganos y tejidos, siendo especialmente abundantes a lo largo del tracto gastrointestinal, bronquios, tracto respiratorio superior y tracto genital. Pero como dijimos, el Ag puede entrar desde el líquido intersticial, pasando a los capilares linfáticos, y de ellos a los vasos linfáticos, por los que accede a algún ganglio linfático regional. Ganglios linfáticos: Están intercalados en la red de vasos linfáticos, frecuentemente en la confluencia de ramificaciones de vasos. Hay grupos de ganglios especialmente abundantes y estratégicamente situados en: Cuello (ganglios cervicales) Auriculares Axilas (axilares) Ingles (inguinales) Mediastino Cavidad abdominal Estos ganglios drenan regiones superficiales (piel) y profundas del cuerpo (excepto el interior de la cavidad craneal). Son la primera estructura linfoide organizada que se encuentra un antígeno que proceda de los espacios tisulares, y están especialmente diseñados para retener antígeno, (bien sea solo o formando parte de inmunocomplejos) cuando la linfa se filtra por el interior de ellos, y para que interaccione con los linfocitos y otras células que van a iniciar la respuesta inmune específica. Los ganglios humanos suelen medir entre 2 y 10 mm de diámetro, y tienen forma de fréjol, con una parte cóncava denominada hilio, a donde entra una arteria que se ramifica a arteriolas, a vénulas postcapilares a vena que sale por el hilio. Vaso Linfático: La linfa llega al ganglio por los varios vasos linfáticos aferentes, y sale por un único linfático eferente a la altura del hilio. Histológicamente distinguimos varias zonas dentro del ganglio: Corteza: es el área rica en células B (con macrófagos). En ella se pueden distinguir: folículos primarios, ricos en linfocitos B maduros en reposo, folículos secundarios (que se forman a partir de los primarios tras la estimulación antigénica), con su manto y su centro germinal. Paracorteza: es el área rica en células T (donde además se localizan células dendríticas interdigitantes). 20
Médula: con células B, T, células plasmáticas y abundantes macrófagos. Seno subcapsular, a donde van a parar los antígenos timo-independientes. El antígeno llega solo o transportado por células de Langerhans o similares. En la paracorteza las células de Langerhans se convierten en células dendríticas interdigitantes, que procesan el Ag y lo presentan en sus MHC-II (abundantes en sus largos procesos membranosos) a los linfocitos, provocando la activación de las células TH, las cuales activan ya a algunas células B. Al cabo de 3 o 4 días, algunas células B se diferencian a células plasmáticas secretoras de Inmunoglobulinas (IgM e IgG). Pero la mayor parte de las células B en trance de activación (y algunas células T) emigran a la corteza, a los folículos primarios. Allí se producen interacciones entre células dendríticas foliculares, macrófagos, células TH y células B, que hacen pasar al folículo a folículo secundario, con su centro germinal. Allí continúa la activación de las células B, que proliferan (centroblastos) y se diferencian en dos subclones: Células B de memoria y células plasmáticas secretoras de anticuerpos. Dichas células emigran a la médula, y las grandes cantidades de Ac secretados salen a la circulación linfática. Tanto para la activación de las células B como para la generación de células de memoria, las células dendríticas foliculares (FDC) del centro germinal, con sus largos procesos de membrana que atrapan complejos Ag-Ac, poseen un papel esencial. 21
En resumen: La linfa llega vía linfáticos aferentes al seno subcapsular se va filtrando lentamente (sentido corteza a paracorteza a médula), permitiendo la interacción del Ag con
macrófagos y otras células presentadoras de antígenos (APCs) (incluyendo las dendríticas foliculares, que atrapan complejos inmunes). En el centro germinal se produce la activación y proliferación y diferenciación de linfocitos B hasta células plasmáticas, que pasan a médula, produciendo anticuerpos (Ac) que salen por el linfático eferente, para alcanzar finalmente la circulación sanguínea, que los distribuye a todo el organismo; células B de memoria, que quedan en el folículo, sobre todo en la zona del manto. La linfa sale por el único linfático eferente, enriquecida en Ac y en linfocitos (aumento de 50 veces en el número de estas células). Este incremento de linfocitos que salen no sólo se debe a la proliferación dentro del ganglio, sino que la mayoría son linfocitos que habían entrado previamente al ganglio desde la sangre a través de las vénulas postcapilares de endotelio alto (HEV). Durante la estimulación antigénica la mayor entrada de linfocitos a través de las HEV hace que los ganglios se hinchen (adenomegalias) - a veces de modo ostensible, como algunas infecciones virales, bacterianas o parasitarias (ejemplo toxoplasmosis) así como también en procesos neoplásicos-. Nódulos Linfáticos Pertenecen al El sistema linfoide mucosal, (no capsulado) o tejido linfoide asociado a la mucosas (MALT). 22
Las mucosas de los tractos digestivo, respiratorio y urogenital suponen una enorme superficie (unos 400 m2) y constituyen posibles sitios de entrada de numerosos patógenos. Así pues no puede extrañar que la evolución haya desarrollado para ellos defensas inmunitarias especializadas. Desde el punto de vista histológico, estas consisten en tejidos que van desde acúmulos dispersos de linfocitos hasta estructuras organizadas, pero nunca rodeadas de cápsula. Por ello reciben el nombre de tejido linfoide asociado a mucosas (no capsulado), MALT. Este conjunto de tejidos reviste una gran importancia para el sistema inmune, habida cuenta de la gran superficie potencial que ha de defender frente a la entrada de patógenos. Otra idea de su relevancia la suministra el hecho de que las células plasmáticas de los tejidos MALT son más numerosas que la suma de las células plasmáticas de bazo, ganglios y médula ósea. El MALT consiste en agregados de tejido linfoide no capsulado que se localizan en la lámina propia y áreas submucosas de los tractos gastrointestinal, nasofaringe respiratoria y genitourinaria. Los más sencillos son simples acúmulos difusos de linfocitos, células plasmáticas y fagocitos, localizados en los pulmones y en la pared intestinal. Tejido linfoides asociado a la Nasofaringe (NALT) forman grupos más o menos densos, constituyen el círculo linfático de Waldeyer y está conformado por las amígdalas linguales (en la base de la lengua), palatinas (en la parte posterior de la boca) y faríngeas o adenoides. Constan de n ódulos linfoides no capsulados, con linfocitos, macrófagos, granulocitos y mastocitos. Las células B se organizan en numerosos folículos, incluyendo secundarios con sus centros germinales. Poseen un papel defensivo frente a patógenos que entran por los epitelios nasales y orales. Tejido linfoide asociado a la mucosa intestinal (GALT) las Placas de Peyer del íleo son los nódulos no capsulados más importantes del intestino delgado. Están ubicados en la submucosa, del intestino delgado, son una especie de nódulos, cada uno compuesto de unos 30 a 40 folículos linfoides y son los nódulos más abundantes del cuerpo. Esto nódulos en el intestino delgado, captan el antígeno (Ag) entra a través de unas células epiteliales especializadas, denominadas células M, que tienen una membrana muy invaginada (ribete en cepillo) hacia la luz intestinal y una concavidad (llamada bolsillo basolateral) que alberga varios linfocitos B, T y macrófagos. Estas células M se sitúan en los llamados sitios inductivos: cortas regiones de la membrana mucosa emplazadas sobre folículos linfoides. Los Ag endocitados por la célula M son transportados al bolsillo basolateral. Como la célula M es rica en MHC-II, probablemente el Ag llega procesado al bolsillo, para ser presentado a alguno de los linfocitos TH.
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Posteriormente se estimulan los linfocitos B del folículo subyacente al sitio inductivo. Algunos de estos linfocitos B sensibilizados viajan por la linfa, atraviesan los ganglios linfáticos mesentéricos, pasan por el conducto torácico a la sangre; desde la circulación sanguínea regresan por capilares a la lámina propia del intestino, donde se distribuyen de modo difuso pero extenso, y se diferencian a células plasmáticas especializadas en secretar IgA, que atraviesa la capa de células epiteliales y recubre la zona apical que da a la luz intestinal. Allí, la IgA puede interaccionar con el Ag que dio origen a la respuesta. El resto de los linfocitos B activados se diferencia in situ y las células plasmáticas liberan la IgA en la misma zona. Algunos patógenos (como algunas cepas de Salmonella, Vibrio cholerae y el virus de la polio) pueden "aprovecharse" de la misma célula M para atravesar el epitelio intestinal. Tejido linfoide asociado a la mucosa bronquial (NALT) Son nódulos localizados a lo largo de la mucosa bronquial, y la función fundamental de estos es filtrar los antígenos que entran en el aire de la respiración.
Órganos Terciarios Piel como órgano inmune Aparte del papel de la piel como barrera inespecífica frente a los patógenos, desempeña un papel también como "órgano" del sistema inmune: Células de Langerhans: se trata de un tipo de célula dendrítica, dispersa entre las células epiteliales de la epidermis. Captan antígenos por endocitosis o fagocitosis, y tras ello emigran como célula "a vela" por los linfáticos, hasta que al llegar a la paracorteza de los ganglios regionales se diferencian en células dendríticas interdigitantes, con altos niveles de moléculas de clase II del MHC. Allí funcionan como 24
potentes presentadoras de antígeno procesado a los linfocitos TH vírgenes, a los que activan. Linfocitos intraepidérmicos, que al igual que los linfocitos intraepiteliales (IEL) del MALT son de tipo gd (TCR1) pueden captar antígenos determinados y presentarlos a los linfocitos T, para que sean procesados y luego destruídos. Los queratinocitos (la célula epitelial de la epidermis) pueden, llegado el caso, secretar citoquinas, con un papel en la inducción de una reacción inflamatoria local. Dispersos en la dermis se pueden encontrar macrófagos (Langhans) y, células B y T activadas o de memoria. Linfocitos Intraepiteliales En el epitelio intestinal existen linfocitos intraepiteliales (IEL), que en una buena proporción (incluso mayoritaria) son fenotípicamente TCR-1 (gd) y CD8+. Se trata de un tipo de linfocitos con poca diversidad antigénica, pero adaptados frente a ciertos patógenos que frecuentemente pueden intentar la entrada por este epitelio. En la lámina propia de todo el intestino se localizan miles de folículos linfoides, donde encontramos linfocitos TH con TCR-2 (ab), células B, células plasmáticas secretoras de Inmunoglobulina A (IgA) y macrófagos. Epitelio Intestinal Capa de células de endotelio intestinal, que recubre la pared interna del intestino y forma una barrera selectiva que impide el ingreso de ant ígenos.
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1. Sangre Hematopoyesis: Concepto: la hematopoyesis se define como la serie de fenómenos concatenados que se inician a nivel unicelular con la auto duplicación, duplicación, seguidos de la diferenciación, diferenciación, maduración y la liberación de elementos formes sanguíneos funcionales. La diferenciación diferenciación es la secuencia de hechos genéticos que permiten a la célula sintetizar productos específicos específicos lo que le confiere pontencialidad para determinada determinada función; la maduración es la secuencia de fenómenos bioquímicos y morfológicos morfológicos iniciados por la diferenciación diferenciación y que le confiere confiere capacidad capacidad funcional a funcional a la célula; y, la liberación poner en circulación estas células para que cumplan con sus funciones específicas. La producción diaria de eritrocitos en el adulto normal por cada Kg de peso es de: 2x109 de eritrocitos, eritrocitos, de granulocitos granulocitos 1x10 1x10 3 y de 2,5 x 10 5 de megacariocitos, este nivel de producción se ajusta a las necesidades individuales, la médula ósea también produce monocitos, linfocitos y células plasmáticas. Desarrollo ontogénico: 1. Compartimiento pluripotencial: a. Irresticto: UFC de blastos, b lastos, UFC Linfoide-mieloide. b. Restringido: UFC-GEMM (Granulocitos, eritrocitos, monocitos y megacariocitos), UFC-L (linfocitos).
CTH UFC-BL UFC-LM UFC-GEMM UFC-L 2. Compartimiento bipotencial: UFC-EG (eritocitos y granulocitos); UFC-GM (granulocitos y monocitos) y UFG-EMeg (eritocitos y megacariocitos) megacariocitos) UFC-GEMM UFC-EG
UFC-GM
UFC-Meg
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3. Compartimiento unipotencial:
a. Células progenitoras: UFB-E, UFC-E, UFC-G, UFB-Meg, UFC-Meg, UFC-Bas, UFC-Eo, UFC-LB (linfocitos B), UFC-LT (linfocitos T) y UFC-LGG (linfocitos grandes granulares). granulares). b. Células precursoras: precursoras: Proeritroblastos, Proeritroblastos, monoblastos, mieloblastos, megacaroiblasto megacaroiblasto y linfoblasto. 4. Compartimiento terminal: Eritrocito, monocito-macrófago, neutrófilo, neutrófilo, eosinófilo, basófilo, linfocitos T, B y GG, y plaquetas. Siglas: UFC = UFC = unidad formadora de colonias; UFB-E = UFB-E = unidad formadora de brotes eritroides; BL BL = blastos; GEMM GEMM = granulocitos, eritrocitos, monocitos, megacariocitos, GM granulocitos, monocitos; E = eritroide; G = granulocitos; M monocitos.
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Sustancias estimulantes de la hematopoyesis: hematopoyesis: Los factores de crecimiento hemolinfopoyéticos son indispensables en el proceso de formación de células sanguíneas, y se dividen en en factores estimulantes de colonias (FEC) y las Interleuquinas (IL). (IL).
FEC: FEC: en el cromosoma 17 se localizan los genes que codifican la síntesis de FEC de granulocitos y mieloperoxidasa, tiene un peso molecular de 18.8 Kda, adem ás el FEC-G (granulocito) ejerce actividad quimiotáctica sobre los neutrófilos y monocitos incrementando la acción acción fagocítica y citotóxica citotóxica de éstas células. En el cromosoma 5 se induce la síntesis del FEC-M (monocitos), el cual estimula la UFCM y la UFC-G, además que induce la liberación de IL-1 por los monocitos y macrófagos y favorece la migración de los mismos. 28
Interleuquinas (IL) IL-1 a y b: en el cromosoma 2 se codifica la síntesis de esta IL, la cual estimula la UFCBL, los fibroblastos, osteoblastos y las células sinoviales, las células mesangiales y de las células glía. Produce neutrofilia y es quimiotáctica para los neutrófilos y monocitos. Estimula la producción de interferón, de las FEC (factor estimulante de colonias)-GM, FEC-G, FEC-M, IL-6 e IL-2. IL-2: esta citoquina con peso molecular de 15 kDa, estimula la UFC-LT y UFC-LB. Inhibe el crecimiento de la UFC-G, UFC-M y la UFC-GM. Aumenta la actividad citotóxica de los NK y modula la expresión de las moléculas clase II del MCH. IL-3: estimula la producción de múltiples lineas celulares, tiene un peso molecular de 28 kDa y su síntesis es regulada por un gen localizado en el cromosoma 5; aumenta el número de granulocitos, monocitos, linfocitos, mastocitos y reticulocitos. Estimula la UFC-Meg. IL-4: es producida por los linfocitos T, tiene un peso molecular de 20kDA, estimula la formación de UFC-LB, activa a los LT cooperadores y los LB. En conjunto con: la IL-3 aumenta el crecimiento de mastocitos; con la EPO la formación UFC-E y UFC-GEMM. El gen que regula su síntesis se localiza en el cromosoma 5. Estimula la formación de UFCLB y activa a los linfocitos T cooperadores y B, y en estos últimos incrementa la expresión de moléculas HLA. En concierto con IL-3, aumenta el crecimiento de mastocitos; con FEC-G, la formación de UFC-GM; con EPO, la formación de UFC-E y UFC-GEMM, y con EPO e IL-I, la formación de UFC-Meg. IL-5: con peso molecular de 45 kDa, representa un avance significativo en el conocimiento de la hemopoyesis, ya que aquélla es la primera citocina reconocida que ejerce acción directa en la producción de eosinófilos. La IL-3 el FEC-GM tienen efecto sinérgico con la IL-5. Además, la IL-5 actúa en linfocitos B promoviendo su crecimiento y diferenciación a células productoras de Ig. IL-6: ganó importancia biológica como factor esencial en la producción de hibridomas; ahora se conoce que el crecimiento celular del mieloma múltiple (padecimiento neoplásico maligno que involucra a la célula plasmática) humano es dependiente de esta IL. En condiciones normales la IL-6, con peso molecular de 21 a 25 kDa y cuyo gen se ubica en el cromosoma 7, estimula de manera directa la formación de UFB-Meg, UFC-Meg, UFC-G, y UFC-M; y de manera sinérgica con Ia IL-3, el crecimiento de la UFCBL y UFC-LM. Además, ila IL-6 sirve de estímulo proliferativo y diferenciador de los hepatocitos, lo que hace que esta IL esté involucrada en la producción de reactivos de fase aguda como la proteína C reactiva. También, la IL-6 induce la diferenciación terminal de linfocitos B a células plasmáticas productoras de Ig y la de los linfocitos T citotóxicos, así como la producción de IL-2 por células T. La IL-6 inhibe el crecimiento 29
de fibroblastos humanos y su administración en ratones induce trombocitosis y suprime la inhibición hematopoyética mediada por el factor transformador de crecimiento b. IL-7: En el cromosoma 8 se localiza el gen que codifica la síntesis de IL-7 que es una glucoproteína de 25 kDa que estimula la proliferación de células pre-B pero no la de linfocitos B maduros. Esta IL desempeña una función relevante en la proliferación y diferenciación de los timocitos y actúa como mitógeno y comitógeno en los linfocitos I maduros. Con el empleo de IL-7 marcada radioisotópicamente, se demuestra que las células pre-B, los timocitos, linfocitos T y macrófagos de médula ósea expresan receptores para la IL-7. La IL-2 potencia la acción biológica de la IL-7, y la IL-7 a su vez regula la producción de IL-2 y la expresión del receptor para IL-2 en células T maduras. En ratones radiados, la IL-1 favorece la recuperación de plaquetas. IL-8: o péptido activador de neutrófilos (PAN-i) es secretada por diferentes tipos de células en respuesta a un estímulo inflamatorio, es decir, isquemia, traumatismo, infección o cáncer. Esta IL no guarda homología con otras citocinas producidas por células mononucleares fagocíticas pero si con los péptidos de los gránulos alfa de las plaquetas. El perfil biológico del PAN-1 se asemeja al de otros péptidos quimiotácticos como el C5a, lo que sugiere que la IL-8 es un mediador de la respuesta inflamatoria con actividad quimiotáctica. La IL-1 y el factor de necrosis tumoral incrementan la expresión de la IL-8 en los neutrófilos. IL-9: mantiene el crecimiento de UFB-E en presencia de EPO y estimula la proliferación de líneas celulares megacariociticas. En células fetales, esta citocina estimula la maduración de la UFC GEMM, UFC-GM y UFC-G. El gen responsable de la síntesis de IL9 se localiza en el cromosoma 5. IL-10: En el cromosoma 1 se encuentra el gen que regula la producción de IL-10. Esta IL estimula la formación de UFC-LGG e incrementa la actividad citotóxica de las células T, mantiene viables a los linfocitos B, estimula la producción de mastocitos, e inhibe la producción de IFN y por linfocitos T activados. IL-11: comparte algunos de los efectos biológicos de Ia IL-6: estimula líneas celulares de linfocitos B, la formación de UFC-BL, UFB-Meg y UFC-Meg, además estimula lí-neas celulares de mastocitos. El gen responsable de la síntesis de IL-11 se ubica en el cromosoma 1. IL-12: es un dímero con pesos moleculares de 35 y 40 kDa. Esta IL, también conocida como factor estimulante de células asesinas naturales (NK), actúa sinérgicamente con la IL-2 estimulando el crecimiento y la actividad citotóxica de estas células. Además, la IL-12 induce la producción de IFN por células T y NK. 30
IL-13: una citocina producida por células T, comparte algunas de las actividades biológicas de la IL-4. La IL-13 a diferencia de la IL-4, induce la producción de IFN y por LGG e induce el crecimiento de linfocitos T activados.
Factores inhibidores de la hemopoyesis Factor transformador de crecimiento b: inhibe la UFC-BL y UFB-E. Ferritina subunidad H: UFC-GEMM, UFB-E y UFC-GM. Interferón a, b, y: UFC-GEMM, UFB-E y UFC-GM. Factor de necrosis tumoral a,b: UFC-GEMM, UFB-E y UFC-GM. Prostaglandina E1, E2: UFC-GM, UFC-G y UFC-M Inhibina: UFC-GEMM, UFB-E y UFC-E Lactoferrina: UFC-GM y UFC-G Proteína inflamatoria macrofágica 1 y 2: UFC-GEMM, UFB-E y UFC-GM Siglas: UFC = unidad formadora de colonias; UFB-E = unidad formadora de brotes eritroides; BL = blastos; GEMM = granulocitos, eritrocitos, monocitos, megacariocitos, GM granulocitos, monocitos; E = eritroide; G = granulocitos; M monocitos.
Otros factores hematopoyéticos: El factor denominado TPO (trombopoyetina) al unirse con el ligando c-mlp estimula la megacariopoyesis y por ende la produccion de plaquetas, se dice que tambi én estimula la UFC-BL (blastos) y la UFC-LM (linfocitos-monocitos). La Eritropoyetina (EPO) es el principal factor estimulante de la eritropoyesis, que será estudiada con mayor detalle en el capítulo respectivo. Concepto: La sangre se considera clásicamente un tejido especializado, el que hay células sanguíneas suspendidas en sustancia intercelular líquida. Desde el punto vista fisicoquímico y fisiológico, la sangre es un sistema polifásico complejo contenido en el espacio intravascular del medio interno el cual se encuentra en estado líquido y circulante Por su estructura la sangre puede considerarse como una suspensión de corpúsculos sólidos: los elementos formes o células sanguíneas, en una parte líquida que es el plasma sanguíneo, el cual contiene micelas coloidales en dispersión y moléculas e iones en disolución. La sangre total o entera contiene los elementos formes: células sanguíneas en suspensión: glóbulos rojos, hematíes o eritrocitos; glóbulos blancos o leucocitos y plaquetas o trombocitos. 31
Sustancias osmolares y otras en el plasma Sustancias
Plasma
Sustancias
Plasma
Na+
135 - 145 meq/litro
Cl-
98 – 106 meq/litro
K+
3.5 – 5.0 meq/litro
Creatinina
1.3 mg/100ml
Ca++
9 – 10.5 mg/100ml
PH
7.35 – 7.45
Mg++
1.8 – 3 mg/100ml
Glucosa
75 – 115 mg/dl
HCO3
21 – 30 meq/litro
Urea
20 a 42 mg/100ml
Ácido úrico
H 2.5 – 7.5 mg /100ml
Bilirrubina Indirecta
0.7 mg/100ml
M 1.5 – 6 mg/100ml
Bilirrubina Directa
0.4 mg/100ml
Bilirrubina Total
1.1 mg/100ml
Triglicéridos
< 150 mg/100ml
CO2
35-45 mmHg
Proteínas To
6.0 – 8.0 gr/dl
Albúmina
3,5 – 5,0 gr/100 ml
Colesterol
< 200 mg/dl HDL < 160 mg/dl LDL > 45 mg/dl
El porcentaje entre el plasma y los elementos figurados de la se le conoce como Hematocrito, este porcentaje es de 55 a 60% de Plasma y 40 a 45% de elementos formes (promedio global 45%). El medio líquido o plasma, está conformado por fibrinógeno, la proteína de mayor peso molecular del plasma sanguíneo, responsable del proceso de coagulación de la sangre y de suero sanguíneo, la porción incoagulable del plasma sanguíneo, que se separa espontáneamente después 32
del proceso de la retracción del coágulo y que contiene las proteínas plasmáticas, micelas coloidales en fase dispersa y todas las moléculas de sustancias disueltas. El plasma tiene el 90% de agua y el 10% de solutos disueltos. Estos últimos están conformados por proteínas, otras sustancias e iones orgánicos. Las proteínas (del 6% al 8%), son formadas en el hígado, médula ósea (MO) y sistema linfático. Están encargadas de regular la presión oncótica y están constituidas por albúmina (el 60%); globulinas (el 30%); fibrinógeno (el 7%). Las otras sustancias (el 2% al 3%) están representadas por colesterol, glucosa, aminoácidos, triglicéridos, urea, ácido úrico, ácido láctico, hormonas y enzimas. Los iones orgánicos son el sodio, potasio, cloro y otros. El bicarbonato está encargado del pH; el potasio de la contracción cardíaca; el calcio de la cascada de la coagulación, etc. Cada uno de los componentes de la sangre puede considerarse como una unidad funcional encargada de una de las múltiples funciones de la sangre. El volumen total de sangre circulante o volemia (que incluye los elementos formes y la parte líquida) es del 8% al 9% del peso corporal, o sea, 5 a 6 litros que corresponde de 70 a 75 cm3 de sangre por kg de peso corporal. El peso específico de la sangre entera en varones es de 1,055 a 1,064, en mujeres de 1,050 a 1,056; el peso específico plasma y del suero es de 1,025 a 1,029 y 1,024 a 1,028, respectivamente. La viscosidad de la sangre entera es de 5 U y del plasma 2 U viscosimétricas (agua (agua = 1).
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1. Serie Roja (glóbulos rojos o eritrocitos) ERITROPOYESIS: Concepto: Concepto: es el proceso p roceso mediante el cual se producen, diferencian, maduran y se eliminan desde la médula ósea a la circulación sistémica los glóbulos rojos, para cumplir su función específica. 2. Ontogenia: Compartimiento pluripotencial: a. Irresticto: UFC de blastos, UFC Linfoide-mieloide. b. Restringido: UFC-GEMM (Granulocitos, eritrocitos, monocitos y megacariocitos), UFC-L (linfocitos).
CTH UFC-BL UFC-LM UFC-GEMM UFC-L Compartimiento bipotencial: UFC-EG (eritocitos y granulocitos); UFC-GM (granulocitos y monocitos) y UFC-EMeg (eritocitos y megacariocitos) megacariocitos) UFC-GEMM UFC-EG
UFC-GM
UFC-EMeg
UF-BE UFC-E Pronormoblasto (Proeritroblasto) (Proeritroblasto) Eritroblasto basófilo Eritroblasto Eritroblasto policromatófago Eritroblasto Eritroblasto ortocromático Reticulocitos Eritrocito Eritroblasto o proeritroblasto (pronormoblasto) 34
Es el precursor más joven del eritrocito, su diámetro varía de 12 a 19 µ, el núcleo es redondo y llena casi toda la célula, contiene cromatina y varios nucleólos. El citoplasma no es granuloso y se tiñe de azul. Esta célula forma una cantidad importante de proteínas, cuya producción irá disminuyendo paulatinamente hasta la etapa de eritroblasto basófilo. El 65% de la hemoglobina se sintetiza en esta célula. Eritroblasto basófilo Diámetro de 10 a 15 µ, el núcleo es de menor tamaño, los nucleótidos del citoplasma casi han desaparecido, el citoplasma es basófilo. Eritroblasto policromático Es una etapa amplia en la maduración del del eritrocito, en donde se inicia inicia la síntesis de hemoglobina, el núcleo se hace hace de menor tamaño y la cromatina nuclear se condensa. condensa. Se inicia también la formación el componente porfirínico y su unión con la globulina. Eritroblasto ortocromático El citoplasma ya tiene toda la dotación de Hb, la cromatina nuclear se encuentra más condensada el núcleo núcleo disminuye de tamaño tamaño y al final de esta esta etapa desaparece. desaparece. El díametro es de 8 a 10 µ. Reticulocito Son células jovenes no nucleadas, que se reconocen solamente con colorantes supravitales, tienen mitocondrias y polirribosomas, tienen una red de cromatina que se tiñe de azul pálido con el colorante azul de cresilo, su tamaño es similar al del eritrocito (de 7,5 a 8 µ) . En esta célula se sintetiza el 35% restante de la Hemoglobina. El porcentaje de reticulocitos circulantes es del 1 a 1,5 %, pasan de 24 a 48 horas en sangre periférica hasta tranformarse en eritrocitos. Factor que favorece la eritropoyesis eritropoyesis La Eritropoyetina (EPO) tiene (EPO) tiene un peso molecular de 30,4 kDa, el gen que codifica su síntesis se localiza en el cromosoma 7, y se expresa únicamente en riñones e hígado; h ígado; el ácido siálico terminal siálico terminal de su alfa globulina es indispensable para que exprese su acción biológica. Esta Esta establecido que las las bajas tensiones de oxígeno tisular (hipoxia) estimula la producción de la EPO, no se sabe el mecanismo exacto como las células peritubulares responden a la hipoxia. Estas células localizadas en el aparato yuxta glomerular produce la liberación del factor eritropoyético renal (FER), este factor pasa a la circulación y actúa sobre un substrato producido en el hígado que circula en el plasma la alfa-2 globulina inactiva globulina inactiva y la convierte en eritropoyetina. Se ha demostrado que la EPO estimula la diferenciación celular de las células madre pruripotenciales en 35
células precursoras de glóbulos rojos. La EPO también actúa directamente a nivel de la UFB-E y la UFC-E, así como en el proeritroblasto y eritroblasto basófilo, la UFC-E tiene aproximadamente 1050 receptores para la EPO.
EL GLÓBULO ROJO (eritrocito) Tiene forma de disco bicóncavo, con un diámetro de 7,5 a 8 micras (µ), y un grosor de 2 µ en los bordes y 1 µ en el centro, su membrana es altamente elástica y es 100 veces más suave que una estructura de caucho de igual grosor y es capaz de sufrir extensiones de 2,8 de su diámetro. Su número varía de acuerdo a la edad y sexo y, es de 5 millones ± 700.000 X mm3 Estructura y Componentes de la Membrana. Está formada por una bicapa lipídica, anclada a una red de proteínas que estructuran el citoesqueleto; esta membrana forma una frontera entre el interior de la célula y el plasma, así integra una barrera que permite mantener altas concentraciones de hemoglobina, y cifras diferentes de iones y metabolitos en el plasma. La membrana es insoluble en el agua ya que más del 50% está integrada por lípidos. El 95% de lípidos que la integran son fosfolípidos y colesterol no esterificado. Estos lípidos se hallan en concentraciones equimolares y en conjunto con otros l ípidos (glucolípidos, glicéridos y ácidos grasos) constituyen una bicapa en forma de hojuela bimolecular, en donde los grupos polares de cada capa emergen al ambiente hidrofílico del citoplasma o del plasma, mientras que las terminaciones de estas moléculas -situadas en la porción central de la bicapa- forman el centro hibrofófico de la membrana. Este centro hibrofófico facilita la flexibilidad y deformidad del glóbulo rojo (GR). Muchas de las proteínas de la membrana se insertan en ella a través de esta matriz lipídica, permitiendo que parte de la estructura proteica esté en el citoplasma y parte en contacto con el plasma. El esqueleto de la membrana del GR es en sí una red de proteínas en la superficie interna de la membrana y es el responsable del mantenimiento de la forma, estabilidad y deformabilidad de estas células. Los principales componentes de la membrana son la espectrina, actina, proteína 4.1, adductina, ankirina, tropomiosina, tropomodulina, dematina (banda 4.9), transportador de aniones (banda 3), la banda 4,2 y el anclaje gucolipídico. La espectrina está compuesta por dos subunidades alfa y beta. Son estructuralmente distintas y son codificadas por genes diferentes. Hay aproximadamente 200.000 copias de espectrina por célula y representa 25 a 30% del total de las proteínas de membrana.
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Los glóbulos rojos (GR) contienen aproximadamente 400.000 a 500.000 mon ómeros de actina por célula, lo que equivale a 15 ug/ml. La actina eritrocitaria se organiza en filamentos cortos de aproximadamente 30 a 40 nanomicras (nm) (12 a 14 monómeros), lo que permite integrar aproximadamente 30.000 complejos de unión con espectrina. La proteína 4.1 es una de las más abundantes en el esqueleto del GR. Está presente aproximadamente con 200.000 copias por célula. La proteína 4.1 enlaza los dímeros de espectrina con la glucoforina y con la actina. Esta proteína es de aproximadamente 80 kDa de peso. La adductina actúa como un factor de ensamble entre la espectrina y la actina. Está formada por dos unidades: alfa de 103 kDa y beta de 97 kDa. La ankirina (del griego ankira, que significa ancla) o banda 2.1 es laprincipal proteína que participa en la fijación del citoesqueleto. Hay 100.000 copias de ankirina por eritrocito y corresponde una ankirina por tetrámero de espectrina. La ankirina se fija por un lado a la banda 3 o transportadora de aniones (proteína situada a través de la membrana) y, por otro, a la espectrina beta. La tropomiosina es una proteína de 60 kDa y representa 1% del total de las proteínas de la membrana del GR con 70.000 a 80.000 copias por célula. Esta proteína estabiliza los filamentos de actina. La tropomodulina, polipéptido de 43 kDa, modula la interacción de la tropomiosina con los filamentos de actina y contribuye en el alargamiento de estos filamentos. La banda 4.9 (dematina) participa en la estabilización de la membrana a través de la fosforilización del AMP cíclico mediante la cinasa de proteínas. El transportador de intercambio de aniones (banda 3) permite el flujo de HCO3 de la célula en intercambio con Cl plasmático para así equilibrar el HCO3 entre los GR y el plasma. El alto intercambio de Cl/HCO3- a través de la membrana es el resultado de la 37
abundancia de la banda 3 y permite el intercambio de estos iones en 0.4 a 0.5 segundos en condiciones normales. Por su interacción con la ankirina, forma parte del citoesqueleto y participa en las propiedades mecánicas del GR. La banda 4.2 es una proteína de 72 kDa que contribuye aproximadamente con 5% del contenido proteico de la membrana y está presente en 200.000 copias por célula. La función de esta proteína aún se desconoce. El anclaje glucolipido de las proteínas de la superficie de la membrana es una estructura que se fija en la bicapa lipídica y está formado por un complejo que incluye fosfatidilinositol, glucosamina, manosa y etanolamina. Se ha denominado también "anclaje de glucosilfosfatidilinositol" (PIG). Un conjunto de proteínas externas de la membrana se fijan a ésta a través del PIG. Estructura del citoesqueleto La espectrina está compuesta por dos subunidades (espectrina alfa y beta) que se unen lado a lado para formar un heterodímero Los heterodímeros de la espectrina se unen en forma término terminal para constituir tetrámeros. Las terminaciones de los tetrámeros están unidas con la actina. La longitud del filamento de actina puede ser modulada por la tropomiosina. Seis complejos terminales con cada oligómero de actina crean una red de forma hexagonal. Cada unión de espectrina-actina se estabiliza al formar un compuesto terciario con la proteína 4.1 mediante una interacción directa con la espectrina. La adducina es otra proteína que estabiliza la interacción de la espectrina con la actina. La unión del esqueleto a la bicapa lipídica ocurre por medio de la ankirina, que simultáneamente se une con la espectrina en el esqueleto y con la banda 3 en la bicapa. El segundo puente de unión está dado por la glucoforina C con la proteína del esqueleto 4.1. Con estas uniones la bicapa lipídica es mecánicamente acoplada al cito-esqueleto. Vías metabólicas: El eritrocito para cumplir sus funciones de intercambio iónico y deformidad para circular por los microcapilares y los sinusoides esplénicos necesitan de energía, ésta proviene de las vía metabólicas.
