NUT - Fisiologia Hierro

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Eritrocitos 
Una función importante de los eritrocitos, también conocidos como hematíes, es transportar hemoglobina, que a su vez transporta oxígeno desde los pulmones a los tejidos.
Los eritrocitos tienen otras funciones además del transporte de la hemoglobina. Por ejemplo, contienen una gran cantidad de anhidrasa carbónica, y la hemoglobina de las células es un excelente amortiguador acidobásico. 
La concentración es eritrocitos en la sangre en los varones sanos por milímetro cúbico es de 5.200.000 (±300.000) y en las mujeres es de 4.700.000 (±300.000).
Los eritrocitos tienen la capacidad de concentrar la hemoglobina en el líquido celular hasta unos 34 g por cada 100 ml de células, y en las personas normales el porcentaje de hemoglobina es casi siempre cercano al máximo en cada célula. Cuando el hematocrito (el porcentaje de sangre que son células, normalmente del 40-45%) y la cantidad de hemoglobina en cada célula son normales, la sangre completa de los varones contiene una media de 15 g de hemoglobina por 100 ml de células; en las mujeres contiene una media de 14 g por 100 ml. Cada gramo de hemoglobina pura es capaz de combinarse con 1,34 ml de oxígeno. Entonces, en un varón normal, puede transportarse un máximo de unos 20 ml de oxígeno combinados con la hemoglobina por cada 100 ml de sangre y, en una mujer normal, 19 ml de oxígeno.
Producción de eritrocitos 
En las primeras semanas de la vida embrionaria, los eritrocitos nucleados se producen en el saco vitelino. Durante el segundo trimestre de gestación, el hígado es el principal órgano productor de eritrocitos, pero también se producen en el bazo y en los ganglios linfáticos. Después, durante el último mes de gestación y tras el nacimiento, los eritrocitos se producen exclusivamente en la médula ósea. La médula ósea de casi todos los huesos produce eritrocitos hasta que una persona tiene 5 años de edad. Las médulas de los huesos largos, excepto las porciones proximales de los húmeros y las tibias, se hacen muy grasas y no producen más eritrocitos después de los 20 años. Más allá de esta edad, la mayoría de los eritrocitos continúa produciéndose en la médula de los huesos membranosos, como las vértebras, el esternón, las costillas y los ilíacos. Incluso en estos huesos, la médula ósea es menos productiva a medida que aumenta la edad.
Regulación de la producción
La masa total de eritrocitos en el sistema circulatorio está regulada dentro de límites estrechos, de manera que siempre se dispone de un número adecuado de eritrocitos que transporten suficiente oxígeno desde los pulmones hasta los tejidos, aunque las células no se hacen tan numerosas como para impedir el flujo sanguíneo. 
La oxigenación tisular es el regulador más importante de la producción de eritrocitos. Cualquier trastorno que reduzca la cantidad de oxígeno transportada a los tejidos aumenta la producción de eritrocitos. En altitudes muy altas, donde la cantidad de oxígeno en el aire está muy reducida, se transporta una cantidad insuficiente de oxígeno a los tejidos, y la producción de eritrocitos se ve muy aumentada. 
El principal estímulo para la producción de eritrocitos en los estados de escasez de oxígeno es una hormona llamada eritropoyetina. Sin ella la hipoxia tiene poco o ningún efecto estimulador sobre la producción de eritrocitos. El 90% de esta hormona se forma en los riñones, y el resto en hígado.
Necesidad de vitamina B12 y ácido fólico 
Debido a la necesidad continua de reponer los eritrocitos, las células eritropoyéticas de la médula ósea se encuentran entre las células de todo el organismo que más rápidamente crecen y se reproducen. Luego, su maduración y producción están influidas mucho por el estado nutricional de la persona. Especialmente importantes para la maduración final de los eritrocitos son dos vitaminas, la vitamina B12 y el ácido fólico, ambas son esenciales para la síntesis de ADN necesario para la maduración y diferenciación celular.
Eliminación de eritrocitos
Cuando los eritrocitos salen de la médula ósea hacia el sistema circulatorio, suelen circular una media de 120 días antes de ser destruidos.
Una vez que la membrana del eritrocito se hace frágil, la célula se rompe durante el paso a través de algunos puntos rígidos de la circulación. Muchos de los eritrocitos se autodestruyen en el bazo, donde son exprimidos a través de la pulpa roja esplénica.
Hemoglobina
La relación entre la presión de O2 y la saturación de la hemoglobina se describe mediante la curva de saturación de la hemoglobina. Tiene forma sigmoidea. Su saturación es de 98% en los pulmones y 33% en los tejidos, de manera que cede casi el 70% de todo el O2 que puede transportar.
