La eritropoyesis (del griego 'erythro' que significa "rojo" y 'poiesis' "hacer") es el proceso que produce glóbulos rojos (eritrocitos), que es el desarrollo de una célula madre eritropoyética a un glóbulo rojo maduro. [2]
Es estimulada por la disminución de O 2 en circulación, que es detectada por los riñones , que luego secretan la hormona eritropoyetina . [3] Esta hormona estimula la proliferación y diferenciación de los precursores de los glóbulos rojos, lo que activa el aumento de la eritropoyesis en los tejidos hematopoyéticos y, en última instancia, produce glóbulos rojos (eritrocitos). [3] En aves y mamíferos postnatales (incluidos los humanos ), esto generalmente ocurre dentro de la médula ósea roja . [3] En las primeras etapas del feto , la eritropoyesis tiene lugar en las células mesodérmicas del saco vitelino . Hacia el tercer o cuarto mes, la eritropoyesis pasa al hígado. [4] Después de siete meses, se produce la eritropoyesis en la médula ósea. Los niveles elevados de actividad física pueden provocar un aumento de la eritropoyesis. [5] Sin embargo, en humanos con ciertas enfermedades y en algunos animales , la eritropoyesis también ocurre fuera de la médula ósea , dentro del bazo o el hígado . Esto se denomina eritropoyesis extramedular .
La médula ósea de prácticamente todos los huesos produce glóbulos rojos hasta que una persona tiene alrededor de cinco años . La tibia y el fémur dejan de ser sitios importantes de hematopoyesis alrededor de los 25 años; las vértebras , el esternón , la pelvis y las costillas , y los huesos del cráneo continúan produciendo glóbulos rojos durante toda la vida. Hasta los 20 años, los glóbulos rojos se producen a partir de la médula ósea roja de todos los huesos (huesos largos y todos los huesos planos). Después de los 20 años, los glóbulos rojos se producen a partir de huesos membranosos como las vértebras, el esternón, las costillas, las escápulas y los huesos ilíacos. Después de los 20 años, el cuerpo de los huesos largos se vuelve amarillo debido a los depósitos de grasa y pierde la función eritropoyética. [6]
La comparación de la producción de eritrocitos mediante líneas de células madre de médula ósea de donantes adultos jóvenes y viejos no muestra diferencias significativas. [7] Este hallazgo implica que poca o ninguna capacidad proliferativa de las células madre eritropoyéticas se agota durante toda una vida de funcionamiento normal. [7]
En el proceso de maduración de los glóbulos rojos, una célula sufre una serie de diferenciaciones . Las siguientes etapas de desarrollo ocurren dentro de la médula ósea :
La célula se libera de la médula ósea después de la etapa 7, por lo que en los glóbulos rojos que circulan recientemente hay aproximadamente un 1% de reticulocitos. Después de uno o dos días, estos finalmente se convierten en "eritrocitos" o glóbulos rojos maduros.
Estas etapas corresponden a apariencias específicas de la célula cuando se tiñe con tinción de Wright y se examina mediante microscopía óptica, y corresponden a otros cambios bioquímicos.
En el proceso de maduración, un pronormoblasto basófilo se convierte de una célula con un núcleo grande y un volumen de 900 fl a un disco enucleado con un volumen de 95 fl. En la etapa de reticulocitos, la célula ha extruido su núcleo, pero aún es capaz de producir hemoglobina.
Esenciales para la maduración de los glóbulos rojos son la vitamina B 12 (cobalamina) y la vitamina B 9 (folato). La falta de cualquiera de ellos provoca un fallo de maduración en el proceso de eritropoyesis, que se manifiesta clínicamente como reticulocitopenia , una cantidad anormalmente baja de reticulocitos.