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Vía o ciclo de Embden Meyerhof, es la vía glucolítica eritrocitaria, por medio de la cual la glucosa se convierte en lactato. Es la única fuente de energía real del glóbulo rojo, es una vía anaeróbica que produce el 90% de energía de esta célula (2 moles de ATP por 1 mol de glucosa) y el 10% restante se produce en el ciclo de las pentosas (hexosa monofosfato), la alteración de cualquiera de estas vías puede causar anemias hemolíticas. La vía o ciclo de Rappaport-Luebering que produce 2-3 difosforo glicerato, necesario para la adecuada liberación de oxígeno de parte de la Hb a los tejidos. Y la vía de la metahemoglobina que mantiene el Fe en estado ferroso, para el transporte adecuado de O2. 39
Enzimas del eritrocito
El hematíe sobrevive gracias a la metabolización de glucosa que es prácticamente el único combustible utilizado por el hematíe, con lo cual hay formación de ATP.
Parte de éste se gasta en hacer funcionar la bomba Na+/K+ necesaria para mantener medio iónico en el citoplasma y evitar la lisis coloidosmótica. El hematíe mantiene su propio equilibrio celular y vive 120 días, gracias a que es capaz de mantener niveles intracitoplasmáticos adecuados de 5 metabolitos esenciales: ATP, NADH, 2-3 DPG, NADPH y GSH. El eritrocito carece de mitocondrias por lo que su metabolismo es muy reducido y puede resumirse en cuatro sistemas metabólicos esenciales: glicólisis anaeróbica, glicólisis aeróbica, metabolismo y síntesis del glutatión y sistema diaforásico. 40
La glicólisis anaerobia o vía de Embdem-Meyerhoff, aporta el 90% de la energía. Se transforma la glucosa, principal fuente energética del hematíe, en piruvato con formación de ATP, que es empleado para el mantenimiento de la bomba Na -K y del equilibrio lipídico de la membrana. El NADH se utiliza para el mantenimiento de la Hb en estado funcional, Hb reducida. A través de esta vía alternativa, vía de Rappaport-Luebering, se puede ahorrar ATP y formar el 2-3 DPG.
La glicólisis aeróbica, vía de pentosas-fosfato o Dickens-Hoerecker, aporta aproximadamente el 10% de la energía al eritrocito. Al carecer de mitocondrias, el único tipo de glicólisis aeróbica existente se realiza a través de esta vía, por la cual el hematíe mantiene el nivel adecuado de NADPH para la actividad de la enzima glutatión –reductasa, que a su vez es imprescindible para que el glutatión se mantenga en su forma reducida, GSH, indispensable para el equilibrio redox intracelular. El metabolismo y síntesis del glutatión consiste en la síntesis de su propio glutatión y la mantención en su forma funcional o reducida, GSH. Éste a su vez es importante en sostener la integridad de las proteínas eritrocitarias, principalmente de la globina, enzimas y proteínas de membrana, protegiéndolas contra la acción de diversos agentes oxidantes, principalmente el H202 y radicales libres que son productos del metabolismo de algunas drogas. El sistema de las diaforasas o de la metahemoglobina reductasa mantiene la Hb en estado reducido evitando su transformación en metahemoglobina. Para que las moléculas de Hb funcionen, es decir, capten y entreguen el 0 2 tiene que tener su Fe + es decir, con su sexta valencia de coordinación libre para captar el 0 2. Tanto contacto continuo con el 0 2 la Hb se oxida, se transforma en metahemoglobina. Esto es normal y se dispone de este sistema para mantener en equilibrio la reacción. Todas estas estructuras y mecanismos complejos cuando funcionan normalmente dan origen a un GR fresco, maleable que es capaz de atravesar diariamente el examen que 41
le practican los macrófagos de la microcirculación del bazo. Cualquier falla en ellos será descubierta y serán destruidos por los macrófagos del bazo.
Hemoglobina: La Hemoglobina (Hb) llamada también molécula respiratoria, tiene un peso molecular de 64.500 Daltons, inicia su síntesis durante los tres primeros meses de la vida intrauterina el feto, con tres Hemoglobinas embrionarias llamadas Hb Portland, Hb Gower 1 y Gower 2, compuestas por distintas cadenas polipeptídicas. En el cuarto mes del embarazo se sintetiza las cadenas de alfa y gamma que al combinarse forman la n, k (fetal) que predomina en esa época de la gestación. Las Hb embrionarias disminuyen hasta desaparecer en la época del nacimiento. Al nacer la Hb F representa el 80% de la Hb, y el 20% restante lo forman Hb A1, o A (adulta) y la Hb A2. Cerca de los 12 meses de edad, prácticamente toda la Hb se encuentra en su forma adulta (alfa 2 - beta 2), integrando el 97% de la Hb durante el resto de la vida. La Hb A2 contribuye con el 2% y el remanente es Hb F (1%). La hemoglobina está compuesta por cuatro porciones diferentes: 1. Un componente proteico llamado globina compuesto por cuatro cadenas polipeptídicas que son dos pares (dímeros) y cada par posee idéntica estructura primaria. 2. Cuatro moléculas de protoforfirina IX.
3. Cuatro átomos de hierro en estado ferroso que, combinados con la protoporfirina IX forman las cuatro moléculas de HEM. 4. Una molécula de 2,3-difosfoglicerato (2-3DPG), que se encuentra ubicado en el centro de la unidad de Hb. Existen seis tipos de cadenas polipeptídicas que difieren en su estructura primaria por la secuencia de aminoácidos y que han sido denominadas alfa, beta, gamma, delta, épsilon y z. Síntesis de la Hemoglobina La síntesis de la hemoglobina se inicia en el pronormoblasto (65%) y termina en el reticulocito (35%).
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La hemoglobina se encuentra formada por una proteína la globina y el grupo Heme (Hem). En el eritrocito se lleva a cabo la síntesis de la hemoglobina, desde el pronormoblasto
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con el ingreso del hierro proveniente de la transferrina que se combina con la protoporfirina sintetizada en la mitocondria a partir de la succinil coenzima A y glicina para formar el HEM. Esta molécula se une a la globina (cadena de polipeptidos), y el resultado es la constitución de una molécula de hemoglobina formada por cuatro globinas αβ y cuatro HEM, como se indica en el esquema anterior.
Catabolismo de la Hemoglobina: Cuando los eritrocitos han cumplido su ciclo vital que va de 100 a 120 días, y por alteración en sus vía enzimáticas, pierden su capacidad de realizar el intercambio iónico y también su deformidad, por lo tanto se destruyen tanto el lecho intravascular (10%), como el extravacular (bazo) (90%), en donde los macrófagos inician la destrucción de eritrocito y los componentes de la Hb son degradados en globina, proteína que se dirige hacia el hígado para integrar el poll proteico en ese órgano, y el Hem, que se disocia en el Hierro, que forma parte del hierro de reutilización, que se dirige hacia el hígado para su almacenaje (ferritina) y a la médula ósea para formar parte de la nueva hemoglonina, como se indica en el gráfico. La bilirrubina es un producto de degradación de las proteínas que contienen el grupo hemo, como es la hemoglobina. El proceso de formación y metabolismo se explica a continuación: Los hematíes viejos, defectuosos o dañados, son retirados por unas células fagocíticas, llamadas macrófagos, que están situados, por ejemplo, en el bazo. Dentro de estos macrófagos la hemoglobina se metaboliza y el hemo se transforma en la bilirrubina, que es liberada a la sangre. Esta bilirrubina es muy poco soluble en agua y para su transporte en sangre va unida a la albúmina. Una vez que llega al hígado esta bilirrubina es captada por el hígado. Allí el hígado la une al ácido glucurónico, de forma que la bilirrubina se hace más soluble. Este glucurónido de bilirrubina se secreta activamente en la bilis y se dirige hacia el intestino. Las bacterias intestinales metabolizan esta bilirrubina y la transforman en una serie de pigmentos denominados urobilinógenos. Estos pigmentos son los que le dan a las heces el típico color amarillo marrón. Una parte de estos urobilinógenos, dado que son más solubles en agua, se reabsorben hacia la sangre y son eliminados por los riñones a la orina. La bilirrubina se determina en suero por métodos químicos y, según la forma de reaccionar, se diferencia clásicamente a la bilirrubina en directa e indirecta. El término bilirrubina directa comprende fundamentalmente a la bilirrubina conjugada con el ácido glucurónico y el término bilirrubina indirecta comprende fundamentalmente a la 44
que va unida a la albúmina. En el suero se determina químicamente la bilirrubina total y directa y se calcula la indirecta por diferencia. Lo normal es una concentración de bilirrubina total menor de 1,1 mg/dl y la mayor parte es bilirrubina indirecta 0,7 mg/dl. En los individuos normales no debe de aparecer bilirrubina en orina. Cuando hay una elevación de bilirrubina directa en sangre, entonces se puede filtrar por el riñón y aparece en orina, con lo que ésta puede obtener un color anaranjado. La presencia en orina de bilirrubina y urobilinógeno se puede detectar de forma fácil cualitativamente empleando tiras reactivas. Un aumento de la concentración en sangre de bilirrubina total conduce a una situación denominada ictericia. La ictericia se puede definir como una coloración amarillo verdosa de la piel y membranas mucosas por una acumulación de bilirrubina. La ictericia se puede clasificar en 3 grupos fundamentalmente: 1. Ictericia prehepática. Por ejemplo la producida por una hemólisis . El incremento de la rotura de hematíes produce una hiperbilirrubinemia no conjugada que será superior a la capacidad de depuración del hígado. Habrá un aumento de bilirrubina indirecta en sangre y la bilirrubina directa será prácticamente normal. En orina habrá generalmente una elevación de urobilinógeno y no se detectará la bilirrubina, ya que la bilirrubina no conjugada, al ir fuertemente unida a la albúmina, no filtra por el riñón a la orina. 2. Ictericia posthepática. Por una obstrucción extrahepática como es una coledocolitiasis. La obstrucción hace que la bilirrubina conjugada vuelva a la sangre y no pase al intestino. La hiperbilirrubinemia será fundamentalmente directa, con lo que habrá un aumento también de bilirrubina en orina. Al eliminarse poca bilirrubina hacia el intestino se forma muy poco urobilinógeno, con lo que las heces serán pálidas (acolia). Una vez retirada la obstrucción, las heces han de recuperar el color y la orina ha de ser positiva para urobilinógeno.La bilirrubina es un producto de degradación de las proteínas que contienen el grupo hemo, como es la hemoglobina. El proceso de formación y metabolismo se explica a continuación: Los hematíes viejos, defectuosos o dañados, son retirados por unas células fagocíticas, llamadas macrófagos, que están situados, por ejemplo, en el bazo (figura 1). Dentro de estos macrófagos la hemoglobina se metaboliza y el hemo se transforma en la bilirrubina, que es liberada a la sangre. Esta bilirrubina es muy poco soluble en agua y 45
para su transporte en sangre va unida a la albúmina. Una vez que llega al hígado esta bilirrubina es captada por el hígado. Allí el hígado la une al ácido glucurónico, de forma que la bilirrubina se hace más soluble. Este glucurónido de bilirrubina se secreta activamente en la bilis y se dirige hacia el intestino. Las bacterias intestinales metabolizan esta bilirrubina y la transforman en una serie de pigmentos denominados urobilinógenos. Estos pigmentos son los que le dan a las heces el típico color amarillo marrón. Una parte de estos urobilinógenos, dado que son más solubles en agua, se reabsorben hacia la sangre y son eliminados por los riñones a la orina. 3. Ictericia hepática. Es un estado intermedio entre las dos anteriores. Puede ser debido a toxinas o infecciones como, por ejemplo, la hepatitis vírica. Habrá un aumento de bilirrubina directa e indirecta en sangre. En orina habrá una elevación de bilirrubina y el urobilinógeno estará poco aumentado o incluso puede estar disminuido.
Funciones de la hemoglobina Para mantener el transporte de oxígeno, la hemoglobina se tiene que unir de forma eficaz al O2 a la presión parcial de oxígeno (PO2) del alveolo, retenerlo y liberarlo a los tejidos a la PO2 de los lechos capilares hísticos. La captación y liberación de oxígeno en un espectro relativamente estrecho de presiones de ese gas depende de una propiedad inherente de la disposición tetramérica de las subunidades de hemo y de globina en el seno de la molécula de hemoglobina, que se denomina cooperatividad o interacción hemo-hemo . A presiones de oxígeno bajas, el tetrámero de hemoglobina está completamente desoxigenado . El oxígeno empieza a unirse lentamente a medida que aumenta la presión de O2. Sin embargo, apenas se une al tetrámero un poco del gas, tiene lugar un rápido enderezamiento de la pendiente de la curva. Por consiguiente, las moléculas de hemoglobina que han unido parte del oxígeno aumentan su afinidad por el mismo, y así incrementa su capacidad de combinarse con más gas.
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Esta curva de equilibrio del oxígeno en forma de S (sigmoide), a lo largo de la cual se pueden producir grandes cargas y descargas de ese gas en un espectro estrecho de presiones, tiene más utilidad fisiológica que la curva hiperbólica de alta afinidad de los monómeros individuales. Curva de disociación oxígeno-hemoglobina (ver figura superior). El tetrámero hemoglobínico puede unir cuatro átomos de oxígeno en los puntos de las moléculas del hemo en los que se encuentra el hierro. Cuando se une el oxígeno, se liberan el 2,3BPG y el CO2. Los puentes salinos se rompen y cada molécula de globina cambia su conformación para facilitar la unión del oxígeno. La liberación del oxígeno a los tejidos es el proceso inverso: se forman puentes salinos y se unen el 2,3-BPG y el CO2. La desoxihemoglobina no liga bien el oxígeno hasta que el eritrocito recupera un pH más alto, ya que el pH es el modulador más importante de la afinidad por el O2 (efecto Bohr). Cuando en los tejidos se producen ácidos, la curva de disociación se desvía hacia la derecha, y se facilita así la cesión de oxígeno y la unión del CO2. La alcalosis tiene el efecto opuesto, y disminuye la liberación de oxígeno a los tejidos. Varios factores modulan la afinidad por el oxígeno. El efecto Bohr procede de las acciones estabilizadoras de los protones sobre la desoxihemoglobina, que se une a ellos con más facilidad que la oxihemoglobina, porque es un ácido más débil. Por tanto, la hemoglobina tiene una menor afinidad por el oxígeno a un pH bajo, facilitando su "descarga" a los tejidos. La principal molécula pequeña que modifica la afinidad por el oxígeno en los seres humanos es el 2,3-bisfosfoglicerato ([ 2,3bisphosphoglycerate, 2,3 BPG], anteriormente denominado 2,3-DPG), que reduce la afinidad por el oxígeno cuando se une a la hemoglobina. La HbA tiene una afinidad razonablemente alta por el 2,3-BPG. La HbF no se une al 2,3-BPG, de forma que su afinidad por el oxígeno in vivo tiende a ser más alta. La hemoglobina también se liga de manera reversible al óxido nítrico; la interacción mencionada puede influir en el tono vascular, pero no se ha dilucidado su importancia fisiológica. Para entender las hemoglobinopatías, basta saber que el transporte apropiado de oxígeno depende de la estructura tetramérica de las proteínas, de la disposición adecuada de los aminoácidos con carga, y de la interacción con sustancias de bajo peso molecular como los protones y el 2,3-bisfosfoglicerato. En resumen las funciones de la hemoglobina son :
La principal función de los hematíes es transportar oxígeno desde los pulmones hacia los tejidos y transportar el dióxido de carbono en dirección opuesta. Esta función es desempeñada por la Hb. La Hb es el componente funcional esencial del GR. La configuración estereoquímica del grupo hem le permite la fijación reversible con el 0 2 y la oxigenación tisular. Son capa ces de almacenar hasta 34 gramos de hemoglobina por cada decilitro de células.
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Por otro lado, cada gramo de hemoglobina pura es capaz de combinarse con 1,39 mililitros de oxígeno. La respiración a nivel molecular se expresa por la curva de disociación Hb-O 2 . La molécula de Hb cambia su conformación de acuerdo a la carga y descarga de 0 2 y dióxido de carbono. La unión con el 2-3 DPG estabiliza la estructura T (tensa) de la forma desoxigenada a expensas de la estructura R (relajada) del tetrámero de oxihemoglobina. En el estado desoxigenado, la molécula se abre para aceptar una molécula única de 2-3 difosfoglicerato (2-3 DPG). Iones de hidrógeno establecen puentes de sal entre las cadenas individuales, con el aporte de 0 2 los enlaces de sal se rompen. El 2-3 DPG y CO 2 son expelidos y los grupos hem se abren para recibir 4 moléculas de 0 2. Éste es un movimiento respiratorio de la molécula de Hb y es el causante de la forma sigmoidea de la curva. El predominio de una u otra forma depende de la concentración (o presión parcial) del 0 2 del medio (PO2) , 2-3 DPG y otros factores. La saturación de Hb por 02 se realiza por cinética. La P 5O es el punto en el que la Hb está saturada en el 50% a 25 mmHg y sirve como parámetro para medir la afinidad de 0 2 por Hb. Otra función adicional de la Hb es la modulación del tono vascular por su transporte de óxido nítrico (NO). El eritrocito y su valioso producto celular, la Hb están en cuanto a portadores de 0 2 especialmente expuestos a un elemento del medio ambiente, esto es, a la envoltura atmosférica de nuestro planeta. Dejando aparte las desviaciones extremas de la presión de 0 2 el hematíe se acomoda perfectamente a este factor externo. Un sistema de procesos de adaptación regula tanto la hematopoyesis como el metabolismo celular o la disociación de 0 2 entre la Hb y los tejidos; un complejo enzimático protege de la oxidación a la membrana celular, al igual que otras estructuras lipoides o proteínicas del eritrocito protegen de la oxidación al hierro de la Hb. Pero los glóbulos rojos (GR) no están únicamente expuestos al medio gaseoso, sino también, indirectamente, a todos los demás componentes del espacio vital, como son el agua, la alimentación, la luz. Además de estos factores naturales, sustancias sintetizadas o aisladas por el químico resultan ser 48
venenos industriales o medicamentos cuyos efectos secundarios causan con gran frecuencia daño a los hematíes, ya se trate de elementos celulares normales o de elementos con una capacidad funcional reducida a consecuencia de un defecto genético. El amplio espectro de las influencias internas y provenientes del exterior no tiene una repercusión uniforme en el campo hematológico, sino que da lugar a una gama igualmente amplia de enfermedades que van desde las anemias por carencia, l as hemólisis agudas o crónicas, pasando por la formación de metahemoglobina y las anemias con corpúsculos de Heinz, hasta las alteraciones de la disociación del 0 2 las anemias aplásticas y las eritrocitosis. Los GR también poseen otras funciones como el transporte de dióxido de carbono desde los tejidos a los pulmones, mediante la anhidrasa carbónica, que es una enzima que se encuentra en gran cantidad en el eritrocito, y que acelera cientos de veces la rapidez en la reacción de CO 2 y agua, esto hace posible que el agua de la sangre reaccione con grandes cantidades de CO 2 pudiendo transportarlo en forma de ion bicarbonato. Por otro lado, la Hb es un excelente amortiguador ácido-básico (al igual que la mayor parte de las proteínas), de forma que los eritrocitos son responsables de la mayor parte del poder amortiguador de la sangre. El GR destaca por su alta capacidad de deformación. Si se hace una analogía, es comparable a una bolsa, pudiendo adoptar casi cualquier forma. Se debe recordar que el diámetro de los capilares fluctúa entre 3 a 10 micrómetros. La afinidad de la Hb por el 0 2 está modificada por tres cofactores: hidrogeniones, CO 2 y 2,3 DPG. El incremento de la concentración de estos tres factores produce desplazamiento hacia la derecha en la curva de disociación del 0 2. Otro factor que desvía la curva hacia la derecha o Izquierda es la temperatura, cuando la temperatura aumenta la curva se desvía hacia la derecha, es decir la Hb. entrega fácilmente el oxígeno a los tejidos, lo contrario es decir cuando la temperatura disminuye el O 2 se liga firmemente a la Hb. y por tanto no se entrega fácilmente este gas a los tejidos, por tanto la curva se desvía hacia la izquierda. Los valores normales: de Hemoglobina en el Ecuador varían notablemente desde el nivel del mar hasta las grandes alturas y estos valores son (en adultos mayores de 18 años): Mujeres: 14 ± 2 gr/dl (12 a 16 gr/dl)
Hematocrito (Hcto): 36 al 48%
Hombres: 16 ± 2 gr/dl (14 a 18 gr/dl)
Hcto: 42 al 54 %
En un trabajo de investigación llevado a cabo por médicos de la Facultad de Medicina de la PUCE en 2009 se obtuvo los siguientes valores de Hb por pisos climáticos en personas mayores de 18 años (en desviaciones estándar): Mujeres: 14,3 ± 1,3 gr. dl (12.7 a 15.6 gr/dl) 49
Hcto: 38.1 al 46.8%
Hombres: 14,9 ± 1.4 gr. dl (13.5 a 16.3 gr/dl)
Hcto: 40.5 al 48.9%
Tipos de hemoglobinas anormales adquiridas: Las más conocidas son tres: Metahemoglobina, sulfahemoglobina y carboxihemoglobina. Estos derivados de la hemoglobina provocan cianosis, debida a la mala oxigenación sanguínea, para que se presente este signo es necesario que la concentración de metahemoglobina sea mayor al 2%, de sulfahemoglobina más de 0,5 % y de carboxihemoglobina más del 5%. Metahemoglobina: es un derivado de la Hb en la cual el hierro ferroso (Fe ++) del grupo Heme se convierte en férrico (Fe +++), por esta razón no se combina con el oxígeno, en el ser humano la formación de metahemoglobina es un hecho normal, pero no más del 1,7%. Entre las causas más frecuentes para que se forme esta Hb, están el humo de tabaco, las enfermedades pulmonares crónicas, el déficit de hemoglobina reductasa, y drogas tales como fenacetina, acetanilida, las sulfas, los nitritos, los nitratos, los cloratos, anilinas, benzocaína, y el bismuto entre otros. Sulfahemoglobina: es un derivado de la Hb que se forma al incorporarse el radical sulfato a la molécula, es estable y no permite el transporte de oxígeno y por lo tanto hay hipoxia tisular. Entre las causas está la ingestión crónica de fenacetina, la inhalación de ácido sulfídrico y sulfonas. También se puede presentar en pacientes con trastorno intestinal crónico de diarrea-constipación, que se acompaña de dolor abdominal, cianosis, cefalea y mareos; se debe a la absorción de sulfuros intestinales se la conoce como cianosis enterógena. Carboxihemoglobina: resulta de la unión de la Hb con el monóxido de carbono (CO ), este gas resulta de la combustión incompleta de materiales orgánicos, la afinidad del CO por la hemoglobina es de más de 200 veces mayor que el oxígeno, de ahí que concentraciones tan bajas como el 0.1% producen intoxicación y por lo tanto cianosis de un color rojo cereza y puede provocar la muerte. Elementos que favorecen la eritropoyesis: Los elementos que favorecen la eritropoyesis son el Hierro, la vitamina B12 y el ácido fólico (vitamina B9). Hierro: Fuentes: el Fe es un elemento esencial para la vida y como tal debe ser aportado en la dieta diaria, en los alimentos existen dos tipos de hierro, el hemínico que se encuentra
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en los alimentos de origen animal (carne, pollo y pescado), cuya absorción puede fluctuar entre un 20 a 30%, dependiendo de la cantidad de hierro almacenada en el organismo; el hierro proveniente de las carnes especialmente de las rojas es el mejor que se absorbe. Y el no hemínico proveniente de los vegetales (leguminosas y vegetales verdes obscuros, cuya absorción va del 4 al 10%, dependiendo de los factores favorecedores e inhibidores de la absorción. El Fe total del organismo es de 4 a 6 gr. en el adulto.
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Requerimientos: El niño requiere mucha mayor cantidad de Fe proveniente de la alimentación que el adulto, no sólo a sus altas demandas por crecimiento sino que la eficiencia del reciclaje en el adulto es del 95%, requiriendo diariamente sólo un 5% de Fe, mientras que el niño el reciclaje es sólo de un 70% necesitando un aporte alimentario del 30%. En el niño las reservas de Fe adquiridas durante la gestación son suficientes solamente para los primeros 4 a 6 meses de vida. En el prematuro éstas reservas se agotan rápidamente, necesitando una dosis de 2 mg Kg día. Durante la gestación los requerimientos de Fe aumentan necesitando de 30 mg día, y una dieta bien balanceada apenas aporta 6 mg de fe por cada 1000 calorías, razón por la cual es necesaria la suplementación. Durante la adolescencia las necesidades de Fe son 15 a 20 mg día. En el adulto las necesidades diarias son de 10 mg día, las pérdidas diarias son de 1 mg (por heces). De los requerimientos antes indicados cabe señalar que apenas un 10% se absorbe. 52
La cantidad total de hierro corporal es de 5 a 6 g; aproximadamente 65% de éste se encuentra en la forma de hemoglobina. Alrededor de 4% en forma de mioglobina, 1% en varios compuestos de hem que promueven la oxidación intracelular, 0.1% en combinación con la proteína transferrina del plasma sanguíneo y 15 a 30% se almacena fundamentalmente en el hígado en forma de ferritina. Absorción: depende de: 1. De los depósitos de Fe en el organismo a menor depósito mayor absorción, 2. De las secreciones gástricas y del ácido clorhídrico que favorecen la absorción del mismo, 3. Trastornos de la mucosa entérica que pueden alterar la absorción como la enfermedad de Crohn, la aquilia gástrica, el síndrome de Dumping, el esprue tropical y no tropical, y en general los síndromes de mala absorción, 4. La biodisponibilidad que va a depender del tipo de Fe consumido hémico o no hémico : Factores que favorecen la absorción del Fe no hémico: Vitamina C, la carne de res, hígado de res, pollo y pescado. Factores desfavorecedores de la absorción del Fe no hémico: Fitatos: son los mayores inhibidores de la absorción del Fe, el ácido fítico se encuentra presente en las leguminosas (fríjol, lenteja, garbanzo, etc) y cereales (trigo, maíz, avena y cebada) y nueces. Tanis: presentes en el café y té, este último impide la absorción en un 50%. Fosfovitina: presente en la yema de huevo y en el EDTA etilenodiaminotetracético) que se usa en el procesamiento de enlatados.
(ácido
Polifenoles: presentes en el té, cocoa, espinacas y vinos rojos. Niveles altos de calcio, cobre, manganeso, plomo y cadmio disminuyen la absorción del Fe no hemínico, al competir por los sitios de absorción en la mucosa intestinal. Metabolismo del hierro: La importancia del hierro para la formación de hemoglobina, mioglobina y otras sustancias como los citocromos, citocromo-oxidasa, peroxidasa y catalasa, hace esencial comprender la forma en que el cuerpo utiliza dicho metal.
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Transporte y almacenamiento de hierro. El transporte, almacenamiento y metabolismo de hierro en el cuerpo se pueden explicar como sigue: cuando se absorbe hierro del intestino delgado, de inmediato se combina en el plasma sangu íneo con una betaglobulina, la apotransferrina , para formar transferrina , la cual circula en el plasma. El hierro se liga en forma laxa y en consecuencia puede ser liberado hacia cualquiera de las células tisulares, pero en especial a las del retículo endotelio y a los hepatocitos. En el citoplasma celular se combina con una proteína, la apoferritina , para formar ferritina. La apoferritina tiene un peso molecular de aproximadamente 460.000 kd; cantidades variables de radicales de hierro pueden combinarse con esta gran molécula, por lo tanto la ferritina puede contener una pequeña o una gran cantidad de hierro. El hierro que se almacena en la ferritina se denomina hierro de almacenamiento.
Cuando la cantidad de hierro del plasma cae a niveles bajos, se puede tomar hierro de la ferritina con facilidad para que la transferrina del plasma lo transporte a los sitios del cuerpo donde se necesita. Una característica única de la molécula de transferrina es que se liga con especial intensidad a receptores de las membranas celulares de los eritroblastos en la médula ósea. Después, junto con su hierro ligado, pasa al interior de los eritroblastos por medio del mecanismo de endocitosis. Allí la transferrina libera el hierro directamente a las mitocondrias en donde se sintetiza el hem. En las personas que no tienen cantidades adecuadas de transferrina en la sangre, la escases de transporte de hierro a 54
los eritroblastos puede causar anemia hipocrómica grave, es decir, un número menor de eritrocitos que contienen muy poca hemoglobina. Después que los eritrocitos completan su ciclo vital y se destruyen, las células del sistema monocito-macrófago fijan la hemoglobina que aquellos liberan. A continuación, el hierro libre se desprende y puede almacenarse en el fondo de ferritina o reutilizarse en la formación de hemoglobina. Pérdida diaria de hierro. El ser humano excreta 1 mg de hierro diario, fundamentalmente en las heces, orina y muy poco por el sudor. También se pierden cantidades adicionales de hierro en cualquier hemorragia; la menstruación aumenta la pérdida de hierro a un promedio diario de aproximadamente 2 miligramos. Regulación del hierro corporal total mediante la alteración de la velocidad de absorción. Cuando el cuerpo se satura de hierro, de modo que la apoferritina de todas las áreas de almacenamiento ya está combinada con el metal, disminuye de manera importante la tasa de absorción de hierro desde el aparato digestivo, la razón principal es la siguiente: cuando ya está saturada toda la apoferritina del cuerpo obstaculiza la liberación de hierro a los tejidos por parte de la transferrina del plasma. En consecuencia, la transferrina que normalmente permanece con solo un tercio de saturación de hierro, ahora se satura casi por completo y no puede aceptar hierro nuevo de las células de la mucosa intestinal. Hierro proveniente de la destrucción del eritrocito: Cuando Los eritrocitos normales salen de la médula ósea al sistema circulatorio tienen una sobrevida que promedia 120 días antes de su destrucción (de 100 a 120 días). Aunque los eritrocitos maduros no tienen núcleo, mitocondrias o retículo endoplásmico, sí poseen enzimas citoplásmicas capaces de metabolizar la glucosa y formar pequeñas cantidades de trifosfato de adenosina (ATP). El ATP contribuye a la preservación del eritrocito. No obstante, Los sistemas metabólicos del eritrocito se hacen menos activos con el tiempo y las células se tornan más y más frágiles. Cuando la membrana del eritrocito se hace frágil la célula se rompe a su paso por algún sitio estrecho de la circulación. Muchos eritrocitos se fragmentan en el bazo, donde se comprimen a su paso por la pulpa roja. Aquí los espacios que existen entre las trabéculas estructurales de la pulpa solo miden 3µ en comparación con los 8 µ de diámetro del eritrocito. Cuando el bazo se extirpa, el número de células anormales y células viejas que circulan en la sangre aumenta. Destrucción de hemoglobina. la hemoglobina que se libera de las células cuando éstas se destruyen es fagocitada casi de inmediato por macrófagos de muchas partes del 55
cuerpo, pero en especial del hígado (en las células de Kupffer), bazo y médula ósea. Durante los siguientes días u horas, los macrófagos liberan el hierro de la hemoglobina y éste regresa a la sangre para ser acarreado por la transferrina, ya sea a la médula ósea para la producción de nuevos eritrocitos o al hígado u otros tejidos para su almacenamiento en forma de ferritina. Los macrófagos convierten la porción porfirina de la molécula de hemoglobina, mediante una serie de pasos, en bilirrubina, un pigmento biliar que se libera hacia la sangre para que más tarde el hígado lo secrete hacia la bilis. Vitamina B12 (cianocobalamina) y ácido fólico Vitamina B9 Estas dos vitaminas son de especial importancia para la acción enzimática del intestino así como para la maduración final de los eritrocitos. Por lo tanto el ingreso adecuado de ambas son esenciales para la síntesis de DNA y cada una es necesaria, de distinto modo, para la formación del trifosfato de timidina, uno de los elementos esenciales del DNA. Por eso, la falta de cualquiera de ambas disminuye la producción de DNA y en consecuencia se produce una falla en la maduración y división nuclear. Además de que no pueden proliferar con rapidez, las células eritroblásticas de la médula ósea se hacen más grandes de lo normal y se convierten en los llamados megaloblastos; el eritrocito adulto que deriva de éstos posee una membrana deleznable y con frecuencia irregular, además de que es grande y oval en vez de tener la forma de disco bicóncavo normal. Estas células deficientemente formadas, después de entrar en la sangre circulante pueden acarrear oxígeno en condiciones normales, pero su fragilidad les acorta la vida alrededor de la mitad a un tercio de la normal. Por esto se dice que la deficiencia de la vitamina B12 o del ácido fólico provoca una falla de la maduración en el proceso de la eritropoyesis. El déficit de éstas vitaminas también produce alteración en leucocitos y en especial a los neutrófilos los cuales presentan hipersegmentación nuclear, los cuales tienen 5 o más lóbulos y tienen un tamaño mayor se les llama también macropolicitos. Falla de la maduración por absorción pobre de vitamina B12 anemia perniciosa:
Una causa común de falla de maduración es el impedimento para la absorción de la vitamina B12 del aparato digestivo. Con frecuencia, esto ocurre en la anemia perniciosa, enfermedad en que la anomalía básica es una mucosa gástrica atrófica, con limitaciones secretorias. Las células parietales de las glándulas gástricas secretan una glucoproteína llamada factor intrínseco que se combina con la vitamina B12 del alimento y permite que ésta sea absorbida por el intestino mediante el siguiente mecanismo: 1) el factor intrínseco se liga estrechamente con la vitamina B12. En este estado conjunto la vitamina B12 está protegida de la digestión por las enzimas digestivas. 56
2) en este estado conjunto con la vitamina B12, el factor intrínseco se liga a sitios receptores específicos de las membranas del borde en cepillo de las células mucosas en el íleon. 3) la vitamina B12 se transporta hacia la sangre durante las siguientes horas mediante el proceso de pinocitosis, el cual acarrea el factor intrínseco y la vitamina, juntos, a través de la membrana. Por lo tanto, la falta de factor intrínseco conduce a pérdida de gran cantidad de la vitamina debido tanto a la acción enzimática del intestino como la falla de absorción. Las anemias megaloblásticas son padecimientos caracterizados por anormalidades morfológicas en los elementos formes de la sangre y médula ósea; estas últimas son causadas por un impedimento en la síntesis de ácidos nucleicos debido a deficiencia de ácido fólico o de vitamina B12 o de ambas. El término megaloblásticas fue introducido por Ehriich en 1880 y se usó para describir a los eritroblastos observados en ese padecimiento. Sin embargo los avances en el conocimiento de la enfermedad se han realizado en el pr esente siglo. En 1926, Minot y Murphy comunicaron la curación de la anemia con dieta rica en hígado. En 1929, W. Castle y colaboradores describieron el factor intrínseco. L. Wills encontró el precursor del ácido fólico, que fue aislado en 1941 de las hojas de espinaca; fue hasta 1948 cuando G. Falker y L. Smith aislaron la vitamina B12 Metabolismo: la vitamina B12 y el folato participan en gran número de reacciones bioquímicas. Su papel esencial radica en la síntesis del ADN y ello explica por qué la deficiencia de una de ellas produce trastornos en la división o maduración celular de los tejidos que presentan constante renovación como son el tejido hemático y el epitelio. El tejido nervioso que no se halla en estado de proliferación, tiene necesidad de vitamina B12 dado que ésta se requiere para la síntesis de mielina. La vitamina B12 con un peso molecular de 1.355 Kd. está constituida asimétricamente alrededor del cobalto, de manera similar a como lo hace el hem alrededor del hierro.