Formación de la hemoglobina
En primer lugar, la succinil CoA, formada en el ciclo metabólico de se une a la glicina para formar una molécula de pirrol. A su vez, cuatro pirroles se combinan para formar la protoporfirina IX, que a su vez se combina con hierro para formar la molécula de hemo. Cada molécula de hemo se combina con una cadena polipeptídica larga, formando una subunidad de hemoglobina llamada cadena de hemoglobina. Cuatro cadenas se unen a su vez mediante enlaces débiles para formar la molécula de hemoglobina completa.
Hay varias variaciones ligeras en las diferentes subunidades de cadenas de hemoglobina, dependiendo de la composición en aminoácidos de la porción polipeptídica. Los diferentes tipos de cadenas se denominan cadenas alfa, cadenas beta, cadenas gamma y cadenas delta. La forma más común de hemoglobina en el ser humano adulto, la hemoglobina A, es una combinación de dos cadenas alfa y dos cadenas beta.
Cada cadena de hemoglobina tiene un grupo protésico hemo que contiene un átomo de hierro, y debido a que hay cuatro cadenas de hemoglobina en cada molécula de hemoglobina, encontramos cuatro átomos de hierro en cada molécula de hemoglobina; cada uno de ellos se une mediante enlaces débiles a una molécula de oxígeno, lo que supone un total de cuatro moléculas de oxígeno (u ocho átomos de oxígeno) que puede transportar cada molécula de hemoglobina.
Función de la hemoglobina
La principal función de la hemoglobina en el organismo es combinarse con oxígeno en los pulmones y después liberar este oxígeno fácilmente en los capilares de los tejidos periféricos, donde la tensión gaseosa del oxígeno es mucho menor que en los pulmones. El oxígeno se une débilmente con enlaces de coordinación del átomo de hierro. Se trata de un enlace extremadamente débil, por lo que la combinación puede revertirse fácilmente. Además, el oxígeno no se convierte en oxígeno iónico sino que se transporta en forma de oxígeno molecular (compuesto de dos átomos de oxígeno) a los tejidos donde, debido a su combinación débil y fácilmente reversible, se libera a los líquidos tisulares en forma de oxígeno molecular en lugar de oxígeno iónico.
Destrucción de la hemoglobina
Cuando los eritrocitos estallan y liberan su hemoglobina, esta es fagocitada por los macrófagos en muchas partes del organismo, pero en especial en las células de Kupffer del hígado y en los macrófagos del bazo y de la médula ósea. Durante las siguientes horas o días, los macrófagos liberan el hierro de la hemoglobina y vuelve de nuevo a la sangre, para su transporte por medio de la transferrina a la médula ósea para la producción de eritrocitos nuevos o al hígado u otros tejidos para su almacén en forma de ferritina.
Metabolismo de hierro
Transporte y almacén
El hierro es importante para la formación de la hemoglobina y de otros elementos esenciales del organismo, como la mioglobina, citocromos, citocromo oxidasa, peroxidasa, catalasa.
En el adulto, el 70% del hierro se encuentra en la hemoglobina. Otra proteína que contiene hierro es la mioglobina, proteína formada por una cadena alfa y un grupo hemo. Su función es almacenar y transportar O2 en musculo. Posee el 4-5% del hierro total del organismo. Los citocromos también son hemoproteinas, poseen tanto hierro férrico como ferroso. Existen también enzimas que poseen hierro como la succinil deshidrogenasa yla NAPH-citocromo c reductasa, que participan en la respiración celular. El 15-30% del hierro se almacena en forma de ferritina para su uso posterior
Cuando el hierro se absorbe del intestino delgado, se combina en el plasma sanguíneo con la apotransferrina, para formar transferrina, que después se transporta al plasma. El hierro se une débilmente a la transferrina y, en consecuencia, puede liberarse en cualquier célula tisular en cualquier punto del cuerpo. El exceso de hierro en la sangre se deposita especialmente en los hepatocitos y menos en las células reticuloendoteliales de la médula ósea
Cuando la cantidad de hierro en el plasma se reduce mucho, parte del hierro de la reserva de la ferritina se libera fácilmente y se transporta en forma de transferrina en el plasma hasta las zonas del organismo donde se necesita. Una característica única de la molécula de transferrina es que se une fuertemente a receptores presentes en las membranas celulares de los eritroblastos en la médula ósea. Después, junto a su hierro unido, lo ingieren los eritroblastos mediante endocitosis. Allí la transferrina deja el hierro directamente en la mitocondria, donde se sintetiza el hemo.
