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Dr. Fernando D. Saraví En el adulto el volumen total de sangre o volemia comprende 8 % de la masa corporal (rango, 7 y 9 % , ó aprox. 70 a 80 mL/kg de peso), es decir 4 a 5 L en la mujer no embarazada y 5 a 6 L en el varón.. El pH de la sangre es de 7.40 (rango 7.35 a 7.45). La densidad de la sangre es en término medio 1.055 g/cm3 (rango 1.045 a 1.065 g/cm3) y su viscosidad normal es de 4 cP (rango 3.5 a 5.5 cP) con una tasa de corte de 100 s-1 o mayor (véase más abajo). La sangre cumple múltiples funciones, entre las que merecen citarse las siguientes: 1) Transporte de gases: Oxígeno desde los pulmones hacia los tejidos y dióxido de carbono desde los tejidos hacia los pulmones. 2) Transporte de nutrientes desde el tracto digestivo hacia el hígado y otros tejidos, e intercambio de nutrientes entre diversos tejidos. 3) Transporte de señales hormonales desde las glándulas endocrinas hacia sus órganos blanco. 4) Transporte de sustancias de desecho hacia los órganos de eliminación (riñón, hígado). 5) Transporte de calor y regulación de la temperatura 6) Metabolismo de hormonas y diversas sustancias biológicas 7) Regulación del equilibrio ácido básico 8) Regulación del equilibrio hidrosalino 9) Defensa contra microorganismos Las funciones múltiples de la sangre se reflejan en su compleja composición (Fig. 1). Consta de células o elementos formes y de una fase fluida, llamada plasma. Los elementos formes comprenden trombocitos, leucocitos y eritrocitos. Los primeros, también llamados plaquetas, cumplen un papel fundamental en la hemostasia (prevención y detención de las hemorragias). Los leucocitos o glóbulos blancos son parte del sistema inmunológico. Aunque sus funciones son muy importantes, las plaquetas y los leucocitos constituyen una fracción muy pequeña de cada volumen de sangre. Las concentraciones de elementos formes se expresan en unidades por microlitro o mm3 (1 μL = 1 mm3). Las células más abundantes son con mucho los eritrocitos o glóbulos rojos (4 a 6 milllones por μL). Su principal función es el transporte de oxígeno y dióxido de carbono, para lo cual contienen una elevada concentración de hemoglobina. La fracción porcentual de cada volumen de sangre ocupado por los eritrocitos se denomina hematocrito. Por ejemplo, un hematocrito de 40 % significa que hay 400 mL de glóbulos rojos por cada 1000 mL de sangre. El plasma tiene una concentración de proteínas de 70 g/L (rango 60 a 80 g/L) y aprox. 2 g/L de diversos solutos de bajo peso molecular, llamados colectivamente cristaloides, que incluyen cationes y aniones inorgánicos, glucosa, urea, y otras moléculas. La composición de cristaloides en el plasma es similar a la del líquido intersticial, debido a que estas moléculas atraviesan libremente el endotelio de la mayoría de los capilares. Por el contrario, la transferencia de proteínas plasmáticas es limitada por el endotelio (excepto en los sinusoides hepáticos, esplénicos y de la médula ósea). PROTEÍNAS PLASMÁTICAS Las principales proteínas plasmáticas son la albúmina, las globulinas y el fibrinógeno. La concentración plasmática de fibrinógeno es de 200 a 400 mg/dL. Cuando la sangre coagula, se consume fibrinógeno y algunas proteínas que son factores de coagulación (ver HEMOSTASIA). La fase líquida restante luego de la coagulación se llama suero sanguíneo. A pH básico, las proteínas del suero son polianiones que migran en un La sangre: Composición y funciones; eritrocateresis Posgrado-00 Sello La sangre Dr. Fernando D. Saraví 2 campo eléctrico en proporción directa a su carga eléctrica e inversa a su masa. Esto permite separar las diversas fracciones mediante electroforesis (Fig. 2). La albúmina no contiene residuos de carbohidratos, pero el resto de las proteínas plasmáticas son casi todas glicoproteínas. Con excepción de las γ−globulinas, las proteínas plasmáticas se sintetizan en el hígado (aunque pequeñas cantidades de ciertas proteínas provienen de otros orígenes, como por ej. el endotelio). La albúmina es una proteína globular de 69 kDa que constituye 60 % de la masa de proteínas plasmáticas (3.5 a 5.5 g/dL). La mitad de la proteína secretada por el hígado es albúmina (12 g/día). Su vida media en el plasma es de 20 h. La albúmina es responsable por 75 a 80 % de la presión coloidoosmótica del plasma. Además contribuye al transporte de diversas sustancias en el plasma, como calcio, ácidos grasos libres y bilirrubina. Muchos fármacos, como aspirina y penicilina, también circulan unidos a la albúmina. La fracción α1-globulina es aprox. 