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El cobalto tiene seis posiciones coordinadas, cuatro de ellas se unen a átomos de nitrógeno en un anillo tetrapirrólico planar. Debajo y casi perpendicular al plano del anillo un nucleótido bencimidazólico ocupa la quinta posición coordinada también en la unión nitrógeno, la sexta posición es iónica está ocupada por cianuro en la cianocobalamina. La forma activa de la vitamina se caracteriza por la presencia del grupo metilo o un grupo desoxiadenocílico, la absorción de la vitamina B12 depende de un mecanismo único que no es compartido por ningún otro elemento nutritivo, las células parietales del estómago producen una glucoproteína, conocida como el factor intrínseco (FI) que se fija de manera específica a la vitamina B12. El FI tiene un peso molecular de 44.000 y cada miligramo se une a 30.1 µg de vitamina B12; además se une al factor R que se produce en la saliva y en las células parietales del estómago, este factor protege a la vitamina B12 de la acción del jugo gástrico y enzimas digestivas. El déficit de FI, generalmente se presenta como una enfermedad auto inmune, en la cual se producen anticuerpos anti factor intrínseco de Castleman que ocurre en el 90% de los casos, y el 10% restante por parasitosis como la por tenia del pescado, en la aquilia y atrofia gástrica. La anemia megaloblástica por déficit de FI se le conoce con el nombre de anemia de Adisson Bermiere.
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El complejo FI + B12 viaja a lo largo de la luz del tubo digestivo, el FI protege a la vitamina de la acción de las enzimas digestivas. Llegan al íleon terminal y al ciego en donde existen receptores específicos colocados en la superficie de las microvellosidades y a pH mayor de 6.5 y en presencia de calcio y magnesio, la vitamina B12 penetra el interior de las células. Después de una pequeña dosis de 1 µg de vitamina B12 se absorbe 60 a 80% de la dosis administrada; la proporción absorbida disminuye cuando la cantidad de vitamina B12 presente en el intestino aumenta. Se absorben aproximadamente de 1 a 5 µg de la dosis ingerida con los alimentos. La vitamina B12 absorbida requiere de proteínas transportadoras para su distribución en el organismo, las transcobalaminas (TC) son glucoproteínas encargadas de esta función, la transcobalamina I (TCI) y la transcobalamina III (TCIII) se encuentran en el plasma; la transcobalamina II (TCII) difiere de las otras en que posee menos carbohidratos y ello permite incrementar su poder acoplador a la vitamina B12, y tener gran facilidad para desacoplarse de la vitamina en los tejidos. La TCI y la TCIII son sintetizadas por varios tejidos, principalmente los granulocitos. Y tienen como función ser reservorios de la vitamina B12. La TCI está normalmente saturada en 80 a 100% con cobalaminas, y representa la mayor parte de la vitamina B12 plasmática. La TCIII contiene poca o ninguna vitamina y contribuye a la capacidad sérica de la cobalamina no saturada, la ausencia congénita de TCI y TCIII tienen escaso significado clínico; en cambio, la ausencia de TCII induce anemia megaloblásticas. Fuentes y requerimientos de la Vitamina B12: la principal fuente de esta vitamina es la carne roja, las vísceras (Hígado), pescado, huevos y leche La vitamina B12 contenida en la dieta presenta concentraciones entre 5 y 30 µg y de esta cantidad se absorbe de 1 a 5 µg. El adulto tiene en su organismo de 3.000 a 5.000 59
µg y de ellos 1.000 a 3.000 están contenidos en el hígado. Los requerimientos diarios varían entre 0.6 y 1.2 ug en el adulto, la mujer en edad fértil necesita 1,5 a 2 µg y durante el embarazo de 2 a 3µg y se considera que las pérdidas diarias represen tan solo 0.1% de los depósitos totales. Es por ello que los pacientes con defectos de absorción de vitamina B12 gastrectomías o síndromes de malabsorción requieren muchos años (de 3 a 4 años) para que aparezca la anemia megaloblásticas; por otra parte es muy raro observar esta anemia en casos de desnutrición primaria, pero si es frecuente en los vegetarianos estrictos. Falla de maduración por déficit del ácido fólico o ácido pteroilmonoglutámico (anemia perniciode) El ácido fólico está constituido por el ácido ptérico en combinación con el ácido Lglutámico.
Casi todos los folatos (folia= hoja) de los alimentos (vegetales verdes, frutas, órganos parenquimatosos, algunos cereales) se encuentran en forma de poliglutamato y se deben desdoblar en el intestino hasta monoglutamato para que puedan ser absorbido. Esto se logra mediante una enzima del intestino (conjugasa), a nivel del yeyuno. Después de absorberse, el ácido fólico es reducido por la enzima dehidrofolato reductasa que adiciona dos pares de átomos de hidrógeno, resultando el ácido tetrahidrofólico (FH4) que es bioquímicamente activo, la dehidrofolato reductasa es inhibida por el metotrexato, fármaco antineoplásico. 60
Casi la totalidad del folato del plasma, se presenta bajo la forma de monoglutamato del FH4, pero una vez dentro de las células, de nuevo aumenta su tamaño molecular por la adición de múltiples residuos de ácido glutámico y se constituyen nuevamente poliglutamatos que reducidos forman la fuente principal de la actividad biológica de los folatos. Aunque la vitamina B12 y el folato participan como coenzimas activas en la síntesis de los ácidos nucleicos, su deficiencia se caracteriza por defecto en la síntesis del ADN y ello ocasiona disminución en la proliferación y maduración celulares, siendo los tejidos de mayor recambio los que sufren las consecuencias (sangre y epitelios) y, por tanto, son los tejidos afectados que causan los síntomas. Por otra parte el retraso en la síntesis del ADN da como resultado desequilibrio en el crecimiento celular, la síntesis de ADN permanece sin cambio lo que ocasiona que los componentes del citoplasma continúen en actividad. Así, la síntesis de hemoglobina aumenta a pesar del retraso en la división celular, lo que explica el asincronismo en la maduración núcleo/citoplasma y la macrocitosis que son tan características en la anemia megaloblástica.
El ácido fólico contenido en una dieta bien balanceada aporta de 500 a 700 µg, la cocción de los alimentos, principalmente la ebullición destruye esta vitamina termolábil. Como se mencionó anteriormente la principal fuente del ácido fólico son los vegetales de hojas verdes (espárragos, brócoli, lechuga y coles) y los alimentos de origen animal el hígado y los riñones. Las reservas de folato en el organismo se localizan en hígado y otros tejidos pero en escasa cantidad, de manera que una dieta 61
carente de folatos ocasiona en tres a cuatro meses la deficiencia de la vitamina. Los requerimientos diarios varían entre 50 y 200 µg pero en algunos estados como el embarazo las necesidades pueden ser mucho mayores ( 600 µg) . Experimentalmente se aprecia que una dieta carente en folato produce de manera escalonada: 1) bajos niveles séricos de folato; 2) aparición de neutrófilos polisegmentados; 3) reducción de folato intraeritrocítrico 4) excreción de ácido formiminoglutámico (FIGLU) después de una carga de histidina 5) macrocitosis; 6) médula ósea con maduración megaloblástica, y 7) anemia que aparece después de tres a cuatro meses de la de privación de los folatos. El cuadro clínico de la anemia megaloblástica se caracteriza por palidez, astenia, hipodinamia, pérdida de peso, diarreas, vómitos, ictericia, glositis atrófica, signos neurológicos: parestesias, disminución de la sensibilidad vibratoria, demencia. Anemia, leucopenia, trombocitopenia y aumento de la deshidrogenasa láctica.
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2. Circulación de los eritrocitos: Vaso sanguíneo El vaso sanguíneo es una estructura hueca y tubular que conduce la sangre impulsada por la acción del corazón. Tipos de vasos sanguíneos Los vasos sanguíneos se clasifican en tres grupos: Arterias: las arterias son las encargadas de llevar la sangre desde el corazón a los órganos, transportando el oxígeno (excepto en las arterias pulmonares, donde transporta sangre con dióxido de carbono) y los nutrientes. Esta sangre se denomina arterial u oxigenada en la circulación mayor y tiene un color rojo intenso. Tienen las paredes gruesas y ligeramente elásticas, pues soportan mucha presión. Venas: llevan la sangre desde los órganos y los tejidos hasta el corazón y desde éste a los pulmones, donde se intercambia el dióxido de carbono con el oxígeno del aire inspirado, (excepto en las venas pulmonares, donde se transporta sangre oxigenada). Esta sangre se llama venosa y es de color más oscuro. Poseen válvulas unidireccionales que impiden el retroceso de la sangre. Capilares: tienen su origen en la división progresiva de las arterias en ramas cada vez más pequeñas hasta llegar a los vasos capilares, que poseen finísimas paredes, y a través de los cuales pasan las células sanguíneas, al igual que los gases respiratorios, los nutrientes y el resto de las sustancias que transporta la sangre. Estructura de los vasos sanguíneos La estructura del sistema cardiovascular es repetitivo y consiste en la disposición concéntrica de tres capas de diferentes variedades de los cuatro tejidos básicos, que son las siguientes: Túnica íntima: es la capa interna, formada por un endotelio, su 63
lámina basal y tejido conectivo subendotelial laxo. Está encargada del contacto con el medio interno. Túnica media: es una capa formada por capas concéntricas de células musculares lisas entre las cuales se interponen cantidades variables de elastina, fibras reticulares y proteoglicanos, que en las arterias está bastante más desarrollada que en las venas, y que prácticamente no existe en los capilares. Fibras de colágeno y fibras elásticas. Varía de espesor desde relativamente fino en la mayor parte del sistema arterial hasta bastante grueso en las vénulas y venas, donde representa el principal componente de la pared del vaso. Por la túnica adventicia circulan los propios vasos sanguíneos, llamados vasa vasorum que irrigan a los vasos sanguíneos de gran calibre como la arteria aorta. La estructura de la pared de los vasos del aparato circulatorio es diferente según su función: Las arterias son los vasos que tienen la pared más gruesa, formada por tres capas: una interior o íntima, formada por el tejido denominado endotelio, una intermedia, con muchas células de músculo liso y fibras elásticas, y una exterior o adventicia, con fibras de colágeno y elástica. La arteria más grande del organismo, la arteria aorta, puede llegar a medir hasta 2,5 cm de anchura en una persona adulta, y esa pared le permite resistir las presiones que genera cada latido del corazón. Las venas tienen en sus paredes las mismas capas que las arterias, pero mucho más finas, sobre todo la capa muscular, ya que debe llevar la sangre que vuelve al corazón a una presión más baja. A lo largo de su recorrido, sobre todo en las extremidades inferiores, tienen válvulas que impiden el retroceso de la sangre. Las dos venas más grandes del organismo son las venas cavas, la superior, procedente de la cabeza y la parte superior del cuerpo, y la inferior, procedente de la parte inferior del 64
cuerpo. Pueden llegar a medir hasta 25 mm de anchura, aunque con unas paredes mucho más finas que las de la arteria aorta. Los vasos capilares son los más finos y su pared está formada sólo por una capa de células endoteliales. Los capilares comunican las ramificaciones terminales de las arterias, denominadas arteriolas, con las primeras ramificaciones que darán lugar a las venas, llamadas vénulas. El diámetro de los capilares permite justo el paso de las células sanguíneas alineadas (fila india). En tabla siguiente se hace un resumen de las características estructurales y funciones de los vasos sanguíneos. Vasos Sanguíneos
Características Estructurales
Funciones
Capilares
5 – 10 um de Diámetro. Luz de célula endotelial simple. Membrana basal. Sin células musculares lisas. Sin fibras de colágeno. Sin fibras elásticas.
- No tienen función hemostática excepto las células endoteliales. - Intercambio de nutrientes, oxígeno y productos de desecho.
Vénulas
20 – 200 um de Diámetro. Membrana basal. Pocas células musculares lisas. Pocos fibroblastos. El componente primario es una capa delgada de colágeno y matriz extracelular. Sin fibras elásticas.
- Sitio principal de actividad hemostática después de lesión traumática. - Intercambio de nutrientes, oxígeno y productos de desecho. - Funciones hemostáticas de las células endoteliales.
Arteriolas
20 – 200 um de Diámetro. Membrana basal. Componente primario son células musculares lisas. Fibroblastos. Pared más gruesa de colágeno y matriz extracelular. Pocas fibras elásticas.
-Sitio de actividad hemostática subsecuente a lesión traumática. - Regula la presión sanguínea mediante el cambio de diámetro. - Funciones hemostáticas de las células endoteliales.
Los vasos linfáticos se originan en los capilares linfáticos, situados en los mismos territorios que los capilares sanguíneos, luego se van agrupando para formar vasos más gruesos, que tienen paredes ricas en tejido conectivo y válvulas en su interior para evitar el reflujo del líquido linfático y, por último, se reúnen en dos grandes conductos denominados troncos linfáticos, que son el canal torácico y la gran vena torácica. En el trayecto de los vasos linfáticos existen con frecuencia abultamientos que reciben el nombre de ganglios linfáticos. 65
La ramificación de los vasos de los vasos sanguíneos es Aorta-Arteria-Arteriola Capilares-Vénula-Venas-Vena Cava y repitiendo la circulación sistemática. Flujo Sanguíneo Se considera como flujo sanguíneo la cantidad de sangre que a traviesa por un punto dado de la circulación en un periodo de tiempo determinado. Se mide en ml/min. Flujo sanguíneo normal de un adulto en reposo es de 5000 ml/min, cantidad que se considera igual al gasto cardiaco. Velocidad del flujo Sanguíneo En un adulto en condiciones normales es de 100 ml/s. Es igual a la velocidad de la sangre que bombea el corazón (gasto cardiaco). Mecanismo de Control de flujo sanguíneo en los tejidos es de corto y de largo plazo: Control a corto plazo: Se consigue con cambios rápidos de la vasodilatación o vasoconstricción local de las arteriolas, metarteriolas y esfínteres capilares, que se producen en segundos o minutos para proporcionar con gran rapidez el mantenimiento del flujo sanguíneo en los tejidos. Control a largo plazo: Cambios controlados lentos del flujo en un periodo de días, semanas, o incluso meses, proporcionan un mejor control del flujo en proporción a las necesidades de los tejidos. En el cuadro siguiente se determina los diferentes flujos sanguíneos en los tejidos y órganos en condiciones basales: Órgano
Porcentaje
Militros/minuto
ml/min/100 gr.
Cerebro
14
700
50
Corazón
4
200
70
Bronquios
2
100
25
Riñones
22
1100
360
66
Hígado
27
1350
95
Músculos
15
750
4
Huesos
5
250
3
Piel en el frío
6
300
3
Glándula Tiroides
1
50
160
Suprarrenales
0,5
25
300
Otros Tejidos
3.5
175
0,3
Total
100%
5000 ml/min
Resistencia: Es el impedimento al flujo sanguíneo en un vaso sanguíneo. Se calcula a partir de las determinaciones del flujo sanguíneo y de la diferencia de presiones entre dos puntos del vaso. 1 mmHg X 1ml/s = 1 (PRU). Flujo Laminar de la Sangre: El flujo que circula en un solo sentido. Cuando el flujo sanguíneo se mantiene en equilibrio a través de un vaso sanguíneo largo y liso, (flujo aerodinámico), mantiene cada capa de sangre a la misma distancia de la pared del vaso Perfil parabólico durante en flujo laminar: La velocidad de flujo en el centro del vaso es mayor que la velocidad cerca de los bordes exteriores.
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El líquido adyacente a la pared del vaso apenas se mueve, la que está algo alejada del centro del vaso se ha desplazado una distancia pequeña, mientras la que está en el centro se ha desplazado una distancia mucho mayor. Causas: Las moléculas de líquido que tocan la pared apenas se mueven por su adherencia y resistencia de la pared del vaso. Existen muchas capas de moléculas deslizantes entre la zona central del vaso, cada capa que se sitúa más hacia el centro fluye progresivamente con más rapidez que las capas más externas.
Flujo turbulento: Flujo sanguíneo que atraviesa el vaso en forma transversal y también longitudinal, que forma espirales denominados corrientes en torbellino. Cuando hay corrientes en torbellino el flujo sanguíneo encuentra una resistencia mayor que en el flujo laminar. Es inversamente proporcional a la viscosidad de la sangre. 68
Causas: Se produce el flujo turbulento cuando la velocidad de flujo es demasiado grande, cuando atraviesa una obstrucción en un vaso y cuando la sangre pasa sobre una superficie rugosa.
Viscosidad Sanguínea: La sangre es tres veces más viscosa que el agua, por lo tanto es más pesada y espesa que el agua, lo que determina que la velocidad de flujo sea menor. Causas: La viscosidad sanguínea está determinada por la cantidad de elementos figurados de la sangre: eritrocitos, glóbulos rojos y plaquetas, cuya concentración normal es del 45% (hematocrito). Cuando por alguna razón aumenta el número de éstas células aumentará también la viscosidad sanguínea. Depende también de la concentración de proteínas plasmáticas y en los síndromes de hipervicosidad, como en las leucemias, mieloma múltiple, macroglobulinemia de Waldenström, etc. Respiración Introducción: El aire es una mezcla de gases entre los cuales se encuentran principalmente el nitrógeno (78,62%), el oxígeno (20,84%), el dióxido de carbono (0,04%) y el agua (0,50%). Sin embargo, es el oxígeno el que despierta más pasión, no sólo porque es indispensable para la vida al ser el aceptor final de la cadena respiratoria, sino tambi én porque se ha vinculado en una serie de procesos patológicos denominados en conjunto estrés oxidativo. Fisiología del Transporte de Oxígeno: La difusión del oxígeno a los tejidos es posible gracias a una cascada de gradiente de presión, desde el aire ambiental hasta la 69
mitocondria. Por ejemplo, a nivel del mar la presión barométrica es de 760 mmHg y la presión parcial de oxígeno (PO 2) a la inspiración es de 160 mmHg, considerando que el aire que respiramos contiene un 20,84 % de oxígeno. A su paso por las vías respiratorias, el aire se entibia y humedece; y de este modo, por la influencia de la presión de vapor de agua a nivel alveolar la PO2 disminuye a un valor de 110 mmHg aproximadamente. A continuación, por el efecto de la PCO2 y de la difusión a través de la membrana alveolo capilar, la PO2 en los capilares pulmonares es de 100 mmHg y al llegar a la aurícula izquierda se reduce a 95 mmHg a causa del cortocircuito anatómico. En la sangre que se transporta a los tejidos dicha presión es de 90 mmHg y en los capilares es de 40 mmHg. Se cree que la PO2 intersticial es de 10-20 mmHg, que a nivel de la membrana celular es de 10 mmHg y en la mitocondria oscila entre 1 y 5 mmHg. Cuando el oxígeno difunde a través de la membrana alveolo capilar, el 97% se une a la hemoglobina y el 3% restante permanece disuelto en el plasma. La hemoglobina consiste en cuatro cadenas polipeptídicas y cuatro grupos hem; es un dímero de dímeros con dos cadenas de la familia alfa y dos cadenas de la familia beta. Las cuatro cadenas son mantenidas juntas por atracciones no covalentes. Cada cadena contiene ungrupo hem que se une al oxígeno. Cualquier molécula de este tipo debe ser capaz de unir O2 , no permitirle que oxide ninguna otra sustancia (lo que reduciría el O2), y luego liberar el O2 en función de la demanda. Lo anterior se logra gracias a determinados metales de transición, en sus estados de oxidación más bajos, como por ejemplo, el Fe 2+ y el Cu 2+ que tienen una fuerte tendencia a unir oxígeno. La razón fundamental de la existencia de proteínas que transportan oxígeno, además de los aspectos de solubilidad de dicho gas, es la protecci ón de que el metal que une al oxígeno no sufra una oxidación irreversible, permitiéndose que se produzca el primer paso de una oxidación, o sea, la unión al oxígeno, pero se bloquea el paso final que es la oxidación completa. Una proteína transportadora de oxígeno ideal debería estar casi saturada a 100 mmHg e instaurada a aproximadamente 20-40 mmHg. Entre las distintas cadenas laterales de los residuos de amino ácidos en la hemoglobina existen interacciones salinas, enlaces de hidrógeno e interacciones hidrofóbicas para estabilizar la determinada estructura cuaternaria. Estas interacciones son las que permiten cambios moleculares en la estructura de la proteína cuando por ejemplo ocurre un incremento de hidrogeniones, óxido nítrico, monóxido de carbono o cuando varía la concentración plasmática de 2,3 DPG y que por ende influyen en la curva de disociación de la oxihemoglobina. Es por esta razón que dicha curva posee una forma sigmoidea, o sea, que la pérdida de algunos oxígenos de la proteína facilita el que esta 70
pierda más y viceversa, hecho que se logra por la intervención entre las distintas cadenas polipeptídicas de la hemoglobina En el sentido inverso, cuando se produce CO2 producto del metabolismo celular, este CO2 ingresa a los hematíes y reacciona con el agua y este proceso se aligera gracias a la enzima anhidrasa carbónica (AC), dando como resultados bicarbonato e hidrogeniones. Estos últimos iones reducen el pH de los eritrocitos, lo cual produce una reducción de la afinidad de la Hb por el oxígeno, que a su vez permite una liberación aún más eficaz del oxígeno por parte de la hemoglobina. Lo anterior se ha denominado efecto Bohr y se describe de la siguiente manera: de la fórmula anterior, se desprende que si ubicamos esta reacción en los pulmones, el exceso de oxígeno la desplazará hacia la izquierda, liberando H+. Estos H+ reaccionan con el HCO-3 y forman CO2 y agua como se explicó anteriormente, lo cual libera CO2 que posteriormente se expulsará por los pulmones. Pero, ¿por qué si también se forman iones HCO3- el pH de los hematíes disminuye?. Parte de la respuesta está en que estos iones son intercambiados con iones Cloruro y se exportan fuera del hematíe; además parte del bicarbonato que permanece dentro del eritrocito reacciona con los grupos amino N-terminales de la hemoglobina para formar carbamatos, mediante una reacción denominada carbamación: como se aprecia, esta reacción introduce un grupo con carga negativa en el N-terminal de las cadenas, que estabiliza la formación de puentes salinos entre las cadenas ɣ. El proceso ocurre en viceversa en los pulmones, expulsando el CO2. La cantidad de oxígeno transportado a los tejidos periféricos es el producto del contenido de oxígeno en sangre arterial por el gasto cardíaco (GC), es decir, de 1000 ml/min o de 600 ml/min/m2 aproximadamente. A su vez, el contenido de oxígeno es la suma del oxígeno unido a la hemoglobina más el oxígeno disuelto en sangre. Para realizar este cálculo, es necesario recordar que cada gramo de Hb se une a 1.34 ml de oxígeno, por lo tanto, si la Hb normal es de 15 g/dl y esta se encuentra saturada al 100%, la cantidad de oxígeno unido a la hemoglobina es de 20.4 mg/dl. Por otro lado, el coeficiente de solubilidad del oxígeno es de 0.0031 ml/mm Hg/dL, y por consiguiente, la cantidad de oxígeno disuelto en 1 dL de sangre con una PO2 de 100 mm Hg es de 0.3 ml, por lo que el contenido de oxígeno en la sangre arterial es de 20.7 ml/dL. Utilizando el mismo cálculo, el contenido para la sangre venosa es de aproximadamente 16 ml/dL, por lo que la diferencia arterio-venosa de oxígeno (DavO2) es de 4.7 ml/dL. Un concepto importante a destacar es que la PO2 y la saturación son las mismas para la sangre anémica arterial y venosa, incluso cuando existe una intensa disminución del contenido del oxígeno. 71
Al analizar el transporte de oxígeno (DO2) y el consumo (VO2 ) calculado versus el medido, hay que mencionar que hay diferencias importantes. Por ejemplo, el VO2 calculado puede variar en un 15% mientras la medida en un 5%. Normalmente, existe una relación entre el DO2 y el VO2 de 5:1 y ante cualquier variación de componentes del transporte de oxígeno (Hb, Sat, PO2 , índice cardíaco), los otros tienden a modificarse para de esta forma compensar el cambio en dicha variable y mantener constante el DO2 . Por ejemplo, en un paciente anémico agudo, aumenta el GC hasta que el DO2 se restablece. Cuando la anemia es crónica, no sólo aumenta el GC, sino también el número de hematíes, como consecuencia de la estimulación de la eritropoyetina. Sin embargo, cuando es el gasto cardíaco el que ha alterado la relación DO2 /VO2 de forma aguda, el parámetro que se autorregula para mantener dicha relación es el VO2, es decir, se extrae una cantidad relativamente mayor de oxígeno de la sangre circulante, con lo cual se incrementa la la demanda (DavO2) . Un cambio primario del DO2 no va seguido de ningún cambio del VO2 . Es evidente que el VO2 no puede superar el DO2 y si el DO2 es menor que el VO2 , el VO2 llegaría a ser dependiente del suministro. En teoría esto ocurriría cuando el cociente fuera inferior a 1:1. No obstante, se produce una dependencia del suministro de oxígeno cuando el DO2 disminuye por debajo del doble del VO2 (2:1). La cantidad de oxígeno extraído del DO2 es un 20% y el 80% restante en realidad se encuentra presente en la sangre venosa de retorno al corazón; por lo tanto, la saturación de sangre venosa (SvO2 ) es del 80%. De lo anterior se deduce que cuando la SvO2 es del 80%, el cociente DO2 /VO2 se encuentra en su estado 5:1. Una SvO2 del 50% corresponde a una relación 2:1 (siempre que la sangre arterial esté saturada al 100%). Ahora, si la SaO2 es del 80% y la SvO2 es del 64%, entonces el cociente es de 5:1. La SvO2 puede estar elevada en tejidos que han estado hipoperfundidos, como por ej. durante la circulación extracorpórea en la cirugía de corazón. Cabe resaltar que en ciertos procesos clínicos, como en la sepsis, la curva DO2 /VO2 se desvía hacia la derecha y el cociente crítico DO2 /VO2 podrían acercarse a 3:1 más que a 2:1, lo cual podría deberse a problemas de difusión desde los capilares a las mitocondrias o a las anomalías en la cadena respiratoria. 72
Hematosis: no es sino el intercambio gaseoso de oxígeno desde el aire que respiramos hacia los glóbulos rojos por intermedio de los alveolos (a) y la entrega de bióxido de carbono desde los tejidos (b), (producto del metabolismo) por intermedio de los eritrocitos y que será eliminado al medio ambiente a través de los pulmones (ver respiración). Una adecuada hematosis depende de los siguientes factores: 1. Adecuada presión parcial del O 2 alveolar y del CO 2 tisular,, si la pO2 es adecuada o está aumentada la hematosis se realiza adecuadamente, lo contrario provoca alteración en el intercambio gaseoso. 2. Integridad anatómica y funcional de la membrana alveolo capilar, la cual debe tener un grosor de 0,5 a 0,6 µ., y la superficie de intercambio total de alrededor de 70 m 2, lo que permite que gran cantidad de sangre (100 ml) participe al mismo tiempo en el intercambio de gases en un solo momento. 3. Presencia de surfactante y la sustancia tenso activa El surfactante es producido en los neumocitos tipo II del alvéolo. Es ensamblado y almacenado en los cuerpos lamelares y éstos son transportados por exocitosis a la capa líquida del alvéolo y forma la estructura llamada mielina tubular, que es la principal fuente de la monocapa, que permite que los grupos acil-grasos hidrofóbicos de los fosfolípidos se extiendan hacia el aire mientras que las cabezas polares hidrofílicas lo hagan hacia el agua. Esta monocapa de surfactante disminuye la tensión superficial en la interfaz aire-líquido reemplazando el agua en la superficie. Los fosfolípidos desde la monocapa pueden reentrar al neumocito tipo II por endocitosis y formar cuerpos multivesiculares, los que son reciclados por la incorporación rápida a los cuerpos lamelares o degradados en los lisosomas. El surfactante reduce en forma significativa la tensión superficial dentro del alvéolo pulmonar, previniendo el colapso del mismo durante la espiración. Consiste en un 80% de fosfolípidos, 8% de lípidos neutrales y 12% de proteínas. La clase predominante de fosfolípidos es la dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC) además de fosfatidilcolina insaturada, fosfatidilglicerol y fosfatidilinositol. De todos éstos, la DPPC, por sí sola, tiene las propiedades de reducir la tensión superficial alveolar, pero requiere de
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las proteínas de surfactante y otros lípidos para facilitar su adsorción en la interfase aire-líquido.
Curva de Disociación En el capítulo sobre las funciones de la Hb. ya se trató sobre la curva de disociación de esta molécula, en resumen esta curva no es sino la facilidad o no de la entrega de oxígeno a los tejidos por parte de la hemoglobina. Depende de los siguientes factores: De la presión parcial del O 2, cuando mayor es la presión más intensa es la unión del oxígeno a la hemoglobina, por lo tanto la entrega de este gas a los tejidos disminuye desviándose la curva hacia la izquierda. La disminución de la PO 2 desvía la curva hacia la derecha. El aumento del 2-3 DPG (que se produce en la vía de Rappaport), desvía la curva hacia la derecha, y su disminución desvía la curva hacia la izquierda. El aumento de la temperatura desvía la curva hacia la derecha, y la disminución desvía la curva hacia la izquierda. Ver los gráficos respectivos en el capítulo de la hemoglobina.