A medida que maduran, cambian varias características de los eritrocitos:
La producción de todas las células sanguíneas comienza con el hemocitoblasto, una célula madre hematopoyética multipotente. Los hemocitoblastos tienen el mayor poder de autorrenovación de cualquier célula adulta. Se encuentran en la médula ósea y pueden movilizarse hacia la sangre circulante cuando sea necesario. Algunos hemocitoblastos se diferencian en células progenitoras mieloides comunes, que luego producen eritrocitos, así como mastocitos, megacariocitos y mieloblastos. El proceso mediante el cual las células progenitoras mieloides comunes se convierten en glóbulos rojos completamente maduros implica varias etapas. Primero, se convierten en normoblastos (también conocidos como eritroblastos), que normalmente están presentes únicamente en la médula ósea. Luego, pierden su núcleo a medida que maduran y se convierten en reticulocitos, que pueden considerarse glóbulos rojos inmaduros. Algunos de ellos se liberan a la circulación periférica. Finalmente, los reticulocitos pierden los orgánulos restantes a medida que maduran y se convierten en eritrocitos, que son glóbulos rojos completamente maduros. La vida media de un glóbulo rojo es de aproximadamente 120 días. Durante este proceso de maduración se produce una extrusión nuclear, es decir, los eritrocitos maduros no tienen núcleo. Los glóbulos rojos nucleados presentes en una muestra de médula ósea pueden indicar la liberación de células no completamente desarrolladas. Esto puede ocurrir en patologías como la talasemia, anemia grave o neoplasias malignas hematológicas.
Un circuito de retroalimentación que involucra a la eritropoyetina ayuda a regular el proceso de eritropoyesis de modo que, en estados sin enfermedad, la producción de glóbulos rojos es igual a la destrucción de los glóbulos rojos y el número de glóbulos rojos es suficiente para mantener niveles adecuados de oxígeno en los tejidos, pero no tan alto como para causar sedimentación, trombosis o accidente cerebrovascular . La eritropoyetina se produce en el riñón y el hígado en respuesta a niveles bajos de oxígeno. Además, la eritropoyetina se une a los glóbulos rojos circulantes; Los números circulantes bajos conducen a un nivel relativamente alto de eritropoyetina libre, que estimula la producción en la médula ósea.
Estudios recientes también han demostrado que la hormona peptídica hepcidina puede desempeñar un papel en la regulación de la producción de hemoglobina y, por tanto, afectar la eritropoyesis. El hígado produce hepcidina. La hepcidina controla la absorción de hierro en el tracto gastrointestinal y la liberación de hierro del tejido reticuloendotelial. El hierro debe ser liberado por los macrófagos de la médula ósea para incorporarse al grupo hemo de la hemoglobina en los eritrocitos. Hay unidades formadoras de colonias que las células siguen durante su formación. Estas células se denominan células comprometidas, incluidas las unidades formadoras de colonias de monocitos de granulocitos.
La secreción de hepcidina es inhibida por otra hormona, la eritroferrona , producida por los eritroblastos en respuesta a la eritropoyetina e identificada en 2014. [9] [10] Parece que esto vincula la eritropoyesis impulsada por la eritropoyetina con la movilización de hierro necesaria para la síntesis de hemoglobina.
La pérdida de función del receptor de eritropoyetina o JAK2 en células de ratones provoca un fallo en la eritropoyesis, por lo que se altera la producción de glóbulos rojos en los embriones y el crecimiento. Si no hay inhibición por retroalimentación sistémica, por ejemplo, la disminución o ausencia de supresores de proteínas de señalización de citocinas, puede producirse gigantismo como se muestra en modelos de ratones . [11] [12]
Además de la eritropoyesis en estado estacionario, la anemia aguda probablemente estimula otra respuesta que resulta en el rápido desarrollo de nuevos glóbulos rojos. Esto se ha estudiado en ratas y ocurre en el hígado mediante la activación de la vía de eritropoyesis por estrés dependiente de BMP4. [13]
Eritropoyesis
La síntesis de hemo se coordina con la síntesis de globina durante la eritropoyesis y, como tal, no ocurre en los eritrocitos maduros. La eritropoyesis es el desarrollo de glóbulos rojos maduros a partir de células madre eritropoyéticas. La primera célula morfológicamente reconocible en la vía de los eritrocitos es el proeritroblasto. En el eritroblasto basófilo, el núcleo se vuelve algo más pequeño, mostrando una apariencia más tosca, y el citoplasma se vuelve más basófilo debido a la presencia de ribosomas. A medida que la célula comienza a producir hemoglobina, el citoplasma atrae tinciones tanto básicas como de eosina y se denomina eritroblasto policromatófilo. A medida que continúa la maduración, el eritroblasto ortocromatófilo extruye su núcleo y la célula ingresa a la circulación como reticulocito. A medida que los reticulocitos pierden sus polirribosomas, se convierten en glóbulos rojos maduros.