3 % del total. Incluye entre otras proteínas la α1- glicoproteína ácida, la α1-antitripsina y la α1- fetoproteína (la cual normalmente no supera 2 mg/dL). La fracción α2-globulina (aprox. 10 % del total) abarca la α2-macroglobulina, la ceruloplasmina (transporte de Cu2+), la haptoglobina (que se liga a la hemoglobina libre en plasma e impide que se pierda por orina), la α2-antitrombina (regulación de la coagulación) y la proteína C reactiva. Esta última participa en la regulación de la coagulación y en mecanismos inmunitarios. Es la principal de las llamadas proteínas de fase aguda, cuya concentración aumenta enormemente (hasta 1000 veces) en estados inflamatorios por mayor producción hepática. La fracción β-globulina contiene fibronectina, transferrina (transporta Fe2+), transcobalamina (transporta vitamina B12), componentes del complemento (ver INMUNIDAD INESPECÍFICA) y lipoproteínas fundamentales para el transporte de lípidos entre el hígado y los tejidos. Las inmunoglobulinas que componen la fracción γ-globulina son sintetizadas por células plasmáticas y corresponden principalmente a tipos G, M y A, que se describirán con el SISTEMA INMUNE. El proteinograma revela alteraciones cuantitativas en las fracciones normales, como por ej. hipoalbuminemia en la desnutrición, el síndrome nefrótico y la insuficiencia hepática o hipergamaglobulinemia en infecciones y enfermedades autoinmunes. También detecta proteínas anormales (paraproteinemia), en enfermedades como mieloma múltiple y macroglobulinemia de Waldeström. EL HEMOGRAMA El hemograma es una descripción cuantitativa y cualitativa de las células sanguíneas. Actualmente se realiza mediante analizadores automáticos que en general brindan resultados más confiables y precisos que el examen manual. No obstante, en casos particulares se necesita el examen manual de un frotis (Fig. 3) por un hematólogo para establecer un diagnóstico (por ejemplo, detectar poiquilocitosis, alteraciones en la forma de los La sangre Dr. Fernando D. Saraví 3 glóbulos rojos o anisocitosis, disparidad en su diámetro o volumen). El hemograma brinda información sobre eritrocitos, leucocitos y plaquetas. Serie roja Los datos cuantitativos son el recuento de eritrocitos (millones por microlitro; 1 μL = 1 mm3), el hematocrito (%), la concentración de hemoglobina (g/dL de sangre). Los valores normales se indican en la Tabla 1. En la embarazada se admiten cifras menores que las indicadas. Los llamados índices hematimétricos se calculan a partir de los datos anteriores y son: 1. Volumen corpuscular medio (MCV): Volumen promedio de los eritrocitos en femtolitros (1 fL = 10-15 L). Se calcula como hematocrito x 10 dividido millones de eritrocitos por mm3. Por ej., si el hematocrito es 45 % y hay 5 M/μL, MCV = 450/5 = 90 fL. Rango normal: 80 a 95 fL. 2. Hemoglobina corpuscular media (MCH): Cantidad promedio de hemoglobina en cada eritrocito en picogramos (1 pg = 10-12 g). Se calcula como el cociente entre la concentración de hemoglobina en gramos/litro y el número de eritrocitos en millones/mm3. Por ej., si hay 15 g/dL y 5 millones/mm3, MCH = 150/5 = 30 pg/eritrocito. Rango normal: 27 a 31 pg. 3. Concentración de hemoglobina corpuscular media (MCHC): Es la concentraciónpromedio de hemoglobina en gramos por dL de eritrocitos. Se calcula dividiendo la hemoglobina en g/dL y el hematocrito como fracción. Para el ejemplo antes dado, MCHC = 15/ 0.45 = 33.3 g/dL. Rango normal: 32 a 36 g/dL. 4. Amplitud de distribución del volumen eritrocitario (RCDW): Es una medida de la dispersión en el tamaño de los