4. Índices Hematemétricos La cifra normal de hematíes en los adultos varía entre 5´000.000 ± 700.000 por mm 3. Sin embargo, para valorar los estados de anemia o de poliglobulia resulta de mayor utilidad la determinación de la concentración de Hb (16 ± 2 g/dL en el varón y 14 ± 2 g/dL en la mujer) o el valor hematócrito (42 a 54% en el hombre y de 36 a 48 % en la mujer). Este último parámetro resulta extremadamente útil, puesto que su determinación es muy sencilla y rápida, y proporciona información sobre el estado de la masa globular sanguínea. El hematócrito desciende en las anemias y en los estados de hemodilución y aumenta en las poliglobulias, así como cuando existe hemoconcentración (deshidratación). Los reticulocitos son hematíes jóvenes recién salidos de la médula ósea y que todavía conservan algunas organelas citoplasmáticas, como las mitocondrias, los ribosomas y restos del aparato de Golgi. Su número en sangre periférica oscila entre 0,5 y 1,5% de los hematíes maduros o, en cifras absolutas, 25-75 X 10 a la 9/L. Dado que la cifra de reticulocitos puede estar aumentada por un incremento real en su número o como consecuencia de un descenso de los hematíes maduros, en los casos de anemia es preferible corregir la cifra de reticulocitos mediante la siguiente fórmula: Hcto paciente Reticulocitos Corregidos (RC) = Porcentaje de reticulocitos(%) X --------------------Hcto normal
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Si el índice es mayor o igual de 2 indica aumento de actividad eritropoyética medular (anemia regenerativa), mientras que un RC es menor de 2 indica escasa actividad eritropoyética (anemia arregenerativa). Índice de producción reticulocitaria (IPR): El Índice de maduración de reticulocitos (IMR) o Índice de producción reticulocitaria (IPR) es una corrección adicional que considera el estímulo eritrocitario compensador que se produce en caso de anemias intensas. En estos casos el número de reticulocitos en sangre periférica es superior al que corresponde al grado de regeneración eritroblástica, debido a que la anemia provoca un estímulo eritropoyético adicional que facilita una salida precoz de reticulocitos desde la médula a la sangre y un acortamiento de su período de maduración intramedular y un aumento del período de maduración periférica Este fenómeno conocido como “desviación reticulocitaria” o shift se caracteriza por la presencia de macrocitos policromatófilos. El período de maduración reticulocitario es un factor que se mide en días y está en relación inversa al hematocrito. IPR= % de Reticulocitos (Hcto Paciente/45)/para el *factor) Esta corrección consiste en dividir el valor de reticulocitos corregidos por dicho factor dado en días que depende del tiempo de maduración: *Factor = 1.0 si el hematocrito es de 45% Factor = 1.5 si el hematocrito es de 35% Factor = 2.0 si el hematocrito es de 25% Factor = 3.0 si el hematocrito es de 15% Si el índice es mayor o igual de 3 indica aumento de actividad eritropoyética medular (anemia regenerativa), mientras que un IMR menor de 2 indica escasa actividad eritropoyética (anemia arregenerativa). Volumen corpuscular medio: El volumen corpuscular medio (VCM) (VN= 83-97 fl). Corresponde a la masa o volumen medio de los eritrocitos, se calcula mediante la fórmula siguiente: Hcto X 10 VCM= -------------------= fentolitros (fl) N° de hematíes El valor normal de este índice es de 90 ± 7 fentolitros (fL), este índice eritrocitario permite clasificar las anemias en macrocíticas (VCM superior a 97 fL), normocíticas (VCM entre 83 y 97 fL) o microcíticas (VCM inferior a 83 fL). La coexistencia de hematíes de diferentes tamaños se denomina anisocitosis. Conviene saber que el VCM no permanece constante a lo largo de la vida. En efecto, en el recién nacido el VCM es 75
de unos 90 fL. Inmediatamente después desciende hasta alrededor de 80 fL para ascender y alcanzar los valores definitivos del adulto en la adolescencia. Hemoglobina corpuscular media: La hemoglobina corpuscular media (HCM) expresa el contenido hemoglobínico promedio de cada hematíe, que se calcula mediante la siguiente fórmula: Hemoglobina X 10 HCM= HCM= ----------------------------= picogramos (pg) N° de hematíes Valores normales 29 ± 2 picogramos (pg). A los hematíes con una HCM de menos 27 pg se los denomina hipocrómicos, hipocrómicos, a los que están entre 27 y 31 pg normocrómicos y aquellos que están sobre 31 pg se les llama hipercrómicos. Concentración corpuscular media de Hemoglobina: La concentración corpuscular corpuscular media de Hemoglobina (CCMH) es un índice que expresa la concentración de Hemoglobina de cada hematíe, y se calcula mediante la siguiente fórmula:
Hb X 100 CCMH= ------------------------------------------------- = g/dl Hematocrito (%) Valores normales: 34±2 g/dl. A los hematíes con una CCMH de menos 32 gr. se los denomina hipocrómicos, hipocrómicos, a los que están están entre 32 32 y 36 gr. normocrómicos y aquellos que están sobre 36 gr. se les llama hipercrómicos (muy raros, pero se ve en la anemia megaloblástica). Ejemplos: Anemia normocítica normocrómica. normocrómica. Generalmente se debe a hemorragias agudas, anemias hemolíticas, aplasia medular e infiltración neoplásica de la médula. Anemia microcítica hipocrómica. hipocrómica. Se ve en la anemia ferropénica, talasemias, enfermedades crónicas y en la anemia sideroblástica. Anemias macrocíticas. macrocíticas. Es propia de las anemias megaloblásticas (por déficit de vitamina B12, ácido fólico (B9) o de Factor intrínseco), alcoholismo crónico, hepatopatías crónicas, hipotiroidismo y se caracteriza por la presencia de reticulocitosis. Debido a que casi siempre que aumenta el contenido hemoglobínico del hematíe (HCM) se debe a un aumento de su volumen (VCM) (es decir, a mayor continente mayor contenido), la CCMH permanece normal. Es por este motivo que resulta 76
inapropiado hablar de hematíes hipercrómicos. Excepto en situaciones muy concretas, como la esferocitosis hereditaria y la hemoglobinopatía C, la CCMH rara vez supera los 36 g/dL, valor que está próximo al del límite superior de la solubilidad de la Hb., mayores concentraciones harían que ésta cristalizara. El diámetro del hematíe adulto normal es de 7,5 a 8 µ (normocito). Cuando supera este este valor promedio, se denomina macrocito. Con el uso generalizado actual de los autoanalizadores en hematología, la macrocitosis se valora por el aumento del VCM. Sin embargo, nunca hay que olvidar la observación en el microscopio de la morfología eritrocitaria, ya que la simple valoración del VCM como indicativo de anemia macrocítica puede enmascarar la existencia de una reticulocitosis (p. ej., en las anemias hemolíticas), la cual puede elevar el VCM sin que propiamente pueda hablarse de anemia macrocítica. macrocítica. También También son causa de macrocitosis el alcoholismo y las hepatopatías (sobre todo la ictericia obstructiva), las anemias megaloblásticas, las enfermedades pulmonares crónicas, algunas anemias refractarias, las neoplasias (debido al efecto competitivo de algunos fármacos empleados en la quimioterapia anticancerosa con los factores madurativos eritrocitarios), el tabaquismo y la toma de anovulatorios. En las anemias megaloblásticas (anemia perniciosa) aparecen hematíes de gran tamaño con elevado contenido hemoglobínico (megalocitos). En algunas ocasiones el empleo de aparatos automáticos puede detectar falsas macrocitosis. En el caso de los pacientes con crioaglutininas tiene lugar la aglutinación de los hematíes que determina elevaciones del VCM con descenso paradójico de la cifra de aquéllos. En estas situaciones basta mantener la muestra de sangre en la estufa a 37 oC y volver a pasarla por el autoanalizador para que la falsa macrocitosis desaparezca. Velocidad de sedimentación globular Los valores normales de velocidad de sedimentación globular (VSG) oscilan entre 0 y 13 mm en la primera hora en el varón y entre 0 y 20 mm en la mujer, y su principal característica es su inespecificidad. Hay que ser cauteloso al valorar incrementos moderados de la VSG, especialmente en los ancianos, ya que en ellos este parámetro tiende a aumentar sin que esto indique necesariamente la existencia de enfermedad. El incremento de la VSG está en relación directa con la rapidez con la que los hematíes se agregan y sedimentan. Este fenómeno depende de varios factores, como la disminución del VCM o del número de hematíes, así como de su forma y del aumento de fibrinógeno y de ciertas globulinas plasmáticas. Fisiológicamente, las únicas situaciones en que la VSG aumenta son la menstruación y el embarazo. Son muchos los procesos patológicos que se acompañan de un incremento de la VSG. Así, puede hallarse elevada en las infecciones agudas y crónicas, la polimialgia reumática, las colagenosis y las neoplasias. Las enfermedades hematológicas que causan un mayor aumento de la VSG son las disglobulinemias (mieloma múltiple y macroglobulinemia de Waldenström), los linfomas (en especial la enfermedad de Hodgkin) y las leucemias. Las anemias también provocan aumentos de la VSG, mientras que las poliglobulias la disminuyen. A pesar de la inespecifici in especificidad dad de esta prueba, ningún ningú n individuo puede considerarse sano si tiene la VSG claramente elevada, lo cual obliga a buscar la causa de este incremento. Por el contrario, la normalidad de este parámetro no excluye la posible existencia de enfermedad. La VSG resulta muy útil en el control evolutivo de las enfermedades, de 77
manera que mientras se mantenga alterada se considerará que el proceso no está totalmente curado. Alteraciones morfológicas de los hematíes Los hematíes pueden cambiar de forma en determinadas situaciones patológicas. La coexistencia de hematíes con formas distintas a las normales se denomina poiquilocitosis, poiquilocitosis, término excesivamente genérico que sólo da idea de la existencia de un cambio de la morfología normal de los hematíes. Las alteraciones de la forma del hematíe pueden ser muy variadas y su observación al microscopio óptico puede poner sobre la pista de determinadas enfermedades. En efecto, la aparición de hematíes de forma forma esférica, esférica, sin la característica zona clara central y de color más oscuro, debe hacer pensar en una esferocitosis hereditaria o hereditaria o en determinadas anemias hemolíticas de origen autoinmune.
Esferocitos (señalados con las flechas)
Ovalocitos o eliptocitos
La presencia de de ovalocitos o eliptocitos eliptocitos puede indicar la posible existencia de un proceso hereditario (eliptocitosis ( eliptocitosis), ), aunque otros procesos más comunes, como la anemia ferropénica, la anemia megaloblástica y algunos síndromes s índromes mieloproliferativos crónicos, pueden cursar con eliptocitos en sangre periférica. Los estomatocitos estomatocitos son hematíes que presentan una depresión central a modo de estoma o boca y pueden observarse en el alcoholismo y en anomalías hereditarias de la membrana eritrocitaria (hidrocitosis, estomatocitosis). Cabe decir que es preferible valorar la posible existencia de estomatocitos mediante el microscopio electrónico de barrido o bien en hematíes en suspensión fijados con glutaraldehído, ya que en las extensiones de sangre periférica convencionales aparecen con frecuencia falsas estomatocitosis por artefactos.
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Los hematíes en diana (dianocitos o codocitos) reciben este nombre por tener en la zona clara central un área oscura que les confiere el aspecto de una diana. Se pueden observar en la talasemia y otras hemoglobinopatías (Hb C), hepatopatías, hiperlipoproteinemias, anemia ferropénica y después de la esplenectomía. Los drepanocitos o células falciformes, como su nombre sugiere, adoptan una forma alargada, de extremos puntiagudos y ligeramente incurvada, que remeda la forma de una hoz. Aparecen de forma exclusiva en la drepanocitosis o anemia de células falciformes (hemoglobinopatía S, característica aunque no exclusiva de individuos de etnia negra). Los esquizocitos o hematíes fragmentados se observan en las anemias de tipo mecánico (valvulopatías, prótesis valvulares, congelación, quemaduras, púrpura trombótica trombocitopénica, coagulación intravascular diseminada). La presencia de dacriocitos o hematíes en forma de lágrima o de raqueta debe hacer pensar en un síndrome mieloproliferativo crónico, como la mielofibrosis idiopática si bien puede observarse también en otras enfermedades que cursen con esplenomegalia.
Los hematíes pueden bajo diversas circunstancias ser de diferente tamaño a los se le conoce como anisocitosis como ocurre en las anemias megaloblástica, en las cuales en el frotis se puede observar hematíes grandes y también hematíes de tamaño normal. También se puede observar en el frotis anisopoiquilocitosis es decir eritrocitos de diferente tamaño y forma. Los hematíes pueden presentar alteraciones de la coloración, de las que la más frecuente es la hipocromía. Esta anomalía traduce un descenso de la HCM y suele asociarse a microcitosis. Aparece de forma característica en la anemia ferropénica 79
(acompañada de poiquilocitosis), en las enfermedades que cursan con anomalías de la utilización del hierro y en la talasemia. La anisocromía o doble población eritrocitaria traduce la existencia de hematíes con coloración distinta (concretamente hematíes hipocrómicos y normocrómicos). Esta alteración es frecuente en las anemias sideroblásticas, pero puede observarse también en los pacientes que han recibido transfusiones, así como en la fase inicial del tratamiento con hierro en el transcurso de una anemia ferropénica. Para terminar, cabe decir que la presencia de esferocitos en sangre periférica confiere a estas células un tinte más oscuro (en cierto modo un aspecto hipercrómico), como consecuencia de la pérdida de la zona clara central al tener forma esférica.
A
veces se identifican en los hematíes inclusiones de origen diverso. Éstas pueden deberse a la precipitación de la Hb como ocurre en la alfatalasemia o en determinadas hemoglobinopatías inestables. A estas inclusiones de origen hemoglobínico se las conoce con el nombre de cuerpos de Heinz y se objetivan con facilidad al teñir los hematíes con azul de cresil brillante. Los cuerpos de Höwell-Jolly son inclusiones redondeadas, densas y en general únicas, debidas a fragmentos de cromosomas procedentes de mitosis eritroblásticas anómalas. Se observan en pacientes esplenectomizados, en el hipoesplenismo, en el saturnismo (intoxicación por plomo) y en las anemias megaloblásticas. El punteado basófilo se observa en los trastornos de la síntesis del hem, como el saturnismo, los estados diseritropoyéticos, así como en algunas eritroenzimopatías (déficit de pirimidina 5' nucleotidasa). Los anillos de Cabot son inclusiones filiformes dispuestas en forma de anillo o de ocho invertido, cuyo origen parece residir en restos de filamentos del huso acromático de la mitosis. Su presencia traduce un trastorno profundo de la eritropoyesis. Finalmente, pueden apreciarse inclusiones de naturaleza extraeritrocitaria como es el caso de determinados hemoparásitos (paludismo), entre los cuales el más frecuente es el del género Plasmodium.
3. Serie Blanca y otras células del sistema inmune Las células del sistema inmune son muy variada y entre ellas están los leucocitos (L), células dendríticas (DCs), células asesinas naturales o natural killer (NK), células endoteliales, fibroblastos, plaquetas y eritrocitos. LEUCOCITOS Los leucocitos se clasifican de diferente forma: 80
1) los granulocitos, son aquellos que tienen gránulos específicos: neutrófilos, eosinófilos y basófilos, 2) por la forma del núcleo, los granulocitos son polimorfonucleares, y los linfocitos y monocitos son mononucleares, 3) por el tipo de función defensiva que realizan, son fagocitos los neutrófilos, basófilos y monocitos. 4) producen anticuerpos los linfocitos y las células plasmáticas, y 5) los leucocitos tienen un origen común, la célula madre de la médula ósea. Las tres cuartas partes de las células de la médula ósea tienen como función la producción de leucocitos. La maduración de los leucocitos en la médula ósea está regulada por diferentes factores conocidos como factores estimulantes de colonias: de granulocitos (G-CSF), de granulocitos y macrófagos (GM-CSF) y por las interleuquinas. Valor normal de los leucocitos y fórmula leucocitaria Normalmente el número de leucocitos del adulto es de 4.000 a 10.000 por mm3. Cifras mayores de 10.000 indican leucocitosis aunque algunas personas normales pueden
tener cifras ligeramente superiores, cifras bajo 4.000 indica leucopenia. El ejercicio produce leucocitosis fisiológica, a veces de consideración, de ahí que el recuento de leucocitos debe hacerse en condiciones basales y en ayunas. La proporción de granulocitos en las cifras señaladas son globales; pero es bueno diferenciar los neutrófilos jóvenes o células de banda de los granulocitos segmentados. Es aconsejable en toda fórmula diferencial dar la proporción de granulocitos jóvenes con un solo núcleo y las células en banda, que indican la presencia de células jóvenes regenerativas de la serie granulocítica. Lo mismo debe hacerse con los mononucleares, aunque la presencia de este tipo de células indica condición patológica del tipo de la leucemia o células atípicas como ocurre en la mononucleosis infecciosa y algunas virosis.
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En los granulocitos debe informarse el número de lobulaciones del núcleo; mientras mayor edad tiene la célula, mayor el número de lóbulos y todo lo contrario. Un núcleo único indica célula joven que puede variar entre mielocito y célula en banda. En la sangre periférica normal las células jóvenes son células en banda. Los elementos inmaduros no se encuentran normalmente. Los segmentados se hallan en proporciones diferentes según tengan 2, 3, 4, 5 o más lóbulos. Si la proporción de las células con uno o dos lóbulos está aumentada hay desviación a la izquierda como se observa en las infecciones bacterianas. Cuando predominan los neutrófilos segmentados de 3 o más lóbulos hay desviación a la derecha, igual si hay aumento de los linfocitos (ver gráfico de página anterior). Fórmula leucocitaria normal con valores relativos y absolutos:
Tipo de Células Total de Leucocitos Neutrófilos en banda
VALOR RELATIVO % VALOR ABSOLUTO X mm 3 Promedio% Rango% Promedio mm3 Rango mm3 5
0-10
7.000 350
4.000 - 10.000 0 – 1.000
Neutrófilos segmentados
50
30-65
3.250
1.500 – 5.000
Total de neutrófilos Eosinófilos
55 3
35-70 0-7
4.000 220
2.000 – 6.000 0 - 600
Basófilos Linfocitos Monocitos
0.5 35 6
0-1 20-50 2-10
40 2.500 500
0 - 100 1.500 – 4.000 140 - 800
Polimorfo nucleares Los polimorfo nucleares son de tres tipos: Neutrófilos, Eosinófilos y Basófilos. NEUTRÓFILOS: Producción y distribución. Los neutrófilos (PMN) son células de vida corta caracterizadas morfológicamente por un núcleo segmentado y un citoplasma rico en gránulos. Están especialmente equipadas con un citoesqueleto muy desarrollado que les permite gran movilidad y con sistemas enzimáticos que les facilitan destruir los microorganismos fagocitados. Poseen, además, funciones secretoras que las convierten en las células precursoras del proceso inflamatorio. Los neutrófilos se derivan de la célula pluripotencial de la médula ósea, luego de un proceso progresivo de multiplicación y diferenciación, por el cual las células pasan de mieloblastos a promielocitos y mielocitos. Su maduración se caracteriza por la aparición en el citoplasma de gránulos de diferentes tipo y tamaño: en la fase de promielocito se forman los gránulos azurófilos o primarios, al entrar en la fase de mielocito se forman los gránulos secundarios. Durante el proceso de maduración los PMN adquieren la capacidad de adherirse, deformarse, desplazarse, fagocitar, matar microorganismos y secretar mediadores de la inflamación. La médula ósea produce 7 millones de PMN por minuto, gran parte de los cuales se acumula como reserva para entrar en circulación durante algún proceso infeccioso o inflamatorio. La reserva de granulocitos se calcula en 10 veces la cantidad normal diaria requerida, o sea 2.5 x 10 9 por kg de peso. En la sangre circulan en todo momento 0.7 x 109 por kg. 82
El
G-CSF secretado por los macrófagos y los linfocitos estimula la célula pluripotencial de la médula para que produzca mielocitos. Otros factores como el factor de liberación producido por los monocitos y la fracción C3e del factor C3 del complemento juegan un papel importante en la liberación desde la médula, para que entren en circulación (ver el sistema del complemento). Su carencia impide la leucocitosis que normalmente acompaña muchos procesos infecciosos. Los PMN permanecen en circulación de 6 a 8 horas. Su paso de la circulación a los tejidos es un proceso activo, regulado por una serie de sistemas moleculares. La vida media del neutrófilo en los tejidos es de 4 días. Estructura. Los neutrófilos son células esféricas de gran plasticidad, con activos movimientos de traslación y que pueden deformarse en forma muy notoria para pasar por los intersticios y salir de los vasos sanguíneos de los tejidos. Durante su maduración hay una gran actividad de síntesis proteíca, gracias a la cual se forman una serie de enzimas que son empacadas en forma de gránulos especiales llamados lisosomas. Un 10% de las proteínas introcitoplasmáticas de los PMN esta representado por actina y otro tanto por miosina, lo cual guarda relación con la gran movilidad de la célula. El citoplasma es rico en microtúbulos y microfibrillas, como corresponde a una célula de gran movilidad, y también posee muchos gránulos de glucógeno, reserva energética requerida para poder cumplir el proceso de fagocitosis. Por otra parte, la interacción entre microfibrillas y microtúbulos permite la degranulación interna, proceso en el cual las enzimas de los gránulos lisosomales se vierten a la vacuola fagocitaria para iniciar la digestión del germen fagocitado. El PMN maduro es una célula terminal, porque muere por lisis una vez que cumple su función fagocitaria, o por apoptosis si pasados 4 días no ha encontrado que fagocitar. Los PMNs contienen un gran número de proteasas: enzimas capaces de romper enlaces peptídicos en la región central de las proteínas. Estas enzimas tienen la capacidad de degradar la mayoría de los componentes de la matriz extracelular, lo cual es fundamental para el egreso de los neutrófilos de los vasos hacia los tejidos durante los procesos de inflamación. Enzimas producidas por los neutrófilos. En los lisosomas los neutrófilos acumulan una gran cantidad de enzimas que sirven para destruir los gérmenes fagocitados. Estos lisosomas son de tres tipos: Gránulos primarios o azurófilos. Contienen una proteína inductora de permeabilidad en la pared bacteriana con la cual 1.
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se ataca a las bacterias Gram negativas, mieloperoxidasa, proteasas neutras (elastasa, catepsinas G y D), hidrolasas ácidas, beta glucorunidasa, fosfatasa ácida, alfa monocidasa (N-acetil-glucosamini-dasa), proteínas catiónicas y las defensinas. Estas últimas tienen un amplio espectro de acción contra bacterias Gram negativas y Gram positivas así como contra varios virus. Estas proteínas pueden dañar tejidos cuando salen de los PMN por degranulación externa en los procesos inflamatorios. Actualmente se conocen 6 defensinas humanas (HNPl -6) Las más conocidas son la HNP1, HNP2 y HNP3. Gránulos secundarios o específicos. Son formados durante el estadio de 2. mielocito, en ellos se almacena lisozima, fosfatasa alcalina, colagenasa, lactoferrina y proteína ligadora de la vitamina B12 y activadores del plasminógeno tipo uroquinasa; estos últimos, a diferencia de las otras proteasas del PMN, son sinterizados por los PMNs. La presencia de la lactoferrina, un quelante del hierro, adquiere gran importancia durante la fagocitosis por cuanto depriva, dentro del fagosoma, a las bacterias de este elemento indispensable para su reproducción. Los gránulos terciarios: también conocidos como partículas C, contienen gelatinasa, 3. colagenasa y glicoproteínas y participan en la adherencia celular. Los gránulos de gelatinasa son exocitados mucho más rápidamente que los específicos. Los gránulos específicos y las partículas C son ambos peroxidasa negativos. Membrana. Los neutrófilos tienen en su membrana fuertes cargas electronegativas que los mantienen separados entre sí y del endotelio vascular. No obstante, los factores quimiotácticos antagonizan estas cargas y permiten su marginación dentro de los vasos. Los neutrófilos carecen de moléculas HLA-clase II. Presentan las integrinas LFA-1, CR3, p 150 y 95, así como la selectiva L y los receptores para las E y P, LFA1, MAC-1, la médula CD44 (que se une a la matriz extracelular en los tejidos) y la CD31 que es antagónica de la CD44, es decir, inhibe la migración a los tejidos cuando son activados por el IFNg. Su actividad fagocítica se incrementa por la expresión de la CD64, receptor de gran afinidad para la IgG. (una clase de anticuerpo (Acs). Los neutrófilos tienen receptores para la laminina y otros componentes de la matriz de los vasos y de los tejidos, lo cual facilita su adherencia a la matriz tisular. Poseen, además, receptores para las cadenas pesadas de las inmunoglobulinas (receptor Fc) así como para los factores C3b, C3bi y C5a del complemento; estos receptores incrementan su poder fagocitario sobre gérmenes recubiertos con anticuerpos o factores del complemento. Los lípidos de membrana del PMN son una fuente importante de mediadores de la inflamación. De ellos se originan parte de los leucotrienos y las prostaglandinas, y el factor activador de las plaquetas (PAF), de gran importancia en el proceso de inflamación, en las reacciones de tipo alérgico y en la fase plaquetaria de la coagulación. Movilidad. Los PMN tienen dos tipos de movimiento. Uno de patrullaje sin dirección cierta, en busca de los agentes patógenos o sustancias extrañas que puedan haber 84
invadido tejidos. El otro unidireccional, inducido por sustancias quimiotácticas de distintos orígenes, a saber: a. Productos proteicos derivados del catabolismo de gérmenes. b. Quimoquinas: moléculas producidas por otras células que los atraen al lugar de agresión. Las principales son el factor atrayente y activador de los neutrófilos 1 (NAP-1) conocido también como IL-8 y el leucotrieno B4. c. Factores del sistema del complemento como el C5a. d. Moléculas derivadas del sistema de las kininas y de la fibrinólisis. Estas sustancias quimiotácticas se difunden en forma radial y van a reaccionar con receptores especiales en los PMN, induciendo en ellos movimientos unidireccionales hacia el epicentro de su producción. A los factores quimiotácticos que inducen al PMN a migrar del torrente circulatorio a los tejidos se une la acción del interferón ɣ (IFN ɣ) de la IL8, que generan en el endotelio vascular la producción de moléculas de adh erencia conocidas como integrinas que facilitan su adherencia al endotelio vascular. Funciones. La función primordial de los PMN es la fagocitosis, de la cual hablaremos más tarde. El neutrófilo, desempeña además, un papel importante en los procesos inflamatorios, bien sean ellos normales o de defensa, o anormales como en los procesos alérgicos y enfermedades autoinmunes. En estas últimas se produce una degranulación externa, en la cual los lisosomas vierten su contenido no ya al fagosoma sino al exterior de la célula. Este arsenal enzimático, rico en colagenasas y proteasas, va a destruir tejidos. El PMN que no es activado muere por apoptosis, evitando así iniciar un proceso inflamatorio. Como se mencionó, la función más importante de los neutrófilos es la Fagocitosis que la describiremos a continuación: El neutrófilo es una célula del sistema inmune que circula por la sangre, patrullando en busca de una lesión tisular, cuando detecta esta lesión, migra del lecho vascular hacia el daño de los tejidos en proceso llamado diapédesis, proceso que se desarrolla de la siguiente manera: En la lesión tisular se producen IL1 y el factor de necrosis tumoral (FNT), los cuales actúan sobre el endotelio de los vasos estimulando en ellos la liberación de selectinas E, las selectinas P de las plaquetas y las L de los linfocitos, éstas permiten el rodamiento del neutrófilo a lo 85
largo de la pared endotelial del vaso, este rodamiento es por cambio de polaridad del neutrófilo, disminuyendo su velocidad de circulación de 500 mm/s a 2 mm/s, lo que le permite adherirse al endotelio capilar proceso en el cual intervienen también las integrinas, que van a adherir firmemente (pavimentación) al neutrófilo al endotelio capilar, se expresan también las moléculas de adherencia intercelular (ICAMs), que están prefabricadas en las células endoteliales y que por influjo de las citoquinas IL1, FNTα e IFNɣ se liberan participando directamente en la migración (diapédesis) del neutrófilo hacia el sitio de la lesión. Las ICAMs pertenecen a las superfamilias de las inmunoglobulinas y son de varios tipos (ICAM1, 2 y 3; VCAM 1 y PECAM 1). El neutrófilo activado por éstas moléculas emite seudópodos que se insinúan entre las células endoteliales degranulando elastasa y colagenasa las cuales digieren la membrana basal del capilar y salen al tejido lesionado. Fagocitosis este proceso se realiza de manera muy similar por los neutrófilos y los macrófagos. Una vez que el neutrófilo migró hacia la lesión tisular (infección, quemadura, trauma tisular, etc.) van en busca del antígeno arrastrándose en las estructuras tisulares, y guiados por la gradiente quimiotáctica, formada por moléculas tipo quimoquinas, la molécula quimioatrayente para los Mφs (MCP 1) y la IL8 para los neutrófilos, y de las fracciones C5a, C3a y C4a del sistema de complemento, que mediante la unión de receptores de membrana del neutrófilo y Mφ se dirigen al tejido lesionado. Cuando llegan al sitio de máxima concentración de los factores quimiotácticos los neutrófilos y los Mφs buscan al antígeno, el cual previamente ya ha sido reconocido y opsonizado. El reconocimiento está dado por la unión con el extremo constante de las cadenas pesadas de las inmunoglobulinas o fracción cristalizable (Fc) con los receptores específicos que tiene el neutrófilo y macrófago y, la unión de la zona FAB de la inmunoglobulina 3 (IG3) al antígeno. Y la opsonización (prepararse para morir) cuando las fracciones C3b y C4b se unen al antígeno, y mediante los receptores CR1 y CR3 del neutrófilo y Mφ se unen a estas células fagocitarias. Hay otras moléculas que actúan como opsoninas y son las colectinas, la proteína C reactiva y las fibronectinas. Una vez reconocido y opsonizado el antígeno el neutrófilo se activa, la actina y miosina del citoplasma permiten que 86
emita seudópodos los cuales atrapan el antígeno y lo endocitan es decir lo internalizan, se forma el fagosoma y de inmediato el fagolisosoma, en este último se vierte el contenido de las enzimas digestivas de los gránulos lisosomales del neutrófilo (degranulación interna). Se produce cambio del PH en el fagolisosoma por la formación de óxido nítrico (NO) y se inicia la lisis del antígeno, proceso que depende del NO y la cito lisis oxígeno dependiente. El primero (NO) se produce en los Mφ por acción de moléculas inductoras como el IFNɣ, FNTα y la IL1. Las bases bioquímicas de la citotoxicidad mediada por NO dependen de su unión con átomos de Fe, presentes en ciertas enzimas esenciales en los ciclos vitales de microorganismos, esta unión forma complejos nitrosulfuroferrosos, que inactivan los procesos enzimáticos de éstos provocando la muerte del mismo. El NO también puede reaccionar con superóxido y formar un potente oxidante el peroxinitrito que destruye, lípidos, ácidos nucleicos, altera el funcionamiento de las mitocondrias y causa la muerte del antígeno. El segundo mecanismo citolítico dependiente del O2, radica en la formación de peróxido de hidrógeno de potente acción bactericida y la formación de superóxido en donde el O 2 recibe un electrón adicional y se convierte en un potente bactericida. Otro mecanismo para la destrucción del antígeno es la formación de lactoferrina, quelante del Fe la cual se liga a este metal, privando a las bacterias de este elemento vital para su metabolismo y por lo tanto provocar su destrucción. Luego de la lisis del antígeno, se produce la exocitosis, que no es sino la expulsión de los detritus bacterianos hacia el exterior, luego se produce la muerte del neutrófilo, (célula terminal), el macrófago puede activarse y vivir por muchos meses más. EOSINÓFILOS (EOS) Origen y distribución. Los Eos se originan en la médula de células CD34+ por influencia de las ILs 3 y 5 y la UFCGM, de donde se liberan por efecto de la eotaxina y de la IL-5. La eotoxina es la más potente quimioquina para Eos y es producida bajo el estímulo de alergenos y de TNFa, IL-1, 1 L-4 e IL-13, por el epitelio respiratorio, macrófagos, músculos lisos bronquiales, condrocitos y fibroblastos. Se han descubierto 3 eotoxinas, siendo la 1 de efecto inmediato, la eotoxina 2 actúa pasadas las primeras 6 horas de iniciado un proceso alérgico, no se sabe aún la función de la eotoxina 3. Los Eos liberados de la médula entran a la circulación produciendo una eosinofilia y luego por efecto de la eotoxina y de las ILs 4, 5 y 13 que incrementarán la expresión de moléculas de adherencia en el endotelio vascular pasan a los tejidos a nivel de los procesos inflamatorios desencadenados por alergias o infecciones parasitarias. Respondiendo al gradiente de eotoxina prosiguen su marcha hacia el lugar de la agresión. Su paso por los tejidos se facilita por la activación de metaloproteinasas que degradan la fibronectina y el colágeno. Estructura. Es un polimorfonuclear, con núcleo bilobulado y excéntrico. Contiene en su citoplasma dos poblaciones de gránulos. Unos pequeños similares a los de los PMN ricos 87
en hidrolasas ácidas, como la aminopeptidasa, β-glucorunidasa, arilsulfatasa, ribonucleasa, desoxirribonucleasa, catepsina ácida activa. El otro grupo de gránulos intra citoplasmáticos, de mayor tamaño, se tiñen intensamente con la eosina, son angulares y poseen en su centro una barra en forma de cristal integrada por la proteína básica mayor de 11 KD que constituye más del 50% de este cristal central. Esta es la parte responsable de la acción antiparasitaria de los eosinófilos. En la matriz que rodea el cristal dentro de los gránulos secundarios se encuentran otras proteínas importantes a saber: La proteína básica mayor (MPB) que es muy tóxica para la cutícula de varias formas del ciclo de vida de algunos parásitos como esquistosoma, triquinela spiralís, filarias y tripanosoma, así como para el endotelio respiratorio. La neurotoxina (EDN) que actúa sobre fibras nerviosas mielinizadas y es responsable del daño nervioso periférico en los síndromes de hipereosinofilia. La peroxidasa de los eosinófilos (EPO) es más activa que la encontrada en los PMN y parece que cumple una función al inducir la producción de metabolitos del O 2 una vez que sale de la célula por degranulación externa. Proteína catiónica de los eosinófilos (ECP), Toxica para el estadio larvario de parásitos. En el pulmón, en casos de asma, el Eos se puede convertir en fuente importante de producción de leucotrieno C4. Este leucotrieno y las proteínas antes mencionadas lo convierten en una célula nociva en la fase tardía del asma bronquial, por cuanto destruyen tejidos. Los Eos responden a diferentes factores quimiotácticos, tales como el leucotrieno B4; la histamina y la eotaxina producidos por los mastocitos, y también a productos derivados de la activación del complemento como el C5a. Membrana. El Eos posee receptores para las IgG4 e IgE y para los factores del complemento C1q, C3a y C3b. En la membrana el Eos tiene, como los PMN, NADPH y lisofosfolipasa, inactivadora esta última de algunos leucotrienos y conocida en la secreción bronquial como cristales de Charcot-Leyden. La acción perjudicial de estas células en los procesos inflamatorios crónicos y en los estatus asmáticos, se explica por su degranulación externa a nivel tisular. Funciones. Tiene dos funciones principales: es una célula asesina destructora de parásitos en fase de larva (los macrófagos atacan los adultos) y reguladora de los procesos de inflamación. Su activación indebida o prolongada puede inducir daño tisular. Los Eos además producen varias citoquinas como el GMCSF y la IL-3. BASÓFILOS Y MASTOCITOS (Bas, Mas) Origen y localización. Su producción está controlada por la acción de la IL-9, el factor estimulador de las célula madre o pluripotencial, SCF y es reforzada por la IL-3. La IL-9 es producida especialmente por los LsT-h2. Otra linfoquina, la IL-4, es un factor regulador de la 88
producción y maduración de los Mas y Bas. Parece que además estimula en ellos la producción de histamina. Estas células pertenecen a una misma familia. Los Bas se encuentran en la sangre circulante y los Mas en los tejidos, especialmente en aquellos más ricos en tejido conectivo como glándula mamaria, lengua, próstata, pulmones y peritoneo. También se encuentran en las capas tisulares debajo del epitelio del tracto gastrointestinal, respiratorio, genitourinario y debajo de la piel. Si bien es cierto que hay muchas similitudes entre estas dos células, difieren en algunos aspectos. Los Bas viven unos cuantos días en tanto que los Mas pueden vivir años. Los primeros tienen un arsenal mayor de mediadores ( bolsas suicidas) como elastasa, proteína básica mayor y proteínas de cristales de Charcot-Leiden, ausentes de los Mas e Histamina. Estos últimos producen otros mediadores como prostaglandina D2 y factor activador de las plaquetas no producidos por los Bas. En su membrana los Bas expresan receptores únicamente para IgE y algunas moléculas de adherencia como el ICAM-1 y la CD44, en tanto que los Mas tienen receptores para la IgE y para algunas subclases de IgG y además de las dos integrinas presentes en los Bas, expresan antígenos asociados a la función de los linfocitos (LFA-1) y receptores de complemento 4 (CR4). Morfología. Los Bas son polimorfonucleares de 12 micras de diámetro, se caracterizan por presentar en su citoplasma numerosos gránulos redondeados, mil o más, que miden en promedio media micra y que con los colorantes de anilinas básicas se tiñen metacromáticamente de púrpura. Esta coloración se debe a la presencia en los gránulos de heparina que constituyen el 30% del material que los integra. El resto está formado por histamina y otras enzimas como histidina descarboxilasa, proteasas, fosfatidasa A, fosfatasas ácidas y alcalina, beta glucorunidasa, descarboxilasa, citocromooxidasa, descarboxilasa de aminoácidos y factor activador de las plaquetas. Durante el proceso de inflamación los Mas se degranulan, liberando los gránulos ricos en heparina, histamina y otros mediadores de la inflamación. Poseen en su membrana diferentes receptores que les permiten desencadenar una respuesta inflamatoria ante el estímulo de diferentes moléculas. Estos receptores son: lectinas que reconocen lipopolisacáridos de bacterias y parásitos; IgE citofílica unida a receptores tipo FcR1 que reconoce Ags tipo alérgenos y receptores para el complemento. Las moléculas que se unen a estos receptores inician procesos de degranulación. Adicionalmente los Bas y Mas captan diferentes Ags que una vez fagocitados y procesados se van a expresar por medio de moléculas clase II del CMH y van entonces a inducir activación de los LsT-CD4. Funciones. Se cumplen mediante el proceso de degranulación que es generado por diferentes mecanismos, uno de los cuales es el de la unión de alérgenos a la IgE que se encuentra unida a receptores especiales en la membrana. Adicionalmente puede ser mediado por factores térmicos, drogas, enzimas, péptidos, polímeros sintéticos, o por mecanismos inmunológicos importantes. 89
Recientemente se ha establecido que neuropéptidos secretados por nervios amielínicos y fibras C originadas en los ganglios medulares pueden igualmente inducir la degranulación de los Mas por estímulos antidrómicos. Existe un íntimo contacto entre éstos y las terminaciones nerviosas mencionadas. Los neuropéptidos responsables son la sustancia P, la somatostatina, la neurotensina y algunas endorfinas. La degranulación de estas células no siempre es de utilidad para el organismo. Bajo determinada predisposición genética, una clase de células plasmáticas bajo el estímulo alérgenos capaces de producir alergias, secretan un Ac la inmunogiobulina E (IgE) que tiene la característica de adherirse a los receptores especiales de membrana presentes en los Mas y Bas y fijar ávidamente moléculas del mismo alergeno que la generó, si es que éste vuelve a ingresar al organismo. Cada célula tiene de 100.000 a 500.000 receptores para IgE. La interacción alergeno-IgE en la membrana desencadena un proceso de degranulación por el cual se liberan mediadores que inducen la respuesta inflamatoria aguda característica de muchas de las enfermedades alérgicas como el asma y en casos graves como el choque anafiláctico. La reacción del alergeno con la IgE, o cualquiera otro de los estímulos mencionados, modifica en el Mas o Bas el metabolismo de los fosfolípidos de membrana; la fosfatidil etanolamina pasa a fosfatidilcolina, reacción que alcanza su pico máximo de 5 a 15 segundos después de haber tenido lugar el estímulo. A esta reacción sigue un incremento en la permeabilidad de la membrana que permite la entrada de iones calcio a la célula. La entrada de calcio al citoplasma precipita los acontecimientos que llevan a la degranulación, por el efecto que este ion tiene sobre la calmodulina. Esta proteína une el calcio a diferentes enzimas para activarlas e iniciar el proceso de secreción. Una vez exteriorizados los gránulos, se separa la heparina de la histamina. Los Mas en su degranulación liberan mediadores primarios o prefabricados como la histamina, proteasas y TNF α e inician la síntesis de los llamados mediadores secundarios, tales como prostaglandinas, leucotrienos, factores quimiotácticos, IL-1, IL-2, IL-4, IL-10 e IL-13, además G-CSF, IFNy, factor estimulador del crecimiento de los fibroblastos, de la angiogénesis e incrementa la producción del TNF α. Por otra parte su degranulación atrae otras células como Eos, Ls y PMN, las cuales a su vez producen más citoquinas. Las proteasas secretadas activan las meta-liproteinasas que degradan la matriz tisular y participan en el proceso inflamatorio e inducen apoptosis en algunas células. Con estas diferentes funciones se constituyen en los actores centrales de los procesos inflamatorios incluyendo los alérgicos. Adicionalmente participan en la cicatrización y en la reparación de tejidos como puede deducirse por su incremento en el callo de formación ósea, heridas en cicatrización, queloides y en aquellos lugares en donde se han aplicado vacunas inyectadas. Participan en la "expulsión rápida" de helmintos adultos al acelerar el tránsito intestinal.