Cuando los eritrocitos han acabado su ciclo vital de unos 120 días y son destruidos, la hemoglobina liberada de las células es ingerida por las células monocitomacrofágicas. Allí se libera el hierro y se almacena sobre todo en la reserva de ferritina para usarla cuando sea necesario para la formación de hemoglobina nueva.
Pérdida diaria del hierro. Un varón excreta unos 0,6 mg de hierro al día, sobre todo en las heces. Se pierden cantidades adicionales de hierro cuando se produce una hemorragia. En una mujer, la pérdida menstrual adicional de sangre lleva las pérdidas a largo plazo.
Absorción de Hierro Hemínico
Involucra tres pasos:
a. Captación apical de la molécula hemo en la luz intestinal
b. Catabolismo del hemo en el enterocito y liberación del hierro
c. Salida del hierro hacia la circulación
El grupo hemo es liberado por la pepsina y el HCl secretados en el estómago, y por las enzimas pancreáticas en la luz intestinal, y luego ingresa a los enterocitos. Allí es degradado por la enzima hemo oxigenasa, que utiliza NADPH y O2. El Fe+2 ingresa al pool de hierro intracelular, compitiendo con el hierro no hemínico.
Absorción de Hierro No Hemínico
Contra de tres pasos:
a. Entrada a través de la membrana apical de los enterocitos
b. Translocación intracelular
c. Salida a través de la membrana basal.
La forma oxidada o férrica (fe+3) debe ser reducida a la ferrosa para ser absorbida. Esta reducción es llevada a cabo por componentes de la dieta como el ácido ascórbico y aminoácidos como la cisteína presentes en ella. Los enterocitos también tienen actividad ferrirreductasa, llevada a cabo por la proteína de membrana apical citocromo b duodenal. Una vez reducida, puede ser incorporada a la membrana apical del enterocito. 
Este hierro absorbido puede ser incorporado a ferritina para almacenarse, perderse o ser transportado hacia la sangre.
Homeostasis del hierro
La homeostasis del hierro está regulada principalmente por la absorción intestinal del metal, la cual se produce preferentemente en duodeno, con la contribución de su pH. 
La forma química biodisponible del hierro que se encuentra en alimentos de origen animales es Fe+2, y la de los alimentos vegetales Fe+3. El férrico es pobremente absorbido, ya que se encuentra en forma de complejos férricos poco solubles. 
El hierro no hemínico es la forma predominante de hierro y abarca el 80-90% del hierro de una dieta estándar. Aunque la forma hemínica solo es el 10-20% del hierro presente la dieta, es absorbido muy eficientemente, alrededor del 50%, a comparación del no hemínico que solo se absorbe entre un 1-10% debido a su baja biodisponibilidad, influida por otros factores.
Durante la digestión, el hierro es degradado por la pepsina y el HCl. El hierro liberado pasa a formar parte del pool de hierro ionizado, quedando sometido a diversos factores intraluminales que inhiben o facilitan su absorción. 
Factores que la inhiben: fitatos, calcio, carbonatos, oxalatos, fosfatos, el salvado, la yema de huevo, la caseína y polifenoles (taninos del té, café, legumbres, espinacas, cereales).
Facilitadores de su absorción: el más eficiente es el ácido ascórbico, capaz de reducir el hierro férrico a ferroso y de hacerlo más soluble. Tambien presentan efecto favorecedor la carne de vaca, el pescado, la cisteína, la histidina, algunos ácidos como el láctico, cítrico, málico, tartárico, y algunos azucares.
La secreción gástrica tiene un efecto positivo al mantener el hierro en su forma reducida (ferrosa). Al aumentar el pH en el duodeno, debido a la secreción pancreática alta en bicarbonato, se inhibe la absorción ya que se favorece la formación de quelatos insolubles. 
La absorción del hierro también está influida por factores extraluminales como es el estado de los depósitos de hierro, la velocidad de la eritropoyesis y la hipoxia. 
Requerimientos
Los requerimientos de hierro se ven aumentados en ciertos periodos de la vida. Niños y adolescentes requieren mayor cantidad debido al crecimiento. Particularmente las necesidades son altas durante los 6 a 18 meses de vida y durante el estirón de la adolescencia. Las mujeres en edad reproductiva requieren más hierro que los varones, ya que deben suplir lo perdido durante la menstruación.
La embarazada presenta una disminución del requerimiento de hierro durante los primeros meses de gestación debido a la amenorrea y a una disminución de la eritropoyesis por menor producción de la eritropoyetina. Las necesidades aumentan mucho durante el segundo y tercer mes de embarazo debido a las necesidades extras para la formación de la placenta, el crecimiento del feto y la expansión de la masa eritrocitaria. 
Fisiologia Hierro. Agustín Piga. Página 5 de 5