eritrocitos. Su aumento se llama anisocitosis. El rango normal es de 11 a 15 %. La anemia es una condición muy común, en la cual hay anormalidades en los eritrocitos o sus precursores. La anemia obedece a numerosas causas congénitas o adquiridas. Se define como una reducción en la masa de eritrocitos circulantes. En la práctica se diagnostica por una concentración de hemoglobina menor de 12 g/dL o un hematocrito menor de 36 % en la mujer, o respectivamente < 14 g/dL o < 41 % en el varón. El número de eritrocitos/mm3 es un criterio menos útil pues este recuento es poco exacto, con un error de ± 20 %. El recuento de reticulocitos no forma parte del hemograma estándar pero es indispensable para el estudio de la anemia. Los reticulocitos son glóbulos rojos jóvenes que aún conservan restos de ARN extranuclear de sus precursores, evidenciable en un frotis teñido con azul de metileno. Normalmente son 1 a 2 % de los glóbulos rojos de la sangre periférica. La anemia reconoce numerosas causas, pero en definitiva se produce por dos causas principales: insuficiente producción o excesiva pérdida de eritrocitos. La producción insuficiente puede deberse a defecto en la proliferación (Por ej., anemia aplástica) o en la maduración de los precursores de eritrocitos (por ej., déficit de hierro o de folato). En las fallas de producción los reticulocitos permanecen bajos (típicamente < 2 %). Estas anemias se denominan no regenerativas. La pérdida excesiva puede deberse a destrucción acelerada (hemólisis) o hemorragia. En las anemias por pérdida excesiva, también llamadas regenerativas, la médula ósea responde produciendo más eritrocitos, y la fracción de reticulocitos corregida es > 2.5 %. La corrección es necesaria porque un porcentaje “normal” de reticulocitos en un sujeto anémico indica una concentración absoluta baja de eritrocitos. Por ej., 1 % de 5 000 000 eritrocitos/mm3 = 50 000 reticulocitos/mm3; pero 1 % de 3 000 000 eritrocitos/mm3 (anemia) corresponde a sólo 30 000 reticulocitos/mm3. El recuento en porcentaje debe corregirse por el cociente entre la concentración de hemoglobina del paciente anémico y la media normal, o entre el hematocrito del paciente y el hematocrito medio normal. Por ejemplo, cuando la concentración de hemoglobina es 9 g/dL y el hematocrito 27 %, los factores de corrección son 9/15 y 27/45 respectivamente. Un recuento no corregido de 4 Tabla 1: Valores normales para las variables eritrocíticas en el varón adulto y la mujer adulta no embarazada. Variable Varón Mujer Eritrocitos (106/mm3) 4.7- 6.1 4.2 - 5.4 Hematocrito (%) 42 – 52 34 – 47 Hemoglobina (g/dL) 14 – 18 12 – 16 MCV (fL) 80 - 95 MCH (pg) 27 – 31 MCHC (g/dL) 32 – 36 RCDW (%) 11 – 14.5 Reticulocitos (%) 1 - 2 La sangre Dr. Fernando D. Saraví 4 % en un paciente con 9 g/dL corresponde a un valor corregido de 4 . 9/15 = 2.4 % (si aparecen precursores eritroides inmaduros en sangre periférica se requiere una segunda corrección, típicamente dividiendo por dos el resultado de la primera corrección). Serie blanca Los datos cuantitativos son el recuento de leucocitos y la proporción de cada uno de los principales tipos de leucocitos (Tabla 2). Normalmente la concentración de leucocitos es mayor en la mujer que en el varón, y esta diferencia se acentúa durante el embarazo. En los niños normales es mayor el porcentaje de linfocitos que de neutrófilos. Un exceso de glóbulos blancos se llama leucocitosis y se encuentra, por ej., en infecciones, grandes quemaduras y leucemias. El déficit se denomina leucopenia y se asocia con depresión primaria de la médula ósea, vasculitis generalizadas, quimioterapia y reacciones a fármacos. El recuento diferencial también brinda información importante. Por ejemplo, la neutrofilia (exceso de neutrófilos) es típica de las infecciones bacterianas, mientras que la neutropenia puede deberse a quimioterapia y a ciertos fármacos. En el recuento diferencial, los neutrófilos con núcleo en cayado representan formas jóvenes y su exceso, llamado desviación a la izquierda, se toma como indicativo de infección aguda. No