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. [1]
Se estimula por la disminución de O 2 en la circulación, que es detectada por los riñones , que luego secretan la hormona eritropoyetina . [2] Esta hormona estimula la proliferación y diferenciación de los precursores de glóbulos rojos, lo que activa el aumento de la eritropoyesis en los tejidos hematopoyéticos , produciendo finalmente glóbulos rojos (eritrocitos). [2] En las aves y los mamíferos posnatales (incluidos los humanos ), esto suele ocurrir dentro de la médula ósea roja . [2] En el feto temprano , la eritropoyesis tiene lugar en las células mesodérmicas del saco vitelino . Para el tercer o cuarto mes, la eritropoyesis se traslada al hígado. [3] Después de siete meses, la eritropoyesis ocurre en la médula ósea. El aumento de los niveles de actividad física puede provocar un aumento de la eritropoyesis. [4] 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 craneales continúan produciendo glóbulos rojos durante toda la vida. Hasta la edad de 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 de edad, el eje de los huesos largos se convierte en médula ósea amarilla debido a la deposición de grasa y pierde la función eritropoyética. [5]
La comparación de la producción de eritrocitos por líneas de células madre de médula ósea de donantes adultos jóvenes y viejos no muestra diferencias significativas. [6] Este hallazgo implica que poca o ninguna de la capacidad proliferativa de las células madre eritropoyéticas se agota durante una vida de funcionamiento normal. [6]
En el proceso de maduración de los glóbulos rojos, una célula experimenta 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 recién circulantes 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 la 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 reticulocito, la célula ha extruido su núcleo, pero aún es capaz de producir hemoglobina.
La vitamina B 12 (cobalamina) y la vitamina B 9 (folato) son esenciales para la maduración de los glóbulos rojos . La falta de cualquiera de ellas provoca un fallo en la maduración del proceso de eritropoyesis, que se manifiesta clínicamente como reticulocitopenia , una cantidad anormalmente baja de reticulocitos.
A medida que maduran, una serie de características de los eritrocitos cambian:
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 todas las células adultas. Se encuentran en la médula ósea y pueden movilizarse hacia la sangre circulante cuando es necesario. Algunos hemocitoblastos se diferencian en células progenitoras mieloides comunes, que luego producen eritrocitos, así como mastocitos, megacariocitos y mieloblastos. El proceso por 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 solo están presentes 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 estos se liberan en la circulación periférica. Finalmente, los reticulocitos pierden sus 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. La presencia de glóbulos rojos nucleados en una muestra de médula ósea puede indicar la liberación de células que no se han desarrollado completamente. Esto puede ocurrir en patologías como la talasemia, la anemia grave o la neoplasia hematológica.
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 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 enlodamiento, 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; un número bajo en circulación conduce a un nivel relativamente alto de eritropoyetina no unida, 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 lo 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 en la médula ósea para ser incorporado al grupo hemo de la hemoglobina en los eritrocitos. Existen unidades formadoras de colonias que las células siguen durante su formación. Estas células se denominan células comprometidas, incluidas las unidades formadoras de colonias de granulocitos y monocitos.
La secreción de hepcidina es inhibida por otra hormona, la eritroferrona , producida por los eritroblastos en respuesta a la eritropoyetina, e identificada en 2014. [8] [9] Parece que esto vincula la eritropoyesis impulsada por la eritropoyetina con la movilización de hierro necesaria para la síntesis de hemoglobina.
La pérdida de la función del receptor de eritropoyetina o JAK2 en las 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 sistémica por retroalimentación, por ejemplo, la disminución o ausencia de supresores de las proteínas de señalización de citocinas, puede producirse gigantismo , como se ha demostrado en modelos de ratones . [10] [11]
Además de la eritropoyesis en estado estable, la anemia aguda probablemente estimula otra respuesta que da lugar a un rápido desarrollo de nuevos glóbulos rojos. Esto se ha estudiado en ratas y ocurre en el hígado a través de la activación de la vía de eritropoyesis por estrés dependiente de BMP4. [12]
Eritropoyesis
La síntesis del hemo está coordinada con la síntesis de globina durante la eritropoyesis y, como tal, no ocurre en el eritrocito maduro. La eritropoyesis es el desarrollo de glóbulos rojos maduros a partir de células madre eritropoyéticas. La primera célula que es morfológicamente reconocible en la vía de los glóbulos rojos es el proeritroblasto. En el eritroblasto basófilo, el núcleo se vuelve algo más pequeño, exhibiendo una apariencia más gruesa, 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 tanto las tinciones básicas como las de eosina y se denomina eritroblasto policromatofílico. A medida que continúa la maduración, el eritroblasto ortocromatofílico extruye su núcleo y la célula ingresa a la circulación como un reticulocito. A medida que los reticulocitos pierden sus polirribosomas, se convierten en glóbulos rojos maduros.