MONOCITOS Y MACRÓFAGOS (MOS, MǾS) Los macrófagos constituyen poblaciones heterogéneas distribuidas en diferentes tejidos y órganos y que son responsables de numerosos procesos inmunológicos, metabólicos e inflamatorios, tanto en condiciones normales como patológicas y se derivan de los monocitos. 90
Origen. Se originan en la médula ósea a partir de la célula madre o pluripotencial. El factor estimulador de monocitos granulocitos (MG-CSF) y el factor estimulador de monocitos (M-CSF), producidos por diversas células, especialmente por los linfocitos T, son las citoquinas responsables de la producción de los monocitos en la médula ósea. Por otra parte, el control negativo para suspender su producción, una vez detenido el proceso inflamatorio lo controlada la infección, se debe a un factor liberado por los neutrófilos llamado inhibidor de la actividad de las colonias (CIF). Al salir de la médula ósea los monocitos permanecen en circulación por unas 24 horas, para pasar luego de los vasos a los tejidos en donde se transforman en macrófagos y permanecen por 60 días o más. En los tejidos los M φs se movilizan adhiriéndose a la red intercelular formada por membranas, fibras de colágeno, proteoglicanos, etc. Durante la inflamación se adhieren a las partículas de fibrina. Al penetrar en los tejidos, algunos de los monocitos salidos de los vasos se convierten en células fagocitarias fijas como parte del sistema reticuloendotelial. El hígado es el órgano con más macrófagos fijos pero en relación con su peso, pero el bazo lo supera. De acuerdo a su morfología y al sitio donde se localizan, reciben nombres diferentes, cumplen funciones distintas y tienen procesos metabólicos especializados, que se explican a continuación. Macrófagos peritoneales: son de gran tamaño, el doble de los monocitos y tienen metabolismo anaeróbico. Células de Kupffer: se adhieren o fijan en el hígado a las células endoteliales de los vasos sanguíneos del sistema porta. Su papel es "limpiar" la sangre de las partículas o gérmenes procedentes del tracto gastrointestinal; miden de 40 a 50 micras. Macrófagos alveolares: tienen capacidad de salir al espacio alveolar y "patrullar" la superficie del árbol respiratorio a fin de detectar y fagocitar las partículas y gérmenes llegados con el aire. Su metabolismo es altamente aeróbico y la población oscila entre 10 y 15 millones por gramo de tejido pulmonar. Microglia: son células encargadas de proteger al sistema nervioso central al formar una barrera alrededor de los vasos intracerebrales. Osteoclastos: su cometido es destruir hueso dentro del proceso normal de destrucciónregeneración de este tejido. En ciertas afecciones, como en la artritis reumatoidea y en el mieloma múltiple, esta función se incrementa por efectos de citoquinas. Es uno de los causantes de la osteoporosis. Células sinoviales tipo A cubren parte de las superficies articulares. 91
Células gigantes: son células multi-nucleadas, con 5 a 30 núcleos, que se forman por fusión de macrófagos, pueden alcanzar hasta 100 micras de diámetro. Su tarea es rodear y aislar antígenos no degradables o difíciles de destruir. Células de Lanhans macrófagos de la piel Estructura. Durante el proceso de maduración los macrófagos acumulan un contenido importante de microfibrillas y microtúbulos en su citoplasma y de enzimas en sus sacos lisosomales, que les proporcionan gran movilidad y actividad fagocitaria. Sus lisosomas contienen: lisosomas, proteasas neutras, hidrolasas ácidas y arginasa, que destruyen componentes celulares y tisulares y coadyuvan en la generación de los metabolitos activos de oxígeno. En su membrana, los macrófagos poseen varios receptores que facilitan su fusión e interacción con otras células. Los más importantes son: Receptores para: Las diferentes subclases de Igs, CD 16, CD32, CD64. El factor C3 del complemento llamados CR1 y CR3. Los factores de crecimiento como M-CSF (CD115), GM-CSR (CD116) Las citoquinas IL-4, TNF, IL-7, IFN-y. Moléculas presentes en microorganismos que les permiten actuar en la respuesta innata El CD36 que les permiten fagocitar cuerpos apoptóticos. Moléculas especiales: HLA clase II que les permitirán presentar Ags a los Ls. De adherencia como ICAM-1 CD54), LFA-3 (CD58). Selectina L (CD62L). La separación de Macrófagos en la sangre y su identificación en los tejidos, puede hacerse por anticuerpos monoclonales (Acs Mcs) dirigidos contra antígenos especiales de la membrana, conocidos anteriormente como Mφ-1, Mφ-2 y Mφ-3 y denominados hoy CD12, CD13 y CD14. El CD14 es exclusivo de monocitos y Macrófagos, en tanto que los CD12 y CD13 son compartidos con los neutrófilos. Al encuentro con microorganismos se activan y diferencian en Mφs M-1 productores de IFN-y, IL-12, IL-18 o en Mφs M-2 productores de IL-4, IL-13. Los Mφs son células muy versátiles presentes bajo diferentes formas en casi todos los tejidos, Participan en un gran número de procesos biológicos como desarrollo y remodelación de órganos y tejidos, cicatrización de heridas y en forma especial en la defensa inmune tanto innata como adquirida. Detectan, ingieren y destruyen micro organismos y extraen de ellos las partículas antigénicas para presentarlas a los Ls T y a su vez actuar como células efectoras en mecanismos de inmunidad tanto humoral como celular. 92
La fagocitosis mediada por receptores (factor cristalizable) Fc de las inmunoglobulinas conduce a un proceso inflamatorio, lo cual no ocurre si es mediada por receptores del complemento. Además, remueven los remanentes de las células apoptóticas, proceso que es antiinflamatorio. Por receptores para anticuerpos, Rcpt Fc y complemento participan en la respuesta inmune adquirida. Su morfología y funcionalidad cambian según el micro-ambiente. En el SNC, bajo la forma de microglia es refractaria a señales proinflamatorias para defender las neuronas. A nivel del alvéolo pulmonar libera menos IL -1 y menos óxido nítrico (NO). Funciones. Los Mφs participan activamente tanto en los mecanismos de la inmunidad innata como de la adquirida. En la primera con la fagocitosis y producción de citoquinas y en la segunda con la destrucción de los microorganismos fagocitados y presentación de antígenos (Ags) a los Ls. El proceso de la fagocitosis por parte del M φs es similar al de los PMN pero con algunas características adicionales de importancia. En contraposición a los neutrófilos, los Mφs no mueren al cumplir su función fagocitaria. Pueden reconstruir parte de su arsenal enzimático y armarse para un nuevo ataque de fagocitosis. Por otra parte, conservan la capacidad de reproducirse en los tejidos y pueden fusionarse o tener un proceso de segmentación parcial del núcleo y no del citoplasma, para formar las células epiteliales y las células gigantes, características de algunos procesos inflamatorios crónicos. Además, tienen la característica de " aprender", bajo el influjo de factores producidos por los Ls, nuevos procesos que le permiten adquirir mayor capacidad bactericida. El ejemplo más notorio de lo anterior lo constituye la lucha del M φ contra el bacilo de la tuberculosis. En su primer contacto en la primo-infección tuberculosa, el Mφ fagocita el bacilo pero no logra destruirlo. Se necesita la intervención de los linfocitos que producen el factor armador de los M φ, que corresponde al IFN-y. Este factor hace que el M φ modifique su metabolismo y aprenda a producir óxido nítrico (NO) para poder destruir el germen, como suele hacerlo durante la reinfección tuberculosa. El Mφ activado aumenta de tamaño, su membrana adquiere pliegues más notorios, incrementa su capacidad de adherirse al endotelio vascular y de extenderse sobre membranas, forma seudópodos con mayor facilidad y aumenta su actividad metabólica, microbicida y tumoricida. Al degradar el Ag, el M φ extrae de él los radicales capaces de inducir una respuesta inmune específica y por contacto directo se los presenta al linfocito T (LsT), o los pasa a las células dendríticas. Este proceso de información del Mφ al linfocito, se hace por medio de un contacto directo entre las membranas de estas dos células mediado por moléculas presentadoras del Ag, que pertenecen una al complejo mayor de histocompatibilidad (moléculas HLA) y otra presente en los Ls que es conocida como receptor T (TCR). Así se inicia la activación del LT que dará lugar a la inmunidad específica. En ausencia de M φ , ésta puede ser de lenta iniciación.
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El M φ produce durante el proceso de fagocitosis una molécula, la interleuquina 1 (IL-1) que actúa sobre el linfocito para estimularlo, produce también IL-6, IL-8 e IL-12. El M φ participa, además, en la remodelación de los tejidos, cicatrización de heridas, destrucción y remoción de tejidos envejecidos, regulación de mecanismos de trombosis y en el metabolismo de los lípidos. Otras funciones de los macrófagos El Mφ cumple una serie de funciones adicionales a la de fagocitar. Se mencionan a continuación algunas relacionadas con mecanismos de defensa diferentes a la inflamación. Función citotóxica. El Mφ juega un papel muy importante frente a las células malignas. Su activación, por parte de los linfocitos y la presencia de anticuerpos que sirven como puente entre él y las células malignas, generan un proceso llamado citotoxicidad mediada por anticuerpos, gracias al cual puede destruir las células tumorales. Función secretora. En la cual rivaliza con el hígado por la gran cantidad de mediadores y muchas de las cuales cumplen funciones diferentes a las relacionadas con el mecanismo de la fagocitosis. Regulación de la homeostasis. El sistema reticuloendotelial es responsable de la remoción de 20 mililitros de eritrocitos cada 24 horas. Los eritrocitos viejos pierden el ácido siálico y generan la producción de autoanticuerpos, factores que facilitan el ser atrapados y destruidos por el sistema reticuloendotelial. Por otra parte, en el árbol respiratorio los Mφ remueven diariamente gran cantidad de sulfactante de la superficie de los alvéolos. En el hígado, las células de Kupffer estimulan la producción de fibrinógeno. Los osteoclastos, por su parte, intervienen en forma activa en el metabolismo y reestructuración del hueso. Su respuesta a la IL-6 influye en el desarrollo de la osteoporosis que acompaña a la menopausia. El Mφ en inmunopatología. Si no logra eliminar un microorganismo o la presencia de éste lo activa en forma prolongada se ocasiona una hiperproducción de citoquinas proinflamatorias lo cual puede conducir a un proceso inflamatorio crónico y si es masiva a un choque séptico. CÉLULAS DENDRÍTICAS (DCs) Constituyen con los macrófagos (M φs) y los linfocitos B (LsB) las llamadas células profesionales en la presentación de Ags a los linfocitos (LsT), conocidas como células presentadoras de antígenos APCs Orígenes y localización. Derivan directamente de las células madre de la médula, CD34+, en 3 líneas diferentes. Con la influencia del factor estimulador del crecimiento de granulocitos monocitos (GM-CSF) y de IL4 se genera una de las líneas. Si se agrega el estímulo del factor de crecimiento tumoral β (TGFβ) y del factor estimulante de la 94
formación de monocitos M-CSF se producen las células de Langerhans que colonizan la piel. Tienen la forma de estrella de mar. Se encuentran en diferentes formas y tejidos: 1) Células en velo, llamadas así porque su citoplasma tiene prolongaciones delgadas que recuerdan un velo. Éstas se encuentran en la sangre en tránsito a otros órganos. 2) En el bazo, ganglios linfáticos y timo se conocen como células interdigitadas. 3) En la piel se conocen como células de Langerhans, que se caracterizan por un organelo especial en su citoplasma, llamado gránulos de Birbeck, visibles únicamente a la microscopia electrónica. Constituyen un 5 a 8% de las células de la epidermis. 4) En todas las mucosas. 5) En todos los órganos, con excepción del cerebro, hay células interdigitadas. 6) En el sistema nervioso central los astrocitos son las células presentadoras de Ag y podrían pertenecer al mismo sistema, forman parte de la barrera hemato-encefálica. 7) Una línea, de tipo linfoide, se ubica en los órganos linfoides. 8) Células dendríticas foliculares (FDCS) se originan en células del estroma o de fibroblastos de las áreas B de los órganos linfoides secundarios. Cumplen un papel importante al retener Ags por medio de complejos Ag-Ac con lo cual se asegura un estímulo antigénico prolongado a los LsB en las zonas foliculares. Estas FDCS son CD45-, presentan receptores para Igs y para diferentes factores del complemento. Inicialmente las células dendríticas pasaron desapercibidas durante muchos años porque se confundían en la sangre con monocitos atípicos o deformados. Se requiere para visualizarlas colorantes a base de sales de oro o de otros metales pesados. Morfología y fenotipo. Se trata de células que presentan un citoplasma en forma de estrella, con múltiples prolongaciones, que expresan moléculas de adherencia que las mantienen fijas a los tejidos o a células y receptores para manosas y proteínas, y para varias citoquinas y quimoquinas. En su citoplasma tienen moléculas MHC clase II, las cuales expresan al ser activadas. Si el Ag es viral expresarán moléculas MHC clase I. Hay una tendencia a clasificarlas en DC-1 o de origen mieloide que generarán una respuesta tipo Th- 1 y DC-2 que derivarán directamente de la médula y dan una respuesta Th-2. La diferenciación a uno de estos tipos, está orquestada por el efecto de citoquinas. En la generación de los DC1 participan las citoquinas GM-CSF, la IL4 y el factor de necrosis tumoral (FNT α) y ellas producen IL-12 y el interferón (lFNɣ). En tanto que para el de los CD2 las ILs 3 y 7. Este subgrupo produce IFN α, IFNɣ e IL-10. Funciones.
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a) Monitorean el medio ambiente a nivel de la piel y de las mucosas en busca de patógenos, a los cuales capturan y procesan para extraerle ellos las moléculas más inmunogénicas (epítope) y presentarlas a los LsT en los órganos linfoides secundarios. b) Activan a los LsT. c) Actúan tanto en los mecanismos de inmunidad innata como adquirida. d) Participan en el desarrollo de algún tipo de tolerancia. e) Fagocitan cuerpos apoptóticos. f) Activan a las NKs y son utilizadas por algunos microorganismos como el HIV para su ingreso al organismo. Son presentadoras de Ags por excelencia, primordialmente y casi exclusivamente para los LsT. Capturan por pignocitosis Ags solubles. Si es invadida por un virus (sarampión, influenza, VIH y de algunas encefalitis) producirá y exportará a su membrana celular moléculas MHC-I. Las células aledañas expresan, al ingreso de un Ag, moléculas que modifican el comportamiento de las DCs. Así disminuyen la expresión de las moléculas de adherencia lo que les permiten desprenderse y migren en busca de los canales linfáticos. Pierden su capacidad de fagocitar y capturar y procesar Ags. Al llegar a los órganos linfoides secundarios se ubican en las zonas T. Secretan quimoquinas CXCL y CXCR4 que atraen LsT. Incrementan la expresión de moléculas de adherencia como ICAMs y receptores para quimoquinas. Una vez que establecen contacto con los LsT CD4+, les presentan el Ag que traen de la periferia. La activación o maduración de las DCs se hace primordialmente por medio del ligando para CD40 y el receptor para el TNF α que llevarán al citoplasma el mensaje requerido para liberar moléculas NF-kB, importante factor de transcripción que al entrar al núcleo activa la expresión de genes inmunoreguladores como los de las moléculas coestimuladoras B7 que interactuarán con la CD8 de los linfocitosT y los induce a producir IL2. Activación Pueden ser activadas por factores tanto exógenos como endógenos. Entre los primeros están las moléculas presentes en la membrana o pared de los microrganismos y que se conocen como PAMPs (monosacáridos, lipo polisacáridos y ácido teicoico). Los segundos son conocidos como señales de peligro a las cuales pertenecen las proteínas del choque térmico y el IFN α, que indican la presencia de infección viral. Pasado el período de activación las DCs generan ceramida, molécula que frena los mecanismos de captura de Ags. Circulación. La fijación de las CDs en determinados órganos o tejidos, su liberación, migración a los órganos linfoides secundarios y su circulación dentro de éstos, está 96
controlada por la expresión de receptores CCR 1, 3, 5, 6, 7 y 10 y sus ligandos correspondientes.
CÉLULAS ASESINAS NATURALES o NATURAL KILLER (NK) Producción y distribución. Son células de morfología similar a la de los Ls, pero de linaje diferente. Eran conocidos anteriormente con Ls neutros. A diferencia de los T y B, no requieren de un proceso de aprendizaje para atacar a los microorganismos o células extrañas que encuentre en el organismo. Nacen con la capacidad de reconocer lo extraño adherirse a él y tratar de destruirlo, por lo cual son importante dentro de la inmunidad innata. Se originan en la médula conjuntamente con las células precursoras de los otros linfocitos por efecto de las ILs 3,7 y 15. Salen a circulación con capacidad funcional sin necesidad de pasar previamente por el timo para madurar. Estructura. Fenotípicamente se caracterizan por ser CD 16 y CD56 y negativas para el CD4. Carecen de receptores para Ags similares a los de los LsT y B, pero tienen otros conocidos como "receptores naturales de la citotoxicidad", (NKp46, NKp30 y NKp44), que le permite reconocer carbohidratos y otras moléculas presentes en células malignas y en las infectadas por virus. Presentan además, receptores para las ILs 1, 10,12,15 y 18 y para diferentes quimoquinas y moléculas de adherencia. Tienen un receptor de especial importancia, la molécula CD94 que le permite reconocer los Ags HLA presentes en las células normales del organismo, reconocimiento que frena su activación y por ende hacen que respeten las células propias.