obstante, excepto en la sepsis del neonato, el valor de una desviación a la izquierda está muy cuestionado. Un exceso de linfocitos (linfocitosis) se observa en hepatitis viral y mononucleosis infecciosa. Por el contrario, se encuentra linfopenia en la infección por HIV y luego de la radioterapia. El exceso de monocitos (monocitosis) puede observarse en la tuberculosis, y el exceso de eosinófilos (eosinofilia) en enfermedades parasitarias y alérgicas. Los basófilos circulantes disminuyen en una reacción alérgica aguda, pero como su concentración normal es baja, esto puede ser difícil de demostrar. Plaquetas En el hemograma se describe su apariencia y su concentración. Normalmente hay entre 150 000 y 400 000 trombocitos/μL. Este rango es válido para niños y adultos. El exceso de plaquetas (trombocitosis) puede ser primario por enfermedad de la médula ósea, pero con mayor frecuencia es secundario a hemorragia, infección, quemaduras, tumores o inflamación crónica. La trombocitopenia puede también ser primaria por falla de la médula ósea o una enfermedad propia de las plaquetas (púrpura trombocitopénica), o ser secundaria a enfermedades como coagulación intravascular diseminada, hiperesplenismo, infección por HIV, síndrome urémico-hemolítico. ERITROSEDIMENTACIÓN Los eritrocitos son más densos que el plasma. Si se impide la coagulación de la sangre y se la deja en reposo en un tubo, los eritrocitos decantan y dejan una capa de plasma sobrenadante. Este fenómeno es más intenso cuando aumenta la concentración plasmática de fibrinógeno, proteína C o inmunoglobulinas. Esto se debe a que estas proteínas facilitan la asociación de los eritrocitos en “pilas de monedas” al reducir la repulsión electrostática entre sus membranas. Los eritrocitos agregados decantan más rápidamente. El espesor de la capa de plasma formada al cabo de 1 h de dejar la sangre en reposo en un tubo especial milimetrado, llamado de Westergren, se denomina incorrectamente (aunque está consagrado por el uso) “velocidad de sedimentación globular” (VSG); Tabla 3. La medición válida de la VSG exige una serie de precauciones técnicas. Por ej., si el tubo no se encuentra perfectamente vertical la VSG medida es mayor que la real. Además, la VSG es mayor cuando existe anemia y puede ser normal en la policitemia y la hipofibrinogenemia. La VSG contribuye decisivamente al Tabla 3: Valores normales de eritrosedimentación (www.nlm.nih.gov) Edad y sexo VSG (mm en 1a h) Neonatos 0 a 2 Hasta 13 años 3 a 13 Varones < 50 años < 15 Varones > 50 años < 20 Mujeres < 50 años < 20 Varones > 50 años < 30 Tabla 2: Valores normales de la serie blanca en el varón adulto y la mujer adulta no embarazada. Variable Varón Mujer Leucocitos (103/mm3) 5 - 10 4.5 - 11 Neutrófilos 55 – 70 % Neutróf. en cayado 0 – 3 % Linfocitos 20 – 40 % Monocitos 2 – 8 % Eosinófilos 1 – 4 % Basófilos 0.5 – 1 % La sangre Dr. Fernando D. Saraví 5 diagnóstico de unas pocas enfermedades, como arteritis de células gigantes, tiroiditis subaguda y polimialgia reumática, cuando una VSG muy alta se acompaña de las manifestaciones clínicas pertinentes. También se mide en forma seriada para seguir la evolución de una enfermedad. Por ej., en la tuberculosis y en la artritis reumatoidea la VSG se reduce progresivamente cuando hay respuesta al tratamiento. Además, la VSG es una prueba de rutina que a veces alertasobre una enfermedad no sospechada y la necesidad de estudios adicionales. Valores muy altos de VSG (a veces > 100 mm) pueden observarse en pacientes, aún asintomáticos, con infecciones, tumores o enfermedades autoinimunes. ERITROCATERESIS La eritrocateresis es el conjunto de procesos mediante los cuales se depuran (eliminan de la circulación) los eritrocitos viejos o anormales. Los eritrocitos normales subsisten en la circulación por 120 días (rango 116 a 124 días). Durante ese período recorren el aparato circulatorio aprox. 1.7 x 105 veces, con un recorrido total de 200 km. En sus 4 meses de vida están constantemente sujetos a estrés físico y bioquímico. Los glóbulos rojos sufren reiterados ciclos de deformación reversible en su paso por los capilares, flujo turbulento y altas tasas de corte en las grandes arterias, y un medio hipertónico en la médula renal. Los reiterados ciclos de oxigenación en los capilares pulmonares y desoxigenación en los capilares sistémicos suponen un estrés químico. La unión del O2 a la hemoglobina se realiza mediante un enlace coordinado en el cual el O2 y el Fe2+ del grupo hemo comparten transitoriamente un electrón. El electrón debe permanecer con el Fe2+ al desoxigenarse la hemoglobina. No obstante, a veces es retenido por el O2, lo que origina un anión superóxido y deja el hierro oxidado (Fe3+), lo cual transforma a la hemoglobina en metahemoglobina. Cada día aprox. 1 % de la hemoglobina (en fumadores hasta 3 %) forma metahemoglobina. Esta última puede formar derivados llamados hemicromos, que generan especies reactivas del oxígeno y causan daño a la membrana y a macromoléculas. El estrés mecánico es bien tolerado debido a la deformabilidad de la membrana eritrocítica y a un esqueleto de membrana flexible pero resiliente (ver REOLOGÍA DE LA SANGRE). El estrés químico es contrarrestado por un conjunto de enzimas antioxidantes: catalasa, superóxido dismutasa, NADH-metahemoglobina reductasa, glutatión peroxidasa y glutatión reductasa. A pesar de las citadas defensas, los eritrocitos terminan sufriendo las consecuencias de las agresiones citadas, y deben ser removidos de la circulación. Debe notarse que normalmente los glóbulos rojos envejecidos no se fragmentan, sino que son activamente fagocitados por el sistema retículo-endotelial (ver SISTEMA INMUNE). Los eritrocitos viejos tienen menor volumen que los jóvenes. Contienen menos agua y hemoglobina, se reduce su dotación de enzimas antioxidantes y su metabolismo energético (exclusivamente glucolítico). Su superficie de membrana se reduce en hasta 20 %. Todo esto los torna frágiles pero no explica su remoción de la sangre, ya que, como se dijo, los eritrocitos viejos normales no se fragmentan en la circulación, sino que son fagocitados íntegros. Los glóbulos rojos envejecidos son fagocitados por macrófagos de la médula ósea, del hígado y, sobre todo, del bazo. En este órgano, los eritrocitos que llegan a la pulpa roja deben atravesar la pared de los senos venosos deslizándose entre células endoteliales, para lo cual deben deformarse (Fig. 4). Los macrófagos de la pulpa roja fagocitan los glóbulos rojos más viejos y rígidos. No obstante, la fagocitosis de los eritrocitos viejos no resulta de un simple problema mecánico, sino que es un fenómeno inmune, mediado por interacciones específicas con los macrófagos (ver SISTEMA INMUNE). La La sangre Dr. Fernando D. Saraví 6 especificidad es proporcionada por al menos dos mecanismos (Fig. 5). En la membrana de los glóbulos rojos viejos aumenta la concentración de la fosfatidilserina, que puede ser reconocida por receptores tipo Toll presentes en los macrófagos. Más importante parece ser la expresión de un antígeno de membrana que no está presente en los eritrocitos jóvenes. Se cree que este antígeno se debe a la degradación o polimerización de la proteína banda 3 (capnoforina) que es muy abundante en la membrana eritrocítica. El antígeno se liga a una inmunoglobulina G normalmente presente en el plasma. Se discute si esta unión activa o no al complemento, pero en todo caso la inmunoglobulina fijada a la membrana eritrocítica se une a receptores FcγR de los macrófagos, lo cual inicia la fagocitosis. METABOLISMO DEL GRUPO HEMO Se produce aprox. 50 mg de grupo hemo por día. El hemo se sintetiza a partir de glicina y succinilCoA que, en la mitocondria, forman ácido δ-aminolevulínico (ALA) por acción de la ALA sintasa (paso limitante de la síntesis de hemo). El ALA se transfiere al citosol, donde por varios pasos enzimáticos se condensa en un núcleo tetrapirrólico y forma protoporfirinógeno IX, que retorna a la mitocondria. Allí se forma protoporfirina IX, que incorpora Fe2+ por acción de una ferroquelatasa, generando el hemo. En los precursores de los eritrocitos, el hemo es luego