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En su citoplasma tienen gránulos y por eso se les llaman linfocitos granulosos. Éstos contienen porinas y granzimas. Los primeros al ser excretados se incrustan en la membrana de la célula a destruir, se polimerizan formando microtúbulos a través de los cuales ingresan iones y electrolitos y producen la lisis de la célula blanco por estallido
osmótico. Destruyen otras células por inducción de apoptosis, al inyectar a través de los microtúbulos de porina, las granzimas que inducen en el núcleo la fragmentación del ADN. Esto lleva a la muerte por apoptosis que no induce respuesta inflamatoria. Funciones -Destruyen células malignas y bacterias tanto Gram positivas como Gram negativas. -Destruyen algunos virus como el citomegálico, varicela y herpex simple. -Ataca parásitos como leishmanias y toxoplasma. -Estimulan la hematopoyesis. La carencia congénita de NKs se acompaña de múltiples episodios de infección por bacterias y virus. Además de su acción citotóxica por medio de porínas y granzimas producen una serie de citoquinas que regulan varias funciones inmunes como IFN, TNF, IL-1 y factores formadores de colonia de diferentes leucocitos. 98
Por la influencia de la IL-12 producida por los macrófagos y PMN, conocida como factor estimulados de los NK, y secreta todos los factores formadores de colonia tanto de granulocitos como de MǾs. Por poseer en su membrana el CD16, receptor del factor cristalizable (Fc), reconoce Acs de la clase IgG presentes en la superficie de bacterias o células a las cuales ataca en un mecanismo conocido como citotoxicidad mediado por Acs, con lo cual refuerza la inmunidad adquirida. Su actividad es controlada en forma negativa por la presencia en las células blanco de Ags del sistema mayor de histocompatibilidad (MHC) y en la placenta por la expresión en el trofoblastos de molécula HLA-G. Los eritrocitos por carecer de moléculas del MHC podrían ser destruidos por los NKs. No obstante poseen una molécula especial, la CD47 que se une a otra presente en los fagocitos, la SI RIP e impide así ser fagocitadas o destruidas por los NKs. Las NK infectadas con el herpes virus G expresan moléculas CD4 lo que las hace susceptibles al VIH que puede destruirlas. LINFOCITOS (L)
Generalidades: Es una célula que hasta hace apenas cuatro décadas no se le conocía función específica, pero que en realidad es una de las de mayor jerarquía en el organismo, sólo superada por la neurona; es capaz de reconocer Ags específicos, reproducirse fuera de la médula ósea, "aprender" a producir nuevas proteínas e iniciar procedimientos metabólicos diferentes, "guardar" la información de este aprendizaje y "enseñar" a otras células comportamientos metabólicos nuevos. Sus características más importantes son la especificidad en el reconocimiento, de Ags y la capacidad de guardar memoria del primer contacto con ese Ag. Ontogenia. De la célula madre de la médula se originan los diferentes Ls inmaduros, algunos completan su transformación en la misma médul a los LsB; otros migran al timo para completar su maduración en este órgano los LsT. Bajo el estímulo de ciertas sustancias de tipo humoral, originadas unas en el timo como la timopoyetina y otras en las células M estroma de a médula ósea como las IL-3 e IL-7, la célula pluripotencial de la médula, que se distingue con el marcador de membrana CD34, da origen a la línea linfoide. La primera célula de esta línea, el linfoblasto, se reproduce con gran intensidad en la médula ósea, 1010 en veinticuatro horas. Un hombre de setenta kilos posee en su organismo 1.500 g de Ls, si se incluyen los que están en circulación y es que han ocupado los diferentes órganos linfoides. El L es una célula esférica de 8 a 12 micras de diámetro con un núcleo discretamente ovoide que ocupa el 90% del volumen de la célula y está formado por densos grumos de cromatina, que se tiñen intensamente de púrpura con los colorantes utilizados comúnmente en hematología. El citoplasma de la célula es pequeño, forma un anillo alrededor del núcleo y se tiñe de azul claro. La movilidad de las células es muy diferente a la de los granulocitos y su traslación se hace por prolongaciones citoplasmáticas en el sentido del movimiento de la célula, dando lugar a la formación de una imagen que se ha llamado en espejo de mano. 99
Las distintas organelas celulares están presentes en el L pero en forma más o menos rudimentaria; el aparato de Golgi es escaso, se encuentran algunos ribosomas libres y en ocasiones un esbozo de retículo endoplásmico; los microtúbulos y las microfibrillas están presentes pero en menor cantidad que en los PMN como corresponde a su menor capacidad de movilidad; finalmente, en la membrana celular presentan pequeñas prolongaciones en forma de vellosidades. Diferentes grupos de linfocitos. Los Ls se dividen en dos grandes grupos: los timo dependientes (LT) y los timo independientes (LB). Los linfocitos T adquieren en su membrana la proteína CD7 que les permite ingresar al timo y colonizarlo. Durante su paso por el timo sufren nuevas variaciones en la membrana consistentes en la adquisición de nuevas proteínas de membrana. Al salir de este órgano nuevos receptores les permiten ponerse en contacto con los distintos Ags o microorganismos que penetren al organismo, para iniciar así una respuesta de inmunidad específica. Los linfocitos B (LsB) reciben también el nombre de linfocitos Bursa dependientes, ya que en las aves migran de la médula ósea a un órgano linfoide especial, llamado Bursa de Fabricius, situado en la parte inferior del tracto gastrointestinal. En el humano no existe la Bursa, pero sí un órgano equivalente que es inicialmente el hígado embrionario y en la vida extrauterina la médula ósea. Durante su tránsito por la médula los linfocitos modifican sus proteínas de membrana, y al entrar en circulación y ponerse en contacto con los Ags, se transforman en células plasmáticas productoras de Acs. Los LsB constituyen, por lo tanto, la base de la inmunidad humoral mediada por Acs. Los Ls originados en la médula y destinados a convertirse en LsB se identifican por los marcadores de membrana CD19, CD22. El funcionamiento de los LsT y LsB se ha podido esclarecer gracias a los estudios realizados en las aves, pues la existencia en ellas del timo y de la Bursa permite la resección quirúrgica de cualquiera de estos órganos y el estudio de los cambios funcionales del sistema linfoide producidos por la falta de uno u otro tipo de Ls. La resección del timo, si se hace tempranamente, en el período perinatal, interfiere notoriamente con el sistema inmune celular. El crecimiento se ve seriamente comprometido y la apariencia es la de un animal (ratones, aves y otros) caquéctico. Por otra parte, se hace muy susceptible a infecciones producidas por parásitos, hongos, virus y algunas bacterias que tienen la característica de reproducirse dentro del Macrófago. Estos animales timectomizados no rechazan los trasplantes de órganos o tejidos, y en los órganos linfoides se aprecia atrofia de ciertas áreas que normalmente son ocupadas por los linfocitos T. 100
Por el contrario, si se preserva el timo y se reseca la Bursa, el crecimiento del animal es aparentemente normal, rechazará el trasplante de órganos o tejidos, pero será muy susceptible a las infecciones bacterianas por falla en la producción de Acs, responsabilidad de los LsB. Linfocitos T Estos ejercen por si solos importantes funciones de defensa, pero además controlan, en parte, la inmunidad humoral, responsabilidad de los LsB. La respuesta inmune celular está mediada por la acción directa de los linfocitos timo dependientes, de sus productos o por otras células efectoras activadas por las proteínas producidas por ellos. Los LsT se originan en la médula ósea por el influjo de varias citoquinas y factores producidos por las células epiteliales del timo. Durante el proceso de maduración, adquieren diferentes Ags de membrana que permiten su clasificación en subpoblaciones con capacidad funcional distinta. Ontogenia de los linfocitos T Linfocitos pretímicos En la médula ósea las ILs3 y 7 hacen que la célula madre caracterizada por el Ag de membrana CD36, inicie la producción de linfoblastos generadores de Ls. Algunos de estos, por efecto de la IL-7 adquieren una molécula de membrana, la CD7 que les permite reconocer al timo como el órgano en el cual deben ubicarse. Naturalmente esto implica que en los capiIares del timo debe existir otra molécula con la cual interactuar para poder entrar al parénquima del órgano. El L que entra a él, tiene además en su membrana el Ag CD45, que es una fosfatasa proteica de tirosina, enzima indispensable para su maduración y para la regulación de sus funciones. Tan pronto el L pro-T ingresa a residir en el timo, adquiere otra proteína de membrana conocida como CD2, que hace parte del conjunto de moléculas llamadas integrinas, que tienen que ver con la adherencia de los Ls a las células presentadoras de antígenos. Linfocitos intratímicos En el timo los LsT establecen contacto con células del estroma tímico, las cuales actuando conjuntamente con las hormonas que producen y con citoquinas originadas en otros territorios, determinarán el tipo de receptores que van a estar presentes en los LsT maduros. Durante su paso por el timo estos Ls se conocen como timocitos y sufren un proceso de desarrollo y especialización que incluye tres eventos importantes : eliminación de los clonos autorreactivos, generación de los receptores T para antígenos (TCR) y división en subpoblaciones con capacidad funcional diferente. Este proceso de maduración se acompaña de una reorganización del genoma que le permitirá a las células expresar muchos receptores diferentes gracias a la adecuada recombinación de los genes de las distintas porciones de las cadenas que constituyen el TCR. Sin embargo, este proceso de reorganización puede también generar receptores no funcionales o que reconozcan proteínas propias. Durante su paso por el timo las células T 101
son seleccionadas por una serie de mecanismos que capacitan a cada célula para el reconocimiento de un Ag específico y evitan la maduración de células no útiles o perjudiciales La "unidad de diferenciación" o maduración está integrada por las célula linfoides y por las epiteliales inductoras" del cambio, que se derivan del ectodermo. Ellas integran un laberinto de túneles en forma de esponja, a través del cual deben migrar los LsT que llegan al timo para "madurar" y ser "entrenados". Algunas de estas células epiteliales forman canastas o sacos que "abrazan" de 20 a 100 timocitos y reciben el nombre de "células nodrizas" responsables de la selección positiva que se menciona a continuación: Selección positiva. Consiste en seleccionar los timocitos que tengan la capacidad de reconocer más adelante las moléculas HLA que les habrán de presentar Ags. Los no seleccionadas son destruidas por apoptosis. Selección negativa. Es el proceso por el cual se destruyen los Ls con capacidad de reconocer los Ags propios y atacarlos. De no ocurrir este proceso se desarrollarían afecciones autodestructivas. Durante esta selección se destruyen más del 95% de los timocitos. Algunos con afinidad limitada contra lo propio no logran ser destruidos y entran posteriormente a circulación pero son reprimidos y únicamente bajo determinados procesos, no totalmente esclarecidos aun, se activarán y atacarán lo propio generando afecciones autoinmunes. Generación de subpoblaciones de LsT En el desarrollo de las subpoblaciones de LsT hay una serie de procesos secuenciales e irreversibles que llevan a la generación de grupos celulares con diferente fenotipo y que cumplen distintas funciones. Poco después de que los timocitos inician su migración de la corteza a la médula del timo, adquieren en forma simultánea las moléculas CD4 y CD8 y se las conoce como células doble positivas (CD4+CD8+). Posteriormente, linfocitos con gran afinidad por las moléculas HLAI, expresadas por las células epiteliales del timo, son eliminados por apoptosis para evitar que después reaccionen contra lo propio. Los que tienen poca afinidad se convierten en CD4-, CD8+, que en adelante llamaremos LT CD8 o linfocitos T citotóxicos (LsT-Ctx). Estos adquieren en su membrana el Ag CD28 y tendrán actividad lítica sobre algunas células infectadas por virus. Los linfocitos con gran afinidad por los HLA-II serán igualmente eliminados y los de poca afinidad por estos Ags se convertirán en CD4+CD8-, que se conocen como LT CD4 o LT-ayudadores o LT-h (h del inglés helper). Además, dentro del timo madura otra sub-población de Ls con el fenotipo CD4, CD25 que se conoce con el nombre de LsTr o LsTS que cumplen la función especial de hacer "tolerantes" aquellos LsT capaces de reconocerlo propio, pero que no fueron destruidos. Esta función ha llevado a que se les denomine también "células veto", es decir, que frenan la reactividad de los LsT con capacidad de reconocer lo propio . Receptor para ags de los LsT (TCR) Durante el proceso de maduración, los LsT adquieren un receptor para el reconocimiento del Ag compuesto por dos cadenas, α y β. Cada cadena está formada por un sector o dominio, 102
variable (V) y otros constante (C). Entre ellos se interpone un dominio de unión J (dejoint). Las cadena β tienen además un segmento adicional de diversidad (D). La cadena V tiene tres sectores hipervariables en donde la secuencia de aminoácidos cambia generando una gran cantidad de receptores diferentes. Como para las cadenas V, J y D hay en el genoma buen número de genes diferentes la diversidad de receptores se incrementa. Se estima que la diversidad puede llegar a más de 10 millones de LsT distintos. Tres locus controlan la expresión del TCR, el TCRA/D del cromosoma 14, el TCRB y el TCRG del cromosoma 7, que poseen genes para los segmentos V D y J. Las diferentes recombinaciones de los genes de estos locus por efecto de nucleasas y ligasas, más la adición de nuevos nucleótidos por la encima deoxiribonucleotidiltransferasa, genera la gran variedad de receptores T. Los LsT, con TCR α β, al salir del timo y entrar en circulación irán a colonizar primordialmente los ganglios linfáticos y el bazo. El TCR se asocia a una molécula llamada CD3, q ue está integrada por 5 cadenas diferentes: gamma, delta, épsilon, beta y eta. Las dos últimas difieren de las primeras, en que su porción intracitoplasmática es mayor y son las cadenas responsables de transmitir al interior del L, el mensaje de que al TCR se ha unido a un Ag. La célula presentadora que exponga el Ag por medio de una molécula HLA-I, puede estimular células con TCR que tenga la molécula CD8; si la célula presentadora del Ag lo expone por medio de una molécula HLA-II, podrá estimular los linfocitos cuyo TCR posea la molécula CD4. Por lo tanto, el TCR configura una macro molécula formada por la unión del receptor propiamente dicho, las cadenas que integran al CD3 y la CD8 o CD4, según el caso. La activación de las células T depende de la interacción de los receptores de las células T (TCRs) con los péptidos microbianos (productos de degradación de microorganismos) que están acoplados en el complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) La detección de unas pocas moléculas de un péptido antigénico puede inducir una fuerte activación de las células T. Linfocitos post-tímicos El timo "exporta" varios millones de clonos de LsT maduros diferentes, capaces cada uno de ellos de reconocer determinado Ag. Antes de este reconocimiento son llamados Ls vírgenes. Estos, a pesar de su grado avanzado de desarrollo, no son células terminales y conservan la capacidad de multiplicarse en la periferia. Cuando son programados en el ganglio linfático por el Ag presentado por las DCs que llegan a él procedentes de la periferia, cambian sus moléculas de adherencia y sus receptores para quimoquinas, lo que les permite ingresar a los tejidos y a órganos no linfoides para enfrentarse al Ag. Es así como expresan selectiva L, CD44 y quimoquinas CCR5, CSCR3 y CCR7. Tanto los LsT-h como los LsT-Ctx que salen a la circulación son CD3+ y están en 103
capacidad de reconocer y ser estimulados por un Ag que les sea adecuadamente presentado. Encuentro con el antígeno LT no reconoce a los Ags en su forma nativa. Éstos deben sufrir primero un proceso de digestión por parte de la célula presentadora del Ag (APC) que una vez seleccione la molécula más antigénica buscará a nivel de los ganglios linfáticos el L con el receptor específico para esa molécula. La molécula antigénica a presentar es fruto de la digestión del Ag y está constituida por una pequeña cadena de aminoácidos que se une por el agretope a la molécula HLA de la APC en la porción llamada desetope. El Ag es reconocido por el TCR por la parte contralateral llamada epítope (que es la más inmunogénica). Por su parte, el TCR reconoce el epítope por su región variable o paratope. La parte de la molécula HLA que es reconocida por el Ag CD4 o CD8, se llama histotope. El contacto con el Ag se realiza por medio de las células presentadoras como macrófago, las células dendríticas (DC) y linfocitos B (LB). Ellas poseen en su membrana moléculas del sistema mayor de histocompatibilidad (MCH) que presenta al antígeno (Ag) al linfocito T. Diferentes subpoblaciones de LT serán activados según la clase de HLA de las células presentadoras (APC). Activación de los linfocitos T Este proceso pasa por 3 etapas. La primera de corta duración, segundos o pocos minutos tiene lugar en la membrana y es la de reconocimiento del Ag . La segunda, con una duración de 30 a 50 minutos ocurre en el citoplasma y consiste en la trasmisión de señales y la tercera, que tiene lugar en el núcleo, dura horas o días y consiste en la activación de genes para iniciar la producción de citoquinas. Estas dos últimas funciones son complejas y para su cumplimiento el genoma tiene más de 200 genes diferentes. En condiciones básales, antes de un estímulo antigénico, existen unos pocos miles de Ls pertenecientes a cada uno de los 25 a 100 millones de clones diferentes de LsT. La presencia de un Ag induce, por parte de la APC, la producción de quimoquinas encargadas de facilitar la migración de Ls vírgenes al lugar en donde estén las DCs que hayan procesado en Ag y estén listas a presentarlo. Una vez que el LT CD3+ establece contacto con un Ag, se desencadena una serie de eventos importantes que conducen a la blastogénesis o expansión clonal, por la cual el LsT prolifera dando origen a un gran número de Ls, un clono, con un receptor idéntico, capaz de reconocer únicamente el Ag que inició su activación. En la activación del LsT influyen varias citoquinas producidas por la célula presentadora del Ag como IL-1, IL-6 y TNFα, las cuales inducen la expresión de varias moléculas de adherencia como la LFA1. El LT activado produce a su vez GM-CSF, IL4, citoquinas que inducen en la célula presentadora la expresión de ICAM-1 y LFA-3. La unión de las diferentes integrinas e ICAMs constituye una segunda señal de activación. 104
Simultáneamente se generan nuevas moléculas que colonizan la membrana de los Ls. A las 6 horas aparece el CD71, un receptor para la transferrina que permite a la célula tomar el hierro necesario para su crecimiento La unión de la IL-1 a la membrana del L es indispensable para que el ciclo celular pase de la fase G I, a la G1 y luego a la fase S proceso que permite la expansión del clono. El proceso es altamente complejo y no está totalmente esclarecido, pero puede resumirse en la siguiente forma: las porciones intracitoplasmáticas de varias moléculas de membrana como CD3, CD4, CD8, CD45, CD5 y CD28 interactúan con diferentes segmentos de tres quinasas proteicas de tirosina (PTK), denominadas p59fyn, p56ick y ZAP-70. Éstas desencadenan otras interacciones entre diferentes moléculas que tienen como resultado final dentro del citoplasma la activación de los factores de trascripción nuclear (NF Kp, AP-1, NF-AT), que son transportados desde el citoplasma hasta el núcleo. Dentro de éste se unen a sitios específicos del DNA para activar los genes responsables de la proliferación, maduración del clono de ese L y de la producción de las citoquinas necesarias para lograrla función efectora contra el Ag que en la membrana se unió al TCR e inició todo el proceso. En la región reguladora del DNA participan al menos 8 moléculas diferentes que forman un enhanseosoma encargado de asegurar que se produzcan, en el momento requerido, bien las señales de replicación del L, bien las de producción de las citoquinas necesarias. Varios de los inmunosupresores empleados en la clínica corno la ciclosporina y el FK-506actúasn porque interfieren con este mecanismo de trascripción. En conclusión, la estimulación del LT debe ser triple. Un primer estímulo se origina por la interacción del TCR y el Ag, el segundo se hace por la unión de otras moléculas, como la CD25 con otra presente en la célula presentadora del Ag, como la B7. El tercer estímulo se origina por la acción de las citoquinas producidas por la célula presentadora del Ag. Si únicamente tiene lugar el primero se produce tolerancia por falta de respuesta o por apoptosis del LT. Si sólo ocurre el segundo estímulo, no habrá respuesta del LT. Pero si ocurren ambos, se inicia una activación del LT que lleva a una expansión clonal por proliferación y a la producción de citoquinas activadores de otras células efectoras. Adicionalmente se requiere que las DCs frenen a los LsTS o reguladores para que los CD4 queden en libertad de iniciar una respuesta inmune específica. Función de las Subpoblaciones de los LT LT ayudador (LT-h) El LT activado va a cumplir una función diferente según los marcadores adicionales que presente en su membrana. Si presenta la molécula CD4, va a evolucionar como un LTh conocido también como CD4, que tiene doble función de ayudar a otros LsT a producir citoquinas y estimular a los LsB a generar más moléculas de inmunoglobulinas (Ig) o Ac. (Figura inferior).
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Los LsT-h se subdividen en tres categorías: los LT-h1, los LT-h2 y los LT- h3. El IFNɣ y la IL-12, producida principalmente por los Mos, inducen la formación de los LT-h1. Estos últimos producen IL-2, IL-3, así como el IFNy y el MGCSF y posiblemente el factor inhibidos de la migración de los Macrófagos (MI F). Ejercen funciones de defensa contra microorganismos patógenos intracelulares, por la producc ión de IFNɣ, conocido anteriormente como factor armador de los macrófagos y que obra activando principalmente la vía del óxido nítrico (NO). Los LT-h2 producen las ILs 4, IL-5, IL-6, IL10, IL-1 3 la mayor parte de las cuales tienen que ver con la inducción de la inmunidad humoral al activar a los LsB e inducir su trasformación en células plasmáticas productoras de Acs. Bajo ciertas circunstancias los LT-h2 actúan como antagónicos de los LT-h1 ya que la producción de IL-4 e IL-10 impide que los LT-hl produzcan IFNɣ. Este mecanismo adquiere importancia en infecciones por Leishmania, parásito que deprime la respuesta inmune del huésped desactivando a los LT-h2 para poder sobrevivir dentro del macrófago. Ls Tr o reguladores, o LsTS, o LsTh3, constituye un grupo que representa del 5 al 10% de los Ls CD4. Su función es la de frenar las células autoreactivas que no fueron eliminadas en el timo por la producción selectiva de IL-10. Tienen como fenotipo CD4+ CD25+. Para permitir que los LsT puedan ser activados, las DCs maduras, por medio de la producción de IL-6 y de otra molécula no identificada aun, frenan o inhibe a los Tr, para que permitan la iniciación de una respuesta específica contra los microorganismos que fueron atacados por la inmunidad innata. Es posible que esta sub-población pueda regular el funcionamiento de otras líneas celulares en la médula ósea como la eritroide, y que su exceso de actividad sea responsable de algunos casos de anemia aplástica. Por 106
otra parte su carencia o defecto facilita el desarrollo de afecciones autoinmunes al dejar en libertad LsT con capacidad autoreactiva. Linfocitos citotóxicos (LsT-Ctx). Los LT CD8 actúan como células citotóxicas. Gracias a ellos, la inmunidad celular ataca y destruye directamente células malignas y aquellas infectadas por virus cuyos Ags colonicen su membrana. La acción de los LsT-Ctx puede ser indirecta por activación de Macrófagos. El LsT-Ctx almacena en sus gránulos varias proteínas que participan en los procesos de histólisis y de apoptosis: perforinas o citolisinas, granzimas, llamadas también fragmentinas. Las perforinas producen la destrucción de la célula blanco al adherirse y polimerizar la membrana de la célula, para formar túneles por los cuales penetra agua, generándose una explosión osmótica de la célula. Este mecanismo es similar al complejo de ataque de membrana del sistema del complemento. A través de los canales formados por las perforinas pasan al citoplasma de la célula las granzimas, que actuando sobre el citoplasma producen daño en sus organelos, y luego, al llegar al núcleo desencadenan la muerte de la célula por apoptosis. Linfocitos T de memoria. Algunos de los LsT al ser activados pierden en su membrana la molécula CD45 y la selectiva L y adquieren las CDw29 y CD45RO. Funcionalmente se convierten en células de memoria que se refugian en los ganglios linfáticos en espera de una nueva agresión por parte del Ag que desencadenó la activación del clono respectivo para iniciar de inmediato una potente acción contra el Ag que los generó. Cooperación de los LsT con los 107
LsB. El LsT, activado por un Ag, incrementa la expresión de receptores para las quimoquinas CXCLR5 y CCLR4 que se producen en los folículos linfoides ricos en LsB con la cual los LsT son atraídos hacia los LsB. Al establecer contacto los primeros estimulan en los segundos la producción de Acs contra el Ag que inició la activación del LT. Citoquinas producidas los linfocitos T Las citoquinas son polipéptidos producidos principalmente por las células del sistema inmune. Se mencionará las más importantes de las muchas producidas por los LsT en respuesta al estímulo antigénico y que actuando como mediadoras ejercen algún estímulo sobre otras células (figura adjunta). Su acción pude ser: autócrina es decir actuar sobre los mismos Ls que las producen y, parácrina es decir que su efecto es sobre otras células bien sean Ls u otro tipo de leucocitos razón por la cual algunas de ellas se conocen como interleuquinas. Linfocitos B (LsB) Definición. Inmunidad humoral es el mecanismo específico de defensa que cumplen los LsB gracias a sus productos de secreción, los anticuerpos, Acs, llamados también inmunogiobulinas (Igs). Estos ayudan al control de infecciones por microorganismos extracelulares y su función se cumple directamente o por la activación de fagocitosis y o del sistema del complemento. La producción de Acs contra Ags propios puede desencadenar procesos autoinmunes. Ontogenia de los LsB Al igual que los LsT, éstos se originan en la médula ósea. En las aves los Ls pro-B migran a un órgano especial, la Bursa, en donde sufren un proceso de maduración similar al de los LsT en el timo. En los humanos no existe la Bursa y los LsB inician su maduración en el hígado embrionario y a partir de pocas semanas después del nacimiento en la médula ósea. El proceso por el cual una célula pluripotencial de la médula se diferencia hacia la línea de LsB es complejo y está regulado por factores extracelulares y por contacto célula a célula con los componentes del estroma medular. Los diferentes estadios de desarrollo dan lugar a características fenotípicas y funcionales distintas. Se inicia por efecto de la IL-7 y por el contacto directo con las células del estroma de la médula. La maduración de los LsB se completa al migrar de la médula a los órganos linfoides secundarios. Se han identificado más de 20 proteínas de membrana en los LsB. Las CD19 y CD45 son las primeras que aparecen en las células progenitoras de la línea B, luego en el siguiente orden, las CD24, CD10, CD20, CD22, CD21, la Igs de membrana y finalmente la CD23. Varias de estas moléculas representan enzimas de membrana como la CD10 y la CD45. La CD10 es una endopeptidasa neutra, la CD45 es una fosfatasa proteica de tirosina. Todas ellas juegan papel en la activación y regulación del LB. Las proteínas CD19, CD21, CD22 y B7 controlan la adherencia de los LsB a otras células y hacen, por lo tanto, parte de la familia de las integrinas. La CD19 tiene similitud con algunos oncógenos y participa en la maduración o activación del LB. La CD21 es receptora para una fracción del complemento, C3b, y también para el virus de Epstein Barr que tiene 108
la característica de inmortalizar al LB una vez lo infecta. La CD22 facilita el contacto entre LsB y Mφs , en tanto que la B7 lo hace con los LsT por medio de la molécula CD28. La etapa de desarrollo de los LsB llamados proB se identifica por la expresión de las CDs 10, 19, 34 y 45, se caracteriza por el reordenamiento de los genes D, J y V de las cadenas pesadas llamadas H de las Igs. Este proceso está regulado por la acción de dos genes activadores de la recombinación conocidos como RAG-1 y RAG-2, lo cual conduce a la expresión de la cadena m que constituye la característica de los Ls Pre-B. En el siguiente paso se une a la cadena H la liviana formándose la molécula de IgM que migra a colonizar la membrana y que servirá de receptor para el Ag, estadío conocido como LB inmaduro. Posteriormente se genera y expresa en la membrana otra Ig, conocida como IgD, que favorece al LB maduro a reconocer un Ag. En el proceso de maduración de los LsB ocurre una selección similar a la de los LsT, un proceso positivo gracias al cual se conservan los clones de células con potencialidad de reaccionar eventualmente contra un Ag externo, en tanto que por selección negativa son destruidos aquellos con capacidad de reconocer los Ags propios del organismo. Solo un75% de los LsB inmaduros sobreviven a estos procesos de selección. Cuando el LB se activa por contacto con un Ag pierden la IgD de membrana y paulatinamente cambia la clase de cadena H para pasar de IgM a IgG y luego, si se requiere a IgA e igE. Receptor de los antígenos del linfocito B (BCR) Actúan como tal moléculas monoméricas de IgM, en algunos casos de IgD y excepcionalmente de IgG. Todo LB maduro posee en su membrana de 0.5 a 1.5 por 10 5 de moléculas de IgM. Están fijas a través de su porción Fc, y las pinzas FAB formadas por los segmentos variables de las cadenas pesadas y livianas se orientan hacia el medio ambiente de la célula para poder captar un Ag. Son específicas, es decir, cada LB tiene una determinada IgM que puede reaccionar únicamente con un Ag y no con otros. La eventual reacción de un Ag con un LB implica un proceso de selección de aquellos Ls, que por programación genética produjeron la molécula de IgM. La Ig de la membrana difiere discretamente de la Ig secretada por las células plasmáticas. La IgM de 109
membrana tiene 20 aminoácidos más que la secretada como Ac. El BCR está conformado por un complejo de 8 cadenas proteicas, 4 de las cuales constituyen la IgM con capacidad de reconocer un Ag específico, 2 cadenas Igb y 2 Iga que están ubicadas alrededor de la IgM de membrana (figura de arriba). Estas moléculas se conocen también como IgM-α CD79a e IgMβ CD79b. Estas 4 últimas tienen cada una un segmento de activación de tirosina conocido como ITAM, que informa al citoplasma del LB cuando un Ag se ha unido a la IgM. Este segmento es el responsable de activar la kinasa de tirosina para iniciar el proceso metabólico requerido para su eventual transformación en célula plasmática productora de Acs. La presencia de moléculas de IgD se da únicamente en mamíferos de mayor grado de desarrollo evolutivo. La tolerancia que el sistema inmune adquiere frente a los Ags propios de cada organismo parece deberse a que los LsB del feto carecen de IgD y pueden hacerse tolerantes. Encuentro con el Antígeno Si un clono de LsB encuentra un Ag antes de entrar a un ganglio linfático o al llegar a él se ubicará en la zona timo-dependiente en donde es activado por LsT e inducido a proliferar. Parte de su progenie se transformará en células plasmáticas y producirá Acs contra el Ag que directamente o por medio de un clono de LsT que lo activó. Otros LsB se transformarán en células de memoria que se radicarán en la zona subcapsular de los ganglios linfáticos, punto estratégico para estar vigilantes a una eventual llegada por la del mismo Ag que los generó. Otros migrarán a la médula ósea en donde serán productores de IgG. Activación de los linfocitos B El LB puede ser activado directamente por los Ags timoindependientes, polisacáridos o lípidos, generará Acs únicamente de la clase M. Cuando el Ag es proteico, además del estímulo antigénico, el LB debe recibir de los LsT-h una serie de señales, por medio de interleuquinas, que hacen que la célula entre en la fase S del ciclo reproductivo. Se transforma luego en célula plasmática (figura adjunta) productora inicialmente de Acs IgM, pero que rápidamente pasan a clase G, con mayor afinidad por el Ag. Luego se aprecia un aumento de tamaño que se debe a la acción de la IL-5, factor de crecimiento de los LsB, (BCGF), y que es producido por los LsT ayudadores. Pasa luego, por efecto de la I L-6, a la etapa de célula plasmática productora de Acs. Coadyuvan en el estímulo del LB una serie de interacciones entre moléculas de membrana con otras que le llevan determinado mensaje. La unión del BCR con el Ag inicia en el citoplasma la fosforilación de varias moléculas proteicas lo cual constituye la señal primaria responsable de la proliferación que generará un clono de Ls con capacidad de 110
reconocer únicamente el Ag que inició la activación. Adicionalmente gracias a señales antiapoptóticas se prolonga la vida del Ls y otras moléculas coestimuladoras. La activación iniciada en esta forma puede incrementarse hasta en 1.000 veces, por el efecto de moléculas como la CR2 que se une a la CD19 y que constituye la señal secundaria. Esta molécula posee una larga proyección intracitoplasmática con 9 tirosinas que permiten la fosforilación de moléculas conocidas como Syk, Fyn y Lyn. Este complejo CR2-CD19 actúa en los LsB, como las moléculas CD4 y CD8 en los LsT. Inicia varias vías de activación que han de llevar al núcleo los mensajes requeridos para su maduración, proliferación y producción de Acs por parte del LB transformado en célula plasmática. La CR2 es un receptor para la molécula C3d que resulta de la activación del complemento, que puede ser activado por algunos microorganismos por su vía alterna. La célula plasmática que es de mayor tamaño que el LB, presenta una hipertrofia del retículo endoplasmático para dar cabida a gran cantidad de ribosomas encargados de la producción masiva de Acs, miles de moléculas por segundo. La producción de Acs se caracteriza por su especificidad, cantidad, clase, isotipo y afinidad. La especificidad por determinado Ag le permite reconocerlo entre 10 8 moléculas similares. La cantidad de Acs producida permite medir la magnitud de la respuesta. Por su clase se determina si estará ubicado en la sangre, en los tejidos o en las mucosas según sean IgM, IgG o IgA respectivamente. Su isotipo y afinidad definen su función biológica. El LB activado produce varias citoquinas como IL-1, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-8, IL-1 0 e IL1Z varios IFNs y GM-CES. No produce IL-2. La respuesta de los LsB tiene la característica de ser muy específica, gracias al proceso llamado de selección clonal que lleva a la proliferación de los Ls que pueden reconocer determinado Ag. En resumen, la activación de un LB por un Ag da lugar a: que la célula entre en proliferación y genere un clon, que los Ls resultantes de esta proliferación se transformen en células plasmáticas, que estas inicien la producción de Acs de diferentes clases y funciones y que algunos se transformen en Ls de memoria con la capacidad de reaccionar rápida y más activamente ante el rencuentro con el Ag que generó todo el proceso. Respuesta primaria Se denomina así la resultante de la activación de un LB virgen, que no ha tenido un Ag y que genera, entre 7 a 10 días después M contacto, la producción de Acs IgM de una especificidad baja, respuesta que suele ser pasajera y con una duración de pocas semanas. Respuesta secundaria Se genera cuando un LB de memoria encuentra por segunda vez el Ag que lo generó. Esta respuesta es más rápida, ocurre de 24 a 72 horas, genera IgG o Acs de otra clase y de mayor especificidad por el Ag. Además es de más larga duración que en ocasiones, sobre todo si es generada por respuesta a algunas infecciones vírales, puede ser permanente. Formación y funciones de los Centros Germinales La mayoría de los Ags entran por la piel o mucosas, son capturados por las DCs incluyendo las células de Langerhans y trasportados por ellas a los ganglios linfáticos regionales o al bazo si el Ag ingresa al torrente circulatorio. Si es soluble puede llegar por la linfa para ser capturado en el ganglio por alguna de las APCs, 111
bien sean Mas, DCs o LsB. La producción de Acs cuando el Ag es protéico requiere de la participación de los LsTh. El contacto inicial tiene lugar en el borde entre los folículos linfoides y la zona T, rica en LsT. El LT que establece contacto con la APC genera moléculas de membrana (CD40L y CD28) y secretan citoquinas (ILs 2,4 y 5) que permiten establecer contacto con el LB, presentarlo el Ag y activarlo. Este LB activado pasa al folículo y prolifera generando una zona oscura en la periferia de lo que será el centro germinal, CG, y posteriormente una zona central más clara en donde tiene lugar la trasformación en célula plasmática. En ese lugar ocurren las mutaciones somáticas que definirán la clase de Ac a producirse así como el incremento de afinidad de los mismos por el Ag que inició el proceso. Las células plasmáticas generadas salen M centro germinal hacia la parte central del ganglio y/o a la medula ósea para iniciarla producción de Acs. El centro germinal es un microambiente en donde se reúnen todos los actores necesarios para garantizar la producción de Acs y el cambio de clase. A este nivel del CG también se generan los Ls de memoria, algunos de los cuales permanecen en el ganglio en tanto que otros migran a otros órganos linfoides terciarios. 112
Los folículos linfoides del bazo y de las placas de Peyer también se transforman en centros germinales con la llegada del Ag y con la influencia de varias citoquinas. Parece que las células dendríticas foliculares que expresan CR1, CR2 y CR3 captan y retienen Ags por meses o años gracias a lo cual la respuesta inmune contra ciertas infecciones es de muy larga duración. LsB de memoria Una vez que el Ag es destruido, los Ls responsables entran en apoptosis. Los Ls vírgenes que no han tenido contacto con el Ag para el cual están programados a reaccionar tienen en su membrana gran cantidad de moléculas CD44 y de selectina L, en tanto que los de memoria pierden casi por completo estas moléculas. Los LsT vírgenes tienen además moléculas de CD45R que pierden al volverse de memoria y los B pasan de expresar IgM a IgG, IgA o IgE. Los LsB de memoria son IgD negativos y expresan como moléculas característica CD27. Al perder la selectina L no pueden penetrar a los tejidos u órganos linfoides a través del endotelio venoso poscapilar pero circulan ampliamente por los canales linfáticos. Tienen larga vida, su ciclo de reproducción se detiene o es muy lento, pueden vivir por meses y aun años o reproducirse lenta y progresivamente. No está adecuadamente esclarecido cómo es este mecanismo, pero deberse a la persistencia de mínimas cantidades de Ag atrapadas en las células dendríticas y que serían las responsables de mantener vivos o latentes a los Ls de memoria. Linfocitos B1 o timoindependientes. Contrario a los B2 o LsB que para transformarse en células plasmáticas requieren además del estímulo antigénico la "ayuda" de los LsT, los B1 reconocidos por el Ag de membrana CD5 no requieren de la ayuda de los LsT para producir Acs. Se encuentran primordialmente en las cavidades peritoneal y pleural y son activadas por lipopolisacáridos. Producen primordialmente IgA que evita que bacterias comensales puedan ingresar al organismo. LsB COMO CELULAS PRESENTADORAS DE Ags La IgM de membrana de los LsB tiene gran avidez por Ags de diferente naturaleza incluyendo aquellos proteicos de bajo peso molecular que para ser inmunogénicos requieren estar unidos a una molécula portadora o hapteno. Este tipo de Ags es captado por el LB, que los interioríza y los procesa tomando el epítope proteico antigénico para por medio de moléculas HLA presentarlo a los LT-h. Simultáneamente se expresan y activan las moléculas B7-1 y B7-2 así como la CD40L. Lo que permite al LT ser activado y a la vez presentar y activar a los Ls B por medio del contacto directo y de las ILs 2,4 y 5 para que inicie la producción de Acs. Anticuerpos o inmunoglobulinas Generalidades. Los Acs son moléculas glucoproteicas especializadas, llamadas inmunoglobulinas (lgs), producidas por las células plasmáticas, y que tienen la característica de reaccionar específicamente con un Ag. La composición de las Igs es de un 82 a 96% proteica y un 4 a 18% de carbohidratos. La parte proteica está constituida por un tetrapéptido que a diferencia de las demás 113
proteínas tienen dos regiones funcionales diferentes, una encargada del reconocimiento del Ag, que posee gran variabilidad por cuanto tiene la capacidad de reconocer un número casi ilimitado de moléculas diferentes. El otro segmento tiene una función electora, su constitución es más o menos constante y tiene la capacidad de fijar el complemento, de obrar como opsonina, de facilitar el paso de Ac a través de ciertas barreras como la placenta y en general, de ser electora de los mecanismos de inmunidad humoral. Los Acs representan entre un 10 y un 20% de las proteínas totales del plasma. Son de varias Clases, que se reconocen con los nombres de IgA, IgG, IgM, IgE, IgD. Su estructura básica es similar en todas las clases, con variaciones propias de cada una y con diferencias moleculares a determinados niveles, que les confieren la especificidad de reaccionar con determinado Ag y no con otros. En condiciones normales, un organismo adulto sintetiza de dos a cuatro gramos diarios de Ac y cataboliza por lo general una cantidad igual. La vida media de cada clase de Ig es distinta. De quince a veinte días para la IgG, de cuatro a cinco para la IgA e IgM. Parte del catabolismo de los Acs se hace por el sistema reticuloendotelial del hígado, pero algunas cantidades se pierden, a través de la saliva, de la secreción de los tractos respiratorio, digestivo y gastrointestinal, del calostro y de la leche, sin haber sido desintegrados en aminoácidos. La concentración de Acs dentro del organismo tiene variaciones muy considerables. La IgG, dado su peso molecular de 150.000, pasa fácilmente del torrente circulatorio hacia los tejidos, y se encuentra en buenas cantidades en el humor acuoso, en los líquidos cefalorraquídeo, sinovial, amniótico, peritoneal, así como en los líquidos intersticiales. Por otra parte, la IgM, que tiene un peso molecular de 900.000, no sale del torrente circulatorio a los tejidos sino en condiciones excepcionales y su mayor concentracíón es, por lo tanto, intravascular. En las secreciones como la saliva, las lágrimas, el moco nasal y traqueobronquial, los líquidos intestinales, la bilis, la orina, el calostro y la leche, la Ig más abundante es la IgA, pero hay pequeñas cantidades de IgG. Barreras al paso de anticuerpos. En el sistema nervioso central hay una barrera hemato encefálica, constituida por el endotelio aplanado de los vasos sanguíneos, recubierto por prolongaciones de las células gliales, que se adosan íntimamente a las epiteliales. Esta doble envoltura impide el paso de toda clase de Acs del torrente sanguíneo al sistema nervioso. Otras barreras, menos estrictas que la hematoencefálica, existen en las articulaciones, vagina, útero, vejiga, testículos y placenta. Transcistosis. Se denomina así el proceso activo de paso de moléculas de Acs a través de una célula. La IgG pasa de la madre al feto atravesando el trofoblastos para salir al torrente circulatorio del feto. La IgA pasa de la basal del epitelio de la mucosa digestiva a la luz intestinal a través de las células de la mucosa, no entre ellas. Las membranas y la placenta protegen al embrión y al feto y lo colocan en un medio prácticamente aséptico, libre del contacto con gérmenes y proteínas extrañas, razón por la cual el feto no recibe estímulos y no produce Acs durante la vida intrauterina. Únicamente cuando una infección sufrida por la madre traspasa la placenta e infecta al feto, éste empieza a producir sus propios Acs. La presencia en el cordón umbilical de IgM implica que el feto sufrió durante su vida intrauterina algún proceso infeccioso. Durante el último trimestre del embarazo pasan de la madre al feto, por transcistosis, 114
grandes cantidades de IgG que protegerán al niño de las infecciones durante los primeros meses de vida. Estructurageneralde lasinmunoglobulinas Por electroforesis las proteínas del plasma se pueden separar en varias bandas, de las cuales la g y la b, las de menor movilidad, representan las zonas en donde se concentra la mayor parte de los Acs. Sólo unas pocas moléculas alcanzan a migrar hasta las fracciones α2 y α1. Hay características generales comunes a todas las Igs, y específicas o propias de cada clase. La característica general más importante y común a todas ellas se basa en la unión de dos cadenas pesadas de 440 aminoácidos cada una, unidas a su vez a dos cadenas livianas de 220 aminoácidos cada una. La unión de las dos cadenas livianas a las dos pesadas forma una especie de pinza, encargada de atrapar al Ag. La porción constante de las cadenas pesadas cumple otras funciones biológicas importantes, encargadas de librar al organismo de la presencia de la molécula antigénica. Esta estructura básica de las dos cadenas livianas unidas a dos pesadas, que a la vez se unen entre sí , forma un monómero que se puede encontrar en el plasma o en las membranas, y que es la forma de presentación más común de la IgG, la D y la E. La IgM suele presentarse predominantemente en una forma pentamérica. La IgA puede circular en el plasma en forma monomérica, pero en las mucosas es secretada como in dímero. Si estudiamos individualmente cada una de estas cadenas, encontramos en ellas algunas características importantes que se relacionan con su función. La cadena liviana, gracias a puentes disulfídicos, forma dos asas que permiten dividir la cadena en dos segmentos de 107 a 110 aminoácidos cada uno, llamados dominios. El primer segmento o dominio recibe el nombre de variable de la cadena liviana (VL), debido al hecho de que la secuencia de aminoácidos cambia de un Ac a otro, siendo idéntica en todas las moléculas de Acs destinadas a reaccionar con determinado Ag. En otras palabras, la especificidad de la molécula de Ac está dada por los segmentos variables, en los cuales la secuencia de aminoácidos es específica para cada Ac. El segundo segmento de la cadena liviana de los Ac recibe el nombre de constante (CL), debido a que la secuencia de aminoácidos es prácticamente igual en todos los Acs dentro de una misma clase de Ags. Cadenas pesadas. Tienen igualmente cuatro a cinco dominios. El primero de estos de 100 a 110 aminoácidos se conoce como segmento variable (VH). La secuencia de aminoácidos en este caso es igualmente idéntica para las moléculas de Acs que deben reaccionar con un Ag específico; de ahí la especificidad del Ac. Esta secuencia varía para Ac encaminado a reaccionar con otro Ag. Los segmentos o dominios restantes tienen una secuencia de aminoácidos que es igual para todas las moléculas de una misma clase, y que se denominan CH 1, CH2, CH3 y CH4. Las Igs G, A y D tienen tres segmentos constantes, mientras que la M y la E poseen cuatro.
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Fragmentación de una molécula de anticuerpo. Con el empleo de enzimas y de otros procedimientos químicos ha sido posible dividir la molécula de Ac en diferentes fragmentos, lo cual ha permitido estudiar la estructura y el funcionamiento de cada segmento. La papaína ataca las moléculas nivel del gozne y produce tres fragmentos. Dos de ellos, que se conocen en la literatura como fragmentos Fab, representan la unión de las cadenas livianas con los dos primeros segmentos o dominios de la cadena pesada y constituyen los lugares por donde el Ac reacciona con el Ag. El otro, que se conoce con el nombre de Fc o fragmento crístalizable, está constituido por los restantes segmentos constantes de las cadenas pesadas unidas entre sí. La tripsina actúa sobre las cadenas pesadas a nivel del primer puente sulfídico, liberando un fragmento de gran tamaño que constituye los dos segmentos Fab unidos a una pequeña porción de ambas cadenas pesadas, en tanto que el resto de las cadenas pesadas son parcialmente degradadas. Si se emplea ácido propiónico 1 N o úrea N 8, se logrará romper los fuertes enlaces covalentes que unen las cadenas pesadas a las livianas. Por lo tanto, se producirá una división longitudinal de la molécula de Ig, formando dos mitades; cada una de estas mitades está compuesta por una cadena pesada completa y una cadena liviana completa. Bajo determinadas condiciones y mediante procedimientos de acidificación, es posible la separación de las cadenas, obteniéndose así dos livianas y dos pesadas. Segmentos variables. Tanto el VL como el VH tienen en su secuencia de aminoácidos regiones hipervariables, que se intercalan con segmentos constantes conocidos como CDR. Los tres segmentos hipervariables de la cadena liviana están colocados entre los aminoácidos 24 a 34. CDR1L, 50 a 56, CDR2-L y 89 a 97, CDR3-L, en tanto que en la cadena pesada estos segmentos son cuatro y se ubican entre los aminoácidos 31 a 35, CDR1 - H, 50 a 65, CDR2-H, 95 a 102, CDR3-H. Los segmentos constantes intercalados se denominan FRI al 4, bien sean L o H. La función de los segmentos variables, como ya se dijo, es la de unirse directamente con la molécula antigénica por asociación no covalente que incluye fuerzas electrostáticas, uniones hidrogenadas y de interacción de tipo Vander Walls y que representan un cambio de energía de unas 6 a 17 kcal/mol. El segmento de esta unión con el Ag está representado por un nicho no polar de unas dimensiones que están alrededor de 16A x 7A x 6A. Segmentos CL y CH. Como ya se mencionó, la secuencia de aminoácidos de estos segmentos es prácticamente idéntica para cada clase de Ig. Por lo tanto, todo Ac de los muchos existentes contra los distintos Ags tiene una secuencia de aminoácidos similar en los segmentos CL y CH. La función de estos segmentos no está aún esclarecida, pero parece que tiene importancia para estabilizar la estructura terciaria y cuaternaria de la molécula y para facilitar y hacer más estable la reacción de los segmentos variables con el Ag (figura inferior). Gozne. Representa una zona de transición en la cadena de aminoácidos, que se encuentra calada entre el primer segmento constante y el segundo. Está compuesta por una cadena de ocho a uince aminoácidos. Cumple una función importante al permitir la movilidad de los dos primeros segmentos de la cadena pesada, a los cuales 116
están adheridas las cadenas livianas, y facilitar el que éstos puedan unirse a dos terminaciones antigénicas que estén más o menos separadas. Gracias a esta movilidad, las fracciones Fab de las moléculas de Ac pueden juntarse o separarse formando una Y o una T para reaccionar con el Ag. Esta región es diferente para cada clase ysubclase de Ig. El número de puentes disulfídicos varía en cada subclase de IgG. Son dos para la IgG1 y la IgG3, 4 para la IgG2 y 7 a 15 para la IgG4. Segmento CH2. Constituye el primer dominio del segmento Fc de la molécula de Ac. En él se unen lateralmente algunas cadenas de carbohidratos, y son la base de una de las funciones biológicas más importantes de las moléculas de Ac. A ese nivel se inicia la activación del sistema del complemento en los Acs clase IgG, una vez que ha tenido
lugar la reacción Ag-Ac. Esta reacción debe, en alguna forma no conocida aún, modificar la estructura espacial de la molécula de Ig, o descubrir radicales presentes en el segmento CH2, que en condiciones de reposo parecen estar ocultos. Lo anterior permite que el primero de los factores del sistema del complemento, el C1q, se una a la cadena y se inicie así la reacción en cascada, que le permitirá a este sistema cumplir sus importantes funciones biológicas. Por otra parte, la remoción de las terminaciones de ácido ciático en las cadenas laterales de oligosacáridos situadas en este lugar, facilita el que las moléculas de Acs sean fagocitadas por las células reticuloendoteliales del hígado, haciendo posible el 117
catabolismo de las mismas. Por lo tanto, el control homeostático de las Igs parece estar controlado por este segmento. Segmento CH3. Cumple un papel muy importante como opsonina, gracias a que los Mφs y posiblemente los PMN poseen un receptor especial de membrana para los extremos dístales de las cadenas pesadas de las moléculas de Ac. En el caso de la IgG parece que esos receptores reaccionan directamente con el segmento CH3, lo cual permite que la molécula de Ig se fije a los M φs y facilite, por lo tanto, el que éstos fagociten el Ag que está unido por el otro extremo a la molécula de Ig. En la placenta, los trofoblastos tienen igualmente receptores para este segmento de la IgG, constante de la cadena pesada con el complemento, etc. Clases de inmunoglobulinas Existen 5 clases de Igs. Su producción está determinada unas veces por el tipo de Ag, otras por el efecto de citoquinas. Los lipopolisacáridos generan IgM, en tanto que los alergenos inducen la producción de IgE. La IL-4 ayuda a producir IgGl e IgE, la IL- 5 IgM e IgA. El interferón α, IgG2. Cada clase de Ig tiene su propia cadena pesada , ɣ para la IgG; α para la IgA; µ para la IgM; δ para la IgD y ɛ para la IgE. La estructura especial de estas cadenas pesadas es responsable de las diferencias biológicas de las Igs.
Células del endotelio vascular Son las células de origen no hematopoyético más importante de la respuesta inmune. Hasta hace poco las células del endotelio eran consideradas como simples barreras mecánicas. Hoy se sabe que el endotelio produce diferentes citoquinas y además expresa moléculas que facilitan la adherencia a la pared de los vasos de células que deben pasar de la sangre a los tejidos. Cubren el interior de todos los vasos. Son planas en todos ellos con excepción de las venas poscapilares, que drenan los ganglios y los lugares de inflamación, en donde tienen una forma cuboide. Se modifica sustancialmente en los procesos inflamatorios por influjo de citoquinas y quimoquinas generados en los tejidos afectados. La presencia de bacterias Gram negativas y lipopolisacáridos en los tejidos estimula la producción de TNF α e IL-1 β por los macrófagos e IL-4 por los mastocitos. Estas citoquinas que activan el endotelio e inducen la expresión de moléculas de adherencia y receptores para las presentes en los leucocitos (selectiva P) para facilitar su paso a los tejidos. La IL-1 0 cuando activa su receptor induce la producción de las metaloproteinasas, MP-1, 3 y 9 que activadas disuelven el tejido conectivo y las membranas basales existentes 118
debajo del endotelio con lo cual se facilita la migración de las células endoteliales para la formación de neovasos. Los Macrófagos y PMN activados en los tejidos producen quimoquinas que atraen a la pared vascular otros leucocitos necesarios para la defensa contra el agresor presente en los tejidos. La activación del endotelio por el TNF e IL-1, además de estimular la expresión de moléculas de adherencia y la secreción de quimoquinas, induce un incremento en la permeabilidad de las uniones intercelulares para facilitar el paso de Acs y factores del complemento. Fibroblastos Son células del tejido conectivo que producen colágeno y fibronectina que proporcionan firmeza a los tejidos por la formación de una matriz. Son muy versátiles y pueden, en determinados micro-ambientes, transformarse en células constitutivas de cartílago, hueso, adipositos y músculo liso. Regulan el paso de procesos agudos de inflamación a formas crónicas. Participan en la cicatrización de heridas y son responsables de la fibrosis en los procesos de inflamación crónica. Participan en la producción de varias citoquinas como las ILs 6, 8, IFNs, factores formadores de colonias y quimoquinas.
Su proliferación está controlada por citoquinas como el factor de crecimiento de la epidermis, factor de crecimiento derivado de las plaquetas, factor de crecimiento similar a la insulina, IL-1, endotelina L y por el factor de crecimiento de los fibroblastos. Varias de las anteriores actúan sinérgicamente con las ILs 6 y 4 estimulan en ellos la producción de colágeno en tanto que el IFNy, la leucorregulina y la relaxina inhiben esta producción. Sin embargo, cuando el proceso inflamatorio se prolonga, la proliferación exagerada de ellos y el incremento en la producción de colágeno dan lugar a la formación de fibrosis.
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4. Coagulación Sanguínea y Fibrinólisis Fisiología de la hemostasia Etimológicamente se define: Haima= sangre; stasis = detener Se denomina coagulación al proceso por el cual la sangre pierde su liquidez, tornándose similar a un gel en primera instancia y luego sólida, sin experimentar un verdadero cambio de estado. Es decir es un proceso de formación de una barrera (tapón hemostático, coagulo sanguíneo, trombo) La hemostasia constituye un proceso que conduce a la formación del trombo hemostático, y conceptualmente, puede ser dividida en tres apartados: fase vascular, fase plaquetaria y coagulación plasmática. La compleja interacción de este bien balanceado sistema, puede ser perturbada por una alteración sistémica o por una intervención terapéutica. En condiciones normales, el endotelio funciona como una superficie inerte para los factores hemostáticos que circulan por el interior del vaso. Cualquier alteración de la pared endotelial, puede conducir a la activación de la coagulación y de sus sistemas reguladores. La lesión vascular puede ocurrir de forma directa o indirecta. En la tabla siguiente se resume el papel de las células de endotelio en la coagulación. Función 1.
Consecuencia Funciones Hemostáticas: No Trombogénicas
Superficie Cargada Negativamente
Repele Plaquetas y proteínas Hemostáticas
Sulfato de Heparina
Inhibe la formación de fibrina
Trombomodulina
Inhibe la formación de fibrina
Prostaciclina
Vasodilatación
Activador Tisular del Plasminógeno (PAI – 1)
Activa el Sistema Fibrinolítico
Inhibidor del (PAI – 1)
Inhibe la activación de la Fibrinolisis
Endotelina
Vasoconstricción
2. Trombogénicas Produce y Transforma Factor de Von Willebrand
Portador del Factor VIII en la formación de fibrina
Tromboplastina Tisular
Inicia la Formación de Fibrina
Fase vascular: Inicialmente, cuando el endotelio vascular es dañado, responde con una vasoconstricción local inducida por la serotonina y el tromboxano A2 liberados por las plaquetas. La exposición de las fibras de colágeno del subendotelio subyacente, 120
atraen las plaquetas circulantes que se adhieren al colágeno (cizallamiento plaquetario) tratando de cerrar el defecto endotelial y experimentando cambios metabólicos significativos, que promueven la continuidad de la hemostasia. Esta fase disminuye la velocidad de flujo de la sangre disminuyendo el sangrado, dura de 30 a 60 segundos. La fase plaquetaria, primaria o formación del tapón plaquetario: tiene cuatro etapas la adherencia, la activación, la secreción y la agregación. Las plaquetas tienen un papel fundamental es esta fase por tanto es importante conocer la Morfofunción plaquetaria: Morfofunción plaquetaria: las plaquetas se originan de la serie mieloide (célula madre mieloidea) y luego de la UFCGEMM por la acción de la interleuquinas 9 y 11, ver gráfico superior. Las plaquetas son fragmentos citoplásmicos sin núcleo, discoides, planas, ligeramente convexas, que circulan en la sangre libremente y se originan en la médula ósea a partir de los megacariocitos (gráfico adjunto). Tienen un diámetro de 2-3 micras, y su vida es entre 8-10 días. La cantidad normal en la sangre periférica oscila entre 150.000440.000 mm3. Los megacariocitos se encuentran en la médula ósea, los cuales introducen su citoplasma en los sinusoides y se fragmenta progresivamente hasta la liberación de plaquetas que entran a la circulación a través de estos mismos sinusoides. La plaqueta pasa por un envejecimiento progresivo en el cual pierde lentamente muchos de sus elementos esenciales para su propia vida y función y finalmente es 121
retirada por el sistema reticuloendotelial en el bazo y el hígado, con un promedio de vida de 8 a 10 días. La plaquetopenia produce petequias en piel y mucosas al inicio, Ultra estructura de la plaqueta: Al microscopio electrónico la plaqueta revela: A. Zona periférica: Se encuentra subdividida en capa externa, la membrana trilaminar y la zona Cytosol: El cytosol denominado también zona de sol gel, que contiene algunos sistemas de fibras en varios estados de polimerización, el cual ofrece soporte a la forma discoide de la plaqueta no alterada y también provee un sistema contráctil que está comprometido en el cambio de la forma plaquetaria, la producción de elongaciones citoplasmáticas pequeñas y secreción de la plaqueta. Los micro túbulos que se encuentran dispuestos en posición circular, son responsables de la forma discoide de la plaqueta. La activación de ésta cambia su forma hacia el tipo esférico. Los micro túbulos no se destruyen en este cambio, pues reaparecen si la plaqueta recupera su forma original. Los filamentos submembranosos posiblemente también mantienen la forma discoide en conjunto con los micro túbulos.
B. Organelas: Varios tipos de organelas han sido detectados en las plaquetas: los gránulos densos y los gránulos no densos; estos últimos, los más numerosos, se subdividen en gránulos α, lisosomas y peroxisomas. Se observan mitocondrias y gránulos de glucógeno. Gránulos densos: Estos contienen concentraciones altas de adenosina trifosfato (ATP) y adenosina difosfato (ADP), calcio y fósforo, serotonina y trazas de catecolaminas. Aunque la serotonina no tiene actividad agregante, aumenta la capacidad de otros agregantes plaquetarios y tiene su efecto vasoconstrictor propio. Otros elementos encontrados en la ultra estructura plaquetaria son las mitocondrias, gránulos de glucógeno, lisosomas, enzimas del ciclo glicolítico y hexosa monofosfato, miosina y actina. Los lisosomas contienen enzimas hidrolíticas.
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Gránulos α: Contienen factor plaquetario 4 (FP4), el término que se ha dado a la capacidad neutralizante de la heparina que poseen las plaquetas. Las células del endotelio poseen heparán sulfato, el cual cataliza la neutralización de la trombina por la antitrombina III. El FP4se une al heparán sulfato de las células endoteliales, por lo cual retarda la neutralización de la trombina en un trombo que está en producción. Otro compuesto de los gránulos a es la beta tromboglobulina, esta sustancia bloquea la producción de prostaciclina (PGI 2) por las células endoteliales y favorece el crecimiento del trombo. El factor de crecimiento de las plaquetas que también proviene de los gránulos α, promueve la proliferación de células del músculo liso vascular. La trombospondina proviene también de los gránulos α, y no tiene aún definida su importancia biológica. La fracción antigénica del factor Von Willebrand o VIII plaquetario (VIII:vW) está relacionada con la adherencia de las plaquetas al sub-endotelio. Estos gránulos contienen también fibrinógeno que actúa sobre los receptores específicos en la membrana plaquetaria. El factor V llamado antes factor plaquetario 1 (FP1) es un acelerador de la coagulación. La fibronectina plaquetaria es una promotora de la cicatrización de la herida. Estos últimos factores mencionados se encuentran en pequeña cantidad en las plaquetas en relación al plasma, pero su producción local en las plaquetas es de gran importancia para el efecto que pueda tener en la producción del trombo. C. Sistemas de membrana: El sistema canalicular abierto consiste en una serie de orificios múltiples sobre la superficie plaquetaria que comunican con invaginación de la membrana para multiplicar en gran forma las superficies exterior e interior de la plaqueta. Esto pone a disposición entonces una gran superficie de membrana en contacto plasmático con el interior de la célula para dar mayor alcance a la utilización de sus elementos. Al parecer también la exteriorización de la membrana intracanicular a la superficie de la plaqueta, una vez que ésta se activa y que se manifiesta por elongaciones citoplasmáticas y cambio de forma global, resultando en la exposición de sitios funcionales de la membrana. Intercalado a este sistema existe también el denominado sistema tubular denso; el sitio de mayor depósito de calcio, fácilmente disponible y su movilización, regula su función contráctil. El metabolismo de las prostaglandinas parece estar localizado en este sistema.
Fase plaquetaria de la coagulación: Adherencia: Las plaquetas poseen en su superficie moléculas de adhesión pertenecientes a la familia de las integrinas, que sirven como receptores para varias sustancias que participan en la adhesión y agregación plaquetaria, como el factor de Von Willebrand (FvW) y el Fibrinógeno (FIB). La adherencia hace que estos dos factores más glicoproteínas Ib y IIa favorecen que se unan las plaquetas entre sí con el tejido subendotelial y la colágena expuesta por la lesión vascular. Activación y secreción: Bien por su adherencia al colágeno, por contacto con la Trombina (TB), o por acción del Factor activador de plaquetas (PAF) producido por Monocitos/Macrófagos (MON/Mφ) y Polimorfo nucleares (PMN); las plaquetas activan 123
su metabolismo produciendo ADP, serotonina y Ca++ en sus gránulos densos, y otras sustancia pro y anticoagulantes de sus gránulos alfa. En este proceso de activación, las plaquetas cambian su forma discoidea a una forma esférica, con extensión de pseudópodos y contracción interna de su sistema contráctil de actina-miosina, tras la liberación de Ca++ y generación de Prostaglandinas (PG). Al activarse las plaquetas también emiten seudópodos que facilitan la unión de las plaquetas entre sí y con los bordes del vaso lesionado. En la figura inferior se resumen las fases de la coagulación:
Agregación: Paralelamente se activa la vía de la Fosfolipasa A2 (FA2) que libera Ácido Araquidónico (AcA). Este AcA, es metabolizado por la Ciclooxigenasa dando lugar a una serie de endoperóxidos cíclicos, que en el endotelio formarán Prostaciclina (PGI) de efecto antiagregante plaquetario; y en las plaquetas por acción de la Tromboxano sintetasa darán lugar a Tromboxano A2 (TxA2), potente agregante plaquetario y vasoconstrictor local. Igualmente el AcA por acción de la Lipooxigenasa produce metabolitos de la familia de los Leucotrienos , que son activadores de PMN y MF. De esta forma se presentan en el trombo plaquetario (Figura siguiente Cascada del ácido Araquidónico y la formación del tromboxano).
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En resumen, las plaquetas estimuladas en su adhesión al subendotelio, por TB y PAF, liberan Ca++ que activa el sistema de acoplamiento actina-miosina. El TxA2 moviliza e implica otras plaquetas circulantes; y estas reacciones liberan el contenido de los gránulos densos -secreción- que inician fenómenos similares en cadena en las plaquetas circundantes. Posteriormente se exponen los receptores para el FIB y las plaquetas comienzan su agregación para formar el trombo. Este tapón primario ha de ser estabilizado por el depósito de fibrina, producto final de las cascadas de coagulación que constituyen la fase plasmática.
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Mecanismo de coagulación plasmática, coagulación secundaria o propiamente dicha: Este mecanismo es debido, en última instancia, a que una proteína soluble que normalmente se encuentra en la sangre, el fibrinógeno, experimenta un cambio químico que la convierte en insoluble y con la capacidad de entrelazarse con otras moléculas iguales, para formar enormes agregados macromoleculares en forma de una red tridimensional. El fibrinógeno, una vez transformado, recibe el nombre de fibrina. Coagulación secundaria es por lo tanto, el proceso enzimático por el cual el fibrinógeno soluble se convierte en fibrina insoluble, capaz de polimerizar y entrecruzarse. Un coágulo es, por lo tanto, una red tridimensional de fibrina que eventualmente ha atrapado entre sus fibras a otras proteínas, agua, sales y hasta células sanguíneas. Participan más de 50 sustancias en el mecanismo de la circulación sanguínea, tanto en la sangre como en los tejidos, algunos promueven la coagulación y se les llama los procoagulantes y otros que la inhiben llamados anticoagulantes, el equilibrio que exista entre estos dos grupos hace que la sangre se coagule o no.
Mecanismo general La coagulación secundaria se realiza mediante tres pasos esenciales: 1. Como respuesta a la lesión vascular se forma un complejo que reciben el nombre de factor activador de la protrombina. 2. Este factor cataliza la conversión de la protrombina en trombina, y 3. La trombina actúa como enzima para convertir el fibrinógeno en hilos de fibrina, que atrapará plaquetas, eritrocitos y plasma para la formación del coágulo. Conversión de la protrombina en trombina: Después de que se forma el activador de la protrombina a consecuencia del daño vascular, se lleva a cabo la conversión de la protrombina en trombina, que a su vez, causa la polimerización de las moléculas de fibrinógeno en hilos de fibrina en el curso de 10 a 15 segundos, para formar el coágulo sanguíneo. La protrombina es una proteína plasmática (una alfa2-globulina), con un peso molecular de 68.000 Kd, Es una proteína inestable que fácilmente puede fragmentarse en compuestos pequeños, uno de los cuales es la trombina, con un peso molecular de 33.700 KD. La protrombina se forma de manera continua en el hígado y está en uso constante por todo el cuerpo. Si el hígado deja de producir protrombina, alcanza en 24 horas niveles muy bajos que no va a permitir la coagulación normal. El hígado necesita de vitamina K (vit K) para la formación normal de protrombina, así como de tres factores más de la coagulación, por tanto la falta de vitamina K o de enfermedad hepática impiden la formación de protrombina lo que ocasiona tendencia hemorrágica. Protrombina | F. Activador Protrombina | Ca++ 126
│ Trombina | Fibrinógeno -----------------> Monómero de Fibrina | |Ca++ | Hilos de fibrina Factores de la coagulación: I Fibrinógeno II Protrombina III Tromboplastina o Factor Tisular) IV Iones Calcio V Proacelerina o Factor Lábil) VII Proconvertina o Factor Estable) VIII F. Antihemofilico A o Factor de Von Willebrand (F.VW) IX F. Antihemofílico B o Factor Christmas) X F. Stuart Prower o auto trombina C XI F. Antihemofílico C o Antecedente tromboplástico del plasma XII F. Hageman o factor de vidrio XIII F. Estabilizador de la fibrina o Factor de Laki-Laki Prekalicreina o Factor Fletcher Ciminógeno o kininógeno de alto peso molecular o Factor Fitzgeralt Plaquetas
Factores de la coagulación a. Factores dependientes de la vitamina K 1 Protrombina (factor II): La protrombina es una glicoproteína de cadena sencilla a partir de la cual y por separación de parte de la molécula se genera la trombina activa. La protrombina consiste de una mitad con terminal carboxilo, la parte que forma la trombina en la molécula, y la mitad terminal amino, el llamado fragmento de protrombina 1-2 (fragmento PT-1-2), el cual es liberado durante la activación por el factor Xa . El fragmento PT-1-2 está compuesto por el fragmento PT-1 amino terminal y el fragmento PT-2 carboxiterminal. Al final aminoterminal del fragmento PT1 está el área del ácido g-carboxiglutámico (gla), el cual contiene 10 residuos gla. La mitad formados de trombina de la protrombina el precursor inmediato de la trombina activa, se llama pretrombina. A partir de éste y por separación de parte de la molécula se genera la trombina activa, la cual está compuesta de una cadena liviana A aminoterminal ligada por un puente disulfuro al sitio activo de la cadena B mayor. 127
2 Factor X: El factor X circula en el plasma como una glicoproteína de dos cadenas polipeptídicas. La cadena pesada del factor X contiene los residuos en los sitios enzimáticos activos. La cadena liviana del factor X es unida covalentemente a la cadena pesada por puentes disulfuro. Después de la activación del factor X, ya sea por factor por IXa o factor VIla, se libera un péptido de activación aminoterminal de la cadena pesada del factor X y la cadena liviana no se modifica y permanece unida a la cadena pesada del factor Xa. 3 Factor IX: Es una glicoproteína. Al igual que los otros factores dependientes de la vitamina K, es sintetizado en el hígado y es secretado hacia el plasma donde su vida media biológica es cerca de 18-24 horas. La proteína tiene una cadena polipeptídica simple que contiene un número de residuos de ácido glutámico en la región aminoterminal de la molécula. Esta forma de proteína no es funcional en la coagulación hasta que una carboxilasa vitamina K dependiente convierta 12 de los residuos de ácido glutámico aminoterminal en ácido gamma-carboxiglutámico (gla). Estos residuos gla, también característicos de otros factores vitamina K dependientes, participan en uniones fosfolipídicas dependientes del calcio, lo cual es crítico para la formación de un complejo con el factor VIlla, y para la subsecuente conversión del factor X a factor Xa. Hay una gran homología entre la secuencia de aminoácidos de factor IX y otros factores vitamina K dependientes, incluyendo la protrombina, factores X, VII y las proteínas C y S (del sistema de inhibidores). Todos estos factores tienen residuos gla en la región aminoterminal de la molécula. Además de los residuos gla, otro aminoácido, el ácido beta-hidroxiaspártico, se ha encontrado en el factor IX y alguno de los otros factores vitamina K dependientes. 4 Factor VII: El factor VII es una glicoproteína. La región terminal amino es homóloga a la de los otros factores vitamina K dependientes. El factor VII humano tiene una vida media in vivo de 6 a 8 horas, más corta que los factores IX, X y II (1 a 3 días). Parece ser que el factor VII efectúa alguna actividad enzimática intrínseca en su forma nativa. Por otra parte el factor VII es inactivo en su sustrato proteico fisiológico en ausencia del factor tisular (FIII). Como se verá al describir el factor tisular, un mecanismo hipotético para la iniciación de la coagulación podría ser que el factor VII debido a su actividad enzimática dispararía la activación de sus sustratos tan pronto el factor tisular se hace disponible. b. Los factores V y VIII Circulan en el plasma como precursores de cofactores biológicamente inactivos; el factor VIII fracción procoagulante (VIII:C) unido al factor o fracción von Willebrand del factor VIII (VIII:vW), constituyen el factor VIII completo (VIII:C/III:vW). Después de la activación, el factor Va sirve como un co-factor no enzimático para el factor Xa en el complejo protrombínico y el factor VIlla como un co-factor en la activación del factor X mediado por el factor IXa. Factor V: Es principalmente sintetizado en el hígado pero también se encuentra en plaquetas, monocitos y células endoteliales. El factor V tiene una susceptibilidad muy alta al ataque proteolítico. Es una molécula glicoproteíca sencilla de 330.000 de peso molecular. Este factor es activado a su cofactor por bajas concentraciones de trombina, la cual se divide en 4 uniones peptídicas diferentes, la actividad coagulante del factor V aumenta después de la segunda división. El factor V consiste en una 1.
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cadena pesada aminoterminal y una cadena liviana carboxiterminal que no son covalentemente unidas en la presencia de Ca ++. Estos fragmentos en medio de pro-cofactor son liberados como péptidos de activación. Los factores V y Va se unen a fosfolípido o membrana plaquetaria vía moléculas de cadenas livianas. El factor Va unido a plaquetas o fosfolípidos, funciona como un receptor del factor Xa; la función del receptor normal requiere Ca ++, interacción mediada del factor Xa con la superficie del fosfolípido. Factor VIII (VIII:C/III:vW): Se encuentra en el plasma en la forma de complejo VIII (VIII:C/III:vW) del cual la fracción procoagulante es el VIII:C y la fracción von Willebrand VIII:vW; ha sido posible la separación y caracterización de cada uno. El complejo VIII:CNIII:vW puede ser purificado del plasma por crioprecipitación y cromatograf ía del gel de agarosa. La fracción VIII:C compren la menor parte del peso de la molécula del complejo y puede ser separada por medio de un preparado de alta fuerza iónica en presencia de agentes reductores o por bloqueo del Ca ++por EDTA. Específicamente, la evidencia más precisa que afirma que las fracciones VIII:C y VIII:vW son moléculas diferentes, es la purificación de la fracción VIII:C bovina, porcina y humana libres de fracción Vill:vW. Las técnicas usadas varían, pero en general comprenden etapas de precipitación y absorción usando variedad de resinas. La fracción VIII:vW consiste en una serie de multímeros. Se cree que los multímeros grandes son más eficientes hemostáticamente por su mayor potencial para la interacción con plaquetas y su gran afinidad para ligarse al subendotelio. Recientemente se ha demostrado que aun pequeños multímeros de VIII:vW son efectivos en la promoción de la adhesividad de las plaquetas. Las plaquetas contienen normalmente VIII:vW en sus gránulos, pero también en el cytosol y la membrana. Esta fracción también ha sido detectada en las paredes vasculares de arterias, venas y capilares por técnicas de inmunofluorescencia. Se ha obtenido síntesis de fracción VIII:vW por células endoteliales humanas en cultivos in vitro, obtenidas del cordón umbilical. Además, también se han detectado niveles altos de esta fracción en el plasma después de aplicar adrenalina o vasopresina actuando sobre la pared vascular; estos hechos señalan al endotelio vascular como la probable fuente de la fracción VIII:vW del plasma. No se conoce en detalle cómo se efectúa la unión de las dos fracciones para formar el complejo factor VIII. La fracción VIII:C es un cofactor en la activación del factor X. El factor X es una glicoproteína del plasma, la cual es activada por una división en una unión peptídica sencilla, resultando el factor Xa, proteasa del plasma que obra sobre la protrombina para convertirla en trombina por hidrólisis molecular, en una reacción que es acelerada por el factor Va, fosfolípido 3 y Ca ++. 2.
c. Factores de activación por contacto XII, XI, pre-kalikreína y kininógeno de alto peso molecular (kininógeno-APM). Una vez que el plasma se expone a compuestos eléctricamente negativos, tales como vidrio, caolín, dextrán sulfato, celita, ácido elágico, cristales de urato, etc., se inician las reacciones por contacto. La activación por contacto no solamente inicia la vía intrínseca de la coagulación sino que está unida a otros sistemas proteolíticos del plasmalo tanto la kallikreína plasmática, producto proveniente de la pre-kallikreína, libera kininas vasoactivas de los kininógenos activando así el plasminógeno convirtiendo (por lo menos in vitro) pro-renina a renina y produciendo agregación de neutrófilos. El B-factor del factor XII activo es capaz de activar 129
la primera fracción del complemento C. También hay información posible de la fase de activación de contacto con el sistema de coagulación extrínseco. 1. Factor XII: purificado es una glicoproteína de cadena sencilla. Una división inducida por la kallikreína plasmática de una simple unión peptídica resulta en una enzima a c ti v a d e d o s cadenas el Q-factor del factor XIla, la terminación amino de la región de la cadena pesada es responsable de unirse sobre la superficie del beta-factor del factor XIIa y de la cadena sencilla del factor XII. La cadena liviana con terminal carboxi, unido a la cadena pesada por un puente disulfuro, contiene los residuos del sitio enzimáticamente activo. Una división adicional proteolítica de la kallikreína fuera del puente disulfuro libera el beta-factor del factor Xlla el cual es una proteasa activa pero a ésta le faltan propiedades de unión de superficie del α-factor Xlla. 2.Factor XI: El factor XI consiste en dos cadenas polipéptidas idénticas unidas por disulf uros. Una proteólisis limitada por el αfactor Xlla en una unión sencilla interna arginilisoleucina en cada de las cadenas polipeptídicas de factor XI resulta en cadenas pesadas aminoterminales unidas por disulfuro y cadena liviana carboxiterminal conteniendo el residuo activo de serina. Este factor circula en el plasma no covalente asociado con kininógeno-APM. 3 Pre-kallikreína es una glicoproteína de cadena sencilla. La activación proteolítica por beta-factor XIIa, lleva a la producción de kaliikreína activa, compuesta por una cadena pesada aminoterminal y una cadena liviana carboxiterminal unidas por puentes disulfuro. La kallicreína realmente libera bradikinina no peptídica a partir del kiminógeno de APM, activa el factor XII a factor XIIa, y también activa débilmente el factor IX. 4 Kininógeno de alto peso molecular (kinlnógeno -APM El plasma humano contiene por lo menos dos tipos diferentes de kininógeno, kininógeno de APM y kininógeno de bajo peso molecular (kininógeno-BPM), y ambos son cadenas de proteínas sencillas que contienen péptidos vasodilatadores altamente activos, las kininas, dentro de su secuencia de aminoácidos. La parte terminal amino de los dos kininógenos muestra una homología secuencia extensa, pero los de alto peso molecular contienen una estructura carboxi- termina¡ que no está presente en aquellos de bajo peso molecular y responsable para la activación de contacto del kininógeno-APM. El kininó- geno –BPM es inactivo en la coagulación de activación por contacto. d. Fibrinógeno y factor XIII La transformación de fibrinógeno (factor I) a fibrina, se lleva a cabo por la acción enzimática proteolítica de la trombina sobre el fibrinógeno, la cual produce el desprendimiento de dos pequeños fibrinopéptidos (A y B), y los monómeros solubles que corresponden al resto de la molécula. Los monómeros de fibrina se polimerizan espontáneamente en una red de fibrina insoluble, sobre la cual, el factor XIIIa, o estabilizador de la fibrina, ejerce su papel produciendo uniones covalentes por entrecruzamiento de los monómeros.
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1. El fibrinógeno: Es el único factor plasmático que se encuentra en cantidad suficiente para poderlo medirlo y expresarlo en términos de miligramos de proteína. El plasma normal contiene de 200 a 400 mg/dL. Los otros factores se encuentran en cantidades tales que solamente se pueden expresar en el sentido de actividad biológica. El fibrinógeno es una glicoproteína compleja, con un peso molecular de 340.000, y es sintetizado en el hígado. Es una molécula alongada con una estructura trimodular. Está compuesta de tres pares de cadenas la alfa ( α), beta (β) y gamma (ɣ). Las uniones son de radicales disulfuro. La molécula tiene un área (DOMAIN) central que conecta los amino de las seis cadenas. Las cadenas polipeptídicas se disponen formando dos espirales independientes con sus tres cadenas cada una y terminan ambas en un área globular (área terminal) que consiste principalmente de los terminales carboxilo, dos tercios de cadenas β y ɣ mientras que la α se prolonga sola como un terminal libre que es muy sensible al ataque proteolítico. Los fibrinopéptidos A y B que se liberan por el efecto de la trombina, corresponden a los terminales amino de las cadenas α y β. Este efecto de la trombina reduce el peso del fibrinógeno alrededor de un 3% que corresponde a los fibrinopéptidos A y B, con carga negativa, y genera los monómeros y su polimerización por agregación término-terminal y latero-lateral, conformando el polímero inestable de fibrina, insoluble. Se mencionó en la participación vascular en la hemostasis, el efecto del fibrinopéptido-B en la contracción del músculo liso vascular. 2. Factor XIII: El factor XIII es un tetrámero compuesto por dos cadenas α y dos cadenas β unidas por fuerzas no covalentes; la forma molecular se describe como α2β2. La cadena α contiene un grupo cisteína que es el grupo activo. Las cadenas α y β posiblemente son sintetizadas en el hígado, pero la cadena α también se ha encontrado localizada en megacariocitos, el cytosol de las plaquetas y algunos otros tejidos. El factor XIII en las plaquetas consiste de dos cadenas α El factor XIII debe ser activado (XIlla) por la trombina en presencia de Ca ++ . El factor XIlla obrará sobre el coágulo o polímero de fibrina no estable otorgándole una estabilización de tipo bioquímico. Esto quiere decir por una parte que macroscópicamente no hay diferencia entre el coágulo de fibrina no estabilizado y el coágulo estabilizado. El efecto de estabilización se logra por uniones cruzadas específicas en los dímeros de cadenas ɣ - ɣ polímeros de cadenas α . Se ha propuesto que las reacciones de estabilización cruzada de cadenas a contribuyan a estabilizar el crecimiento de los polímeros de fibrina en forma lateral, es decir, por uniones latero- laterales, mientras que la dimerización ɣ -ɣ estaría obviamente comprometida en la polimerización término-terminal de los monómeros de fibrina. Una de las consecuencias de los entrecruzamientos de las moléculas de fibrina desde el punto de vista de estabilización, es el aumento de la fuerza mecánica del coágulo. Recientemente se ha demostrado que la estabilización cruzada de α2-antiplasmina a la fibrina, probablemente explica la resistencia relativa de los coágulos formados en el plasma contra la digestión por la plasmina, enzima que produce fibrinólisis. La cadena α de fibrina puede ser unida cruzadamente a fibronectina, y ésta por otro lado se ha demostrado se encuentra unida al colágeno por enlaces cruzados, lo cual haría que el factor Xilla, además de lo mencionado, puede tener un papel en el anclaje del coágulo de fibrina al tejido conectivo. Más aún, la unión del factor XIlla a fibronectina y 131
colágeno tendría un efecto importante en el proceso de cicatrización y explicaría por qué se encuentra una cicatrización defectuosa en algunos pacientes con deficiencia de este factor. La tabla siguiente se hace un resumen de las funciones de los factores de la coagulación:
Factor Factor I Fibrinógeno
Factor II Protrombina
Factor III Factor Tisular
Bioquímica
Biosíntesis
Glucoproteína multimérica, 3 Hígado cadenas peptídicas. PM: 340.000 kD. Glucoproteína Hígado, monomérica. dependiente de PM: 69.000 kD. Vit K. Glucoproteína Transmembrana del subendotelio. PM: 44.000 kD.
Factor IV Calcio Factor V Proacelerina
Concentración en plasma Ug/ml 2500 ug/ml
100 ug/ml
Vida Media Plasma (días) 3 – 5 días
2.5 días
Factor VII Proconvertina
Glucoproteína monomérica PM: 63.000 kD.
Factor VIII Factor Antihemofilico A.
Glucoproteína monomérica PM: 280.000 kD.
Proteína estructural, precusrsor de la fibrina, parte de la vía común. Proenzima, precursor de la trombina, actúa en la vía común. Cofactor de unión sin actividad enzimática.
Subendotelio.
Gránulos densos de la plaqueta Glucoproteína multimérica. PM:200.000 400.000
Función
Hígado
42 ug/ml
0.5 a 1.5 días.
Cofactor de activación enzimática de factores de coagulación. Cofactor de la vía común.
0.25 días.
Proenzima de la vía extrínseca.
0.3 –0.5 día.
Cofactor de la vía intrínseca.
a
Factor de Von Glucoproteína Willebrand monomérica PM: 1 200.000 kD.
Hígado, dependiente de Vit K.
0.5 ug/ml
0.2 ug/ml
Endotelio y plaquetas.
Factor IX Factor Antihemofilico B.
Glucoproteína monomérica PM: 55.000 kD.
Factor X
Glucoproteína de Hígado,
Adhesión plaquetaria, portador del factor VIII.
10 ug/ml
Hígado, dependiente de Vit K.
5 ug/ml
1 día.
Proenzima de la vía Intrínseca.
Proenzima de la vía 132
Factor Stuart
dos cadenas. PM: 55.000 kD.
Factor XI
Glucoproteína de dos cadenas. PM: 160.000 kD.
Factor XII Factor Hageman
Glucoproteína monomérica PM: 80.000 kD.
Factor XIII Estabilizador de la fibrina.
Glucoproteína multimérica, 2 cadenas peptidicas. PM: 320.000 kD.
Precalicreína
Delta globulina monomérica. PM: 88.000 kD.
Cininógeno de Alfa globulina alto peso monomérica. molecular PM: 110.000 kD.
dependiente de Vit K.
10 ug/ml
Hígado
5 ug/ml
40 ug/ml
Hígado y plaquetas.
30 ug/ml.
Hígado
42 ug/ml
Hígado
80 ug/ml
1.5 días.
común
2.5 –3.3 días
Proenzima de la vía intrínseca.
2 – 3 días.
Proenzima de la vía intrínseca.
9 – 10 días.
Proenzima de la vía común.
1.3 días.
6.25 días.
Proenzima, sistema de la cinina, vía intrínseca. Cofactor, sistema de la cinina, vía extrínseca.
La fase plasmática de la coagulación secundaria o Cascada de MacFarlane, (en el gráfico lateral se sintetizan los pasos de la cascada). Mecanismo básico: Cada reacción de estas vías da como resultado el ensamblado de un complejo compuesto por una enzima (factor de coagulación activado), un sustrato (proenzima de un factor de coagulación) y un cofactor que actúa posibilitando la reacción. Estos componentes se ensamblan en general sobre una superficie fosfolípica y se mantienen unidos por medio de puentes formados por iones calcio Ca ++. Por lo tanto la reacción en cascada tiende a producirse en un sitio donde este ensamblaje puede ocurrir. Tanto la vía intrínseca como la vía extrínseca desembocan en la conversión del factor X en X a (la letra "a" como subíndice " a" significa "activado") punto en el que se inicia la vía común.
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Vía intrínseca: Recibe este nombre debido a que antiguamente se pensaba que la sangre era capaz de coagular "intrínsecamente" por esta vía sin necesidad de contar con la ayuda de factores externos. Actualmente se sabe que esto no es exactamente así. De hecho la vía extrínseca es la que realmente inicia el proceso y la vía intrínseca sirve de amplificación y seguridad del proceso hemostático. El proceso de coagulación en esta vía se desencadena cuando la sangre entra en contacto con una superficie "extraña", es decir, diferente al endotelio vascular. En el caso de una lesión vascular, la membrana basal del endotelio o las fibras cola´genas del tejido conectivo, proporcionan el punto de iniciación. En general las superficies polianíoticas (cargadas negativamente) pueden cumplir el mismo papel, tanto materiales orgánicos como celulosa o no orgánicos como el vidrio, el caolín o algunas recinas pueden actuar como desencadenantes de la reacción. A esta vía es posible subdividirla en tres pasos: Formación del factor XIa En esta etapa participan cuatro proteínas: Precalicreína, Quininógeno de alto peso molecular (HMWK) y los factores XII y XI. Esta etapa no requiere de iones calcio. Estos cuatro factores se absorben sobre la superficie cargada negativamente, formando el complejo cebador o de iniciación. De estos factores el XII funciona como verdadero iniciador, ya que si bien es una proenzima, posee una pequeña actividad catalítica que alcanza para activar a la precalicreína convirtiéndola en calicreína. En segunda instancia la calicreína actúa catalíticamente sobre el factor XII para convertirlo en XIIa, una enzima muchísimo más activa. La actividad catalítica de la calicreína se ve potenciada por el HMWK. Por último la proteasa XII a actúa sobre el factor XI para liberar XI a. Formación del factor IXaEl factor IX se encuentra en el plasma como una proenzima. En presencia de iones Ca 2+ el factor XI a cataliza la ruptura de una unión peptídica en la molécula del factor IX para formar un glucopéptido de 10 KDa y liberar por otro lado al factor IX a. El factor IX se encuentra ausente en personas con hemofilia tipo B.
Formación del factor Xa Sobre la membrana de las plaquetas se forma un complejo constituido por los factores IX a, X y VIII. Los residuos gamma134
carboxiglutamato de los factores IX a y X actúan como quelantes del ion Ca 2+, permitiendo que estos componentes formen un complejo unido por medio de puentes de iones calcio y ayudando a que el complejo se ancle a los fosfolípidos de membrana. Primero se unen los factores X y IX a a la membrana y luego se une el VIII. El factor VIII es en realidad un homorodímero, formado por cuatro cadenas proteicas, cada una codificada por un gen diferente (VIII:C y VIII:R). El componente VIII: C es conocido como "componente antihemofílico" y actúa como cofactor del IX a en la activación del factor X, el componente VIII:R es el que permite la unión del factor VIII al complejo. La ausencia del componente antihemofílico causa hemofilia A. El complejo formado por los factores IXa-X-VIII-Fosfolípidos y Ca2+ actúa sobre el factor X para convertirlo en X a. Vía extrínseca: Recibió este nombre debido a que fue posible notar desde un primer momento que la iniciación de esta vía requería de factores ajenos a la sangre. Cuando la sangre entra en contacto con tejidos lesionados o se mezcla con extractos de tejidos, se genera muy rápidamente factor X a. En este caso la activación de la proenzima X es mediada por un complejo formado por factor VII, Ca 2+ y factor tisular unido a fosfolípidos provenientes de las membranas celulares rotas y de las plaquetas (antiguamente este complejo factor tisular-fosfolípidos era conocido como tromboplastina). El factor tisular es una lipoproteína sintetizada en el endotelio de los vasos sanguíneos de todos los tejidos, aunque es especialmente abundante enplumón, cerebro y placenta. El factor tisular se encuentra normalmente "secuestrado" en el interior de las células endoteliales y es secretado en respuesta a una lesión, o bajo el efecto de algunas citoquinas tales como el Factor de Necrosis Tumoral (FNT), InterLeucina 1 (UL1); o por endotoxinas bacterianas. La vía extrínseca es muy rápida, se cumple en apenas unos segundos y comprende dos pasos; mientras que la intrínseca insume varios minutos. Formación del factor VIIa En primera instancia el factor VII se une a la porción fosfolipídica del factor tisular gracias a sus residuos gamma-carboxiglutamato, utilizando iones Ca2+ como puentes. Este complejo provoca la activación del factor VII a. 135
Formación del factor Xa El complejo VIIa-III-Ca2+ actúa sobre el factor X convirtiéndolo en la proteasa activa X a. En este punto termina la vía extrínseca y se inicia la vía común Vía común: Llegando al punto en que se activa el factor X, ambas vías confluyen en la llamada vía común. La vía común termina con la conversión de fibrinógeno en fibrina, y el posterior entrecruzamiento de la misma estabilizando el coágulo. La vía común implica tres etapas: Formación de trombina: La trombina (también llamada factor II a) es una proteasa generada por la ruptura de la cadena proteica de la proenzima protrombina (factor II), una glicoproteína constituida por 582 aminoácidos y con 12 puentes disulfuro intracatenarios. La trombina se activa luego de que la proteasa Xa hidroliza dos uniones peptídicas de la protrombina. La Xa produce en primer término la escisión de un fragmento de 32 KDa de la región N-terminal de la cadena, cortándola sobre una unión arginina-treonina. En segundo término produce la ruptura de un enlace entre una arginina y una isoleucina; sin embargo estos dos últimos fragmentos permanecen unidos por un puente disulfuro. La trombina es una serina-proteasa similar a latripsina, pero mucho más selectiva. Ataca casi de manera exclusiva las uniones arginina con un aminoácido cargado positivamente en sus sustratos. La conversión de protrombina a trombina debida al factor X a se acelera notablemente por la formación de un complejo con el factor V a y Ca2+ sobre la superficie de las membranas plaquetarias (fosfolípidos de membrana). El factor X a y la protrombina se adsorben sobre la membrana utilizando iones Ca 2+ como puentes. El factor V a se une a la protrombina acelerando la reacción. El factor V a se produce por la acción de la trombina sobre el factor V en un claro ejemplo de una reacción que va acelerándose a medida que progresa (reacción autoacelerada). Formación de fibrina: El fibrinógeno (factor I) es una glicoproteína compuesta por seis cadenas polipeptídicas: dos A-alfa, dos B-beta y dos gamma; unidas entre sí por puentes disulfuro. Se trata de una molécula alargada y simétrica formada por tres dominios globulares conectados por segmentos fibrilares. Cada mitad de la molécula se encuentra formada por tres cadenas (A-alfa, B-beta y gamma) que se enrollan en una triple hélice muy compacta en los sectores fibrilares. Los extremos amino de las seis cadenas se reúnen en el dominio globular central. En un hecho que parecería muy curioso, los extremos N-terminales de las cadenas Aalfa y B-beta emergen como cabos libres del dominio globular central. 136
Representación de la molécula de fibrinógeno y cómo, al eliminarse los fibrinopéptidos, polimeriza para formar un agregado de fibrina.
Estas cadenas son muy ricas en aspartato y glutamato, además las cadenas B-beta poseeen en esta región residuos tirosina-O-sulfato formados postraduccionalmente. Estos residuos con una alta tendencia a adquirir carga negativa contribuyen a formar una región central con una muy alta densidad de carga. Esta región electronegativa central es la responsable de la repulsión entre moléculas de fibrina que las mantiene en solución. La trombina ataca los enlaces arginina-glicina presentes en estos "cabos libres", separando cuatro péptidos; dos segmentos A de 18 aminoácidos cada uno (provenientes de las cadenas A-alfa), y dos segmentos B de 20 aminoácidos (provenientes de las cadenas B-beta). A estos péptidos se los suele denominar "fibrinopéptidos". El resto que queda de la molécula es un monómero de fibrina de composición alfa2beta2gamma2. Al eliminarse los fibinopéptidos desaparecen las fuerzas de repulsión intermoleculares con lo que los monómeros de fibrina tienden a agruparse espontáneamente formando asociaciones altamente ordenadas. Los monómeros se disponen uno a continuación del otro, cabeza con cabeza en forma de largas hebras. Estas hebras a su vez forman manojos, emparejándose con otras hebras de tal manera que la región central de los monómeros de fibrina de una se encuentra rodeada por las cabezas de los monómeros de fibrina de las otras. Este emparejamiento se hace posible gracias a interaciones de tipo electrostático y puente hidrógeno entre las regiones centrales de los monómeros de una y las cabezas globulares de otras. Entrecruzamiento de la fibrina: Los haces paralelos de fibrina polimerizada forman una asociación laxa, que se encuentra en equilibrio con la forma monomérica de la molécula; por lo que sería imposible que cumplieran su papel de formar un coágulo estable sin reforzar esta estructura por medio de enlaces covalentes entre hebras 137
vecinas. La formación de estos "puentes" covalentes intercatenarios es catalizada por la enzima transglutaminasa (conocida también como factor XIII a). La transglutaminidasa cataliza la formación de enlaces amida entre restos glutamina y lisina de hebras próximas entre sí. En la reacción se libera aminíaco en forma de ion amonio (NH4+). Esta enzima se forma a partir del factor X III por acción de la trombina. En el gráfico que se muestra a continuación se esquematiza la cascada de la coagulación:
El trombo de fibrina y plaquetas formado por cualquiera de los mecanismos descritos, tiene una función temporal en la reparación de la lesión vascular. Además, el coágulo de fibrina debe ser controlado por el sistema fibrinolítico, para evitar el desarrollo de una trombosis difusa.
Nueva concepción de la cascada de la coagulación La interpretación del proceso de coagulación publicada por MacFarlane en 1964 («Cascada de MacFarlane») ha sido de gran utilidad durante muchos años para empezar a entender el complejo problema de la formación del trombo. Según MacFarlane, habría dos vías, la extrínseca formada por el factor tisular y el factor VII y la intrínseca, en la que participan los factores XII, XI, IX, VIII y V. Ambas vías convergen para activar el factor X y continuar conjuntamente el proceso de transformación de la 138
protrombina en trombina y, a través de la trombina del fibrinógeno, en fibrina. Por otra parte, el papel de la plaqueta para terminar en agregación se consideraba un proceso independiente. Durante las tres décadas siguientes han tenido lugar múltiples investigaciones, que se resumen en 1994 en las publicaciones casi simultáneas de investigadores de Houston (Schafer et al) y de Carolina del Norte (Monroe et al). Ambos grupos coinciden para presentar una «nueva cascada», que ha sido aceptada internacionalmente, como demuestra el documento reciente de la Task Force de la Sociedad Europea de Cardiología. Las aportaciones a la cascada clásica son las siguientes: 1. El complejo formado por el factor tisular y el factor VII participa en la activación del
factor IX, por lo que las dos vías de la coagulación, intrínseca y extrínseca, van unidas casi desde el inicio del proceso. 2. El proceso completo no se realiza de forma continua, sino que son precisas tres
fases consecutivas; inicial, de amplificación y de propagación. En las dos últimas participan activamente la plaqueta y la trombina. Fase inicial: El complejo factor tisular-factor VII, de forma directa e indirectamente a través del factor IX, activa inicialmente el factor X transformando pequeñas cantidades de protrombina en trombina, que son aún insuficientes para completar el proceso de formación de la fibrina. Fase de amplificación: La trombina así formada, junto con el calcio de la sangre y los fosfolípidos ácidos, que provienen de la plaqueta, participa activamente en un proceso de retroalimentación para la activación de los factores XI, IX, VIII y V y, de forma especial, para acelerar la activación de la plaqueta. Simultáneamente, por mecanismos quimiotácticos, los factores mencionados son atraídos a la superficie de las plaquetas donde tienen lugar de forma muy rápida importantes procesos de activación y multiplicación. Fase de propagación: La amplificación del proceso por mecanismos de retroalimentación entre trombina y plaqueta y la activación de todos estos factores permiten activar grandes cantidades del factor X y formar el complejo protrombinasa para convertir la protrombina en trombina y, a expensas de ésta, el fibrinógeno en fibrina. El proceso final, siempre en la superficie de la plaqueta, se acelera para generar de forma explosiva grandes cantidades de trombina y fibrina. Papel de la plaqueta La activación de la plaqueta altera la permeabilidad de la membrana y permite la entrada del calcio y la salida de sustancias quimiotácticas, que atraen a los factores de la coagulación a su superficie. Al mismo tiempo se liberan factor V y fosfolípidos ácidos, que aportan el complemento necesario para el proceso de la coagulación. 139
La nueva cascada de la coagulación presenta la formación de fibrina como resultado conjunto de dos procesos: coagulación (representado por la trombina) y actividad de la plaqueta, que mutuamente se complementan. La inhibición profunda y combinada de ambos procesos conduce necesariamente a hemorragias severas. En la figura de abajo se ilustran las etapas de la nueva cascada.
Fibrinólisis La fibrinolisis consiste en la degradación de las redes de fibrina formadas en el proceso de coagulación sanguínea, evitando la formación de trombos y degradando a los haces de fibrina formados en la luz del vaso sanguíneo lesionado en donde ya se ha formado el tapón hemostático secundario. El sistema fibrinolítico (resumen) se pone en marcha, por sus activadores tisulares y plasmáticos. El Activador tisular del plasminógeno (t-PA), el activador tipo Urokinasa (u-PA) y los factores del sistema de contacto- fundamentalmente FXII y KK- convierten el Plasminógeno (PLG) en Plasmina (PLM). La PLM también puede ser producida por agentes exógenos como Estreptokinasa (STK), Activador tisular del Plasminógeno recombinante (rt-PA), y Urokinasa (UK). La PLM actúa tanto sobre la fibrina como sobre el Fibrinógeno (FIB), dando lugar a productos de degradación de FIB y fibrina, como fragmentos X, Y, D, E, Dímero D, etc, denominados en su conjunto con el nombre de PDFs. La Plasmina (PLM) tiene además otros efectos añadidos, como activación del FVIII, hiperagregabilidad plaquetaria, consumo de alfa2-M, y de 140
múltiples factores de la coagulación como Protrombina (PTB), factores VIII, IX, V, VII, FXIII y X; y junto con el FXII, activación de ambas vías del Complemento con el consiguiente efecto quimiotáctico y activador de los PMN, y liberación de proteasas, radicales libres de O2 y Leucotrienos por los mismos.
Mecanismo de la fibrinólisis fisiológica
La hipótesis más moderna sobre el mecanismo molecular de la fibrinólisis fisiológica es la emitida por Wiman y Collen en 1978, según la cual, la regulación de la fibrinólisis implica una activación del plasminógeno a nivel de la superficie de la fibrina. Según esto, la fibrinólisis comienza con la liberación del t-PA desde el endotelio vascular al torrente circulatorio. En presencia de fibrina, el plasminógeno y el t-PA se absorben a su superficie, lo que permite una activación del primero y ulterior transformación en el enzima activo, plasmina, fuera del alcance de los inhibidores. La plasmina formada sobre la superficie de la fibrina estaría protegida de su inactivación por alfa2antiplasmina al tener ocupados los LBS y el centro activo. Por el contrario, la plasmina libre generada en el plasma será rápidamente neutralizada por la alfa2-antiplasmina. Por tanto, el t-PA va a regular el mecanismo fibrinolítico al ejercer su acción en los lugares específicos de depósito de fibrina, mientras que en el plasma la proteólisis se 141
vería limitada por la baja afinidad del activador por el plasminógeno y por la rápida inhibición de la plasmina formada. El proceso fibrinolítico sería, por tanto, desencadenado por la acción de la fibrina y quedaría confinado a su superficie. El papel fisiológico del PAI-1 será neutralizar el exceso de t-PA existente en el torrente circulatorio y tratar de impedir la disolución de fibrina en el tapón hemostático. Las plaquetas también contribuyen a mantener la integridad del tapón hemostático al liberar PAI-1 en los lugares de lesión vascular, una vez producida la agregación plaquetaria. Para que este modelo sea eficaz es preciso que sobre la superficie de la fibrina se reemplacen las moléculas de plasminógeno neutralizadas. Esto, está asegurado ya que la misma fibrina parcialmente degradada expone residuos lisina que son aceptores eficaces de nuevas moléculas de plasminógeno, las cuales son transformadas en plasmina por t-PA y scu-PA, suponiendo este proceso una fibrinólisis progresivamente acelerada. Debemos decir que la participación celular en la regulación de la fibrinólisis es de gran importancia ya que existen varios tipos celulares como son las células endoteliales, monocitos y plaquetas que son capaces de sintetizar proteínas específicas del sistema fibrinolítico, además de poseer en su superficie receptores específicos para los diversos componentes del sistema, como plasminógeno, t-PA y u-PA . En resumen la fibrinólisis se activa por dos vías: La vía extrínseca, que es estimulada por situaciones como el descenso de la presión parcial de oxígeno en sangre o las infecciones bacterianas, se produce una segregación de diversas sustancias que posibilitarán la activación del plasminógeno para convertirse en plasmina. Dichas sustancias, segregadas por el endotelio, son la uroquinasa y el activador tisular del Plasminógeno o tPA. En la vía intrínseca es la calicreína (KK) la encargada de mediar la activación del Plasminógeno (ver ilustración de la página 138).
5. Grupos Sanguíneos y Factor Rhesus (Rh) GRUPOS SANGUINEOS En los eritrocitos y en especial en la superficie de su membrana, se han encontrado cuando menos 30 antígenos, cada uno de los cuales puede causar reacciones de antígeno- anticuerpo. Dos grupos particulares de antígenos son los que con mayor frecuencia causan reacciones transfusionales: el sistema de antígenos O-A-B y el sistema Rh. 142
GRUPOS SANGUÍNEOS O-A-B Una gran parte de la población posee sobre la superficie de los eritrocitos dos antígenos relacionados: tipo A y tipo B. Debido a la forma en que éstos se heredan las células pueden tener un antígeno, ambos o ninguno de ellos. En el plasma de las personas que no tienen antígeno sobre sus eritrocitos casi siempre existen anticuerpos que reaccionan específicamente contra los antígenos A o B. Estos anticuerpos se ligan con los antígenos del eritrocito y provocan la aglutinación de éstos. Por lo tanto, los antígenos A y B reciben el nombre de aglutinógenos y los anticuerpos del plasma que dan origen a la reacción de aglutinación, aglutininas. Los grupos sanguíneos se forman sobre la base de la presencia o ausencia de los aglutinógenos de los eritrocitos. Se clasifican los grupos sanguíneos en cuatro: O-A-B-AB, de acuerdo con la presencia o ausencia de los dos aglutinógenos A Y B. Cuando no está presente ninguno de los dos, el grupo sanguíneo es llama O, este grupo tiene un antígeno llamado molécula H, que no es más que la precursora de los grupos A y B. Cuando está presente el aglutinógeno A la sangre se denomina grupo A, y cuando aparece el aglutinógeno B, la sangre es del grupo B. Cuando están presente ambos aglutinógenos A Y B, la sangre es del grupo AB. Grupo O
Aglutinógenos H
Aglutinina Anti A y B
Fenotipo OO
A
A
Anti B
OA o AA
B
B
Anti A
OB o BB
AB
AyB
--
AB
Las aglutininas: Cuando el aglutinógeno tipo A está ausente de los eritrocitos, se desarrollan en el plasma anticuerpos llamados aglutininas anti-A, Cuando el ausente es el tipo B se desarrollan los anticuerpos llamados aglutininas anti-B. El grupo O aunque no tiene aglutinógenos si contiene aglutininas anti-A y anti-B, el grupo A contiene aglutinógenos tipo-A y aglutininas anti-B. El grupo AB contiene aglutinógenos A y B, pero carece de aglutininas. Bombay (Oh) y estos individuos al no tener el antígeno H en sus glóbulos rojos, no podrán formar el antígeno A o B, inclusive si ellos tienen los genes A o B. Estos sujetos del grupo Bombay, no tienen antígenos ABH, pero siempre tienen anticuerpos anti-A, anti-B y anti-H, presentes en el plasma, que son fuertemente hemolizantes y aglutininan todos los hematíes humanos, por lo que constituyen un gran peligro desde 143
el punto de vista transfusional, pues sólo podrán recibir sangre de su mismo grupo (Oh).
SISTEMAS INMUNÓGENOS 1. Sistema Rh Descubierto por Kar Landsteiner y Wieiner en 1940, tiene descritos más de 40 antígenos, pero los que revisten importancia clínica son los antígenos D, C, c, E y e. Los fenotipos Rh positivos y Rh negativos están definidos por la presencia o ausencia del antígeno D, siendo Rh(+) el 85% de personas y solo el 15% Rh (-), éstos están desprovistos del gen D y en consecuencia tienen un alelo silencioso de doble dosis (dd). La genética del sistema Rh es supremamente compleja, por lo que no existe un consenso en su nomenclatura y al momento hay 3 diferentes que son el Fisher Race, Wiener y Rosenfield. Existen también variaciones desde el punto inmunológico, dentro de los cuales el más conocido es el Rh débil (Du), estos sujetos a pesar de que no son casi inmunógenos deben ser considerados como Rh(+). Esta variante debe ser siempre buscada en donantes de sangre Rh(-). En la mujer Rh(-) que tiene un hijo Rh(+) para no aplicar la dosis de Ig anti-D, y en el recién nacido Rh(-) de una madre Rh(-), ya que éste podría alosensibilizar a la madre.
2. Sistemas Kell y XK La importancia del sistema Kell reside en el antígeno K, cuyo poder inmunogénico es casi tan fuerte como el Rh, teniendo entonces un alto riesgo de alosensibilización, ya sea por transfusión y/o embarazo. El sistema Kell está compuesto por 2 antígenos, el K (Kell) y el k (Celano), El K es el más importante. La presencia de anticuerpos anti-K es debida a aloinmunización, ya sea por transfusión y/o embarazo, por lo que siempre se debe prevenir, no transfundiendo sangre K+ a pacientes K-. Existen otros sistemas como el Duffy, el Kidd con sus antígenos Jka y Jkb y el MNSs, siendo los antígenos más inmunogénicos el S y s, ya que son capaces de alosensibilización, ya sea por transfusión y/o embarazo.
Sistema HLA Aunque el sistema de HLA no pertenece a los grupos sanguíneos adquiere, cada día mayor importancia en la transfusión sanguínea. Este sistema incluye un complejo grupo de genes y sus productos moleculares, los cuales son importantes en la regulación inmune, los trasplantes y la transfusión. Los antígenos del sistema HLA están determinados por genes localizados en el complejo mayor de 144
histocompatibilidad en el brazo corto del cromosoma 6. Estos genes contribuyen para el reconocimiento de lo propio y lo extraño, y a la coordinación entre la inmunidad humoral y celular. Estos antígenos son glicoproteínas que se encuentran sobre la superficie de las membranas celulares. Las moléculas de tipo I son HLA A, B y C, se encuentra presente en las plaquetas y en todas las células nucleadas del organismo. Las de tipo II que representan la región D, están compuestas de 14 genes que tienen a sus vez 3 locus HLA DR, DQ y DP. Los antígenos HLA A, B y C, son tanto o más inmunogénicos que los antígenos eritrocitarios Rhesus, Kell, Kidd y Duffy. Los anticuerpos anti HLA pueden ser producidos en forma voluntaria como inmunizaciones planificadas para los transplantes de piel a través de inyecciones intradérmicas de leucocitos. La transfusión produce alosensibilización, observándose en el 20% de los pacientes después de 10 transfusiones y en el 50% despúes de 30 transfusiones. La unión del antígeno HLA con su respectivo anticuerpo, es causa de importantes fenómenos clínicos como el estado refractario a las transfusiones de plaquetas, la reacción febril transfusional y la injuria pulmonar aguda relacionada a la transfusión. Los leucocitos especialmente los granulocitos, son muy inmunógenos y son la causa frecuente de la aparición de anticuerpos anti HLA. Para prevenir o retardar su aparición en ciertas condiciones especiales se debe hacer la transfusión con productos deleucocitados. La fórmula para calcular las necesidades de sangre total o paquetes globular es es: 3 X Kg de Peso (Hcto deseado-Hcto paciente)= ml de sangre El producto de ésta fórmula se divide para 350cc para obtener la cantidad de paquetes globulares, o para 450cc para obtener los paquetes de sangre total. El Hcto deseado es aquel que se desea alcanzar luego de la transfusión sanguínea, generalmente se aconseja subir este a 36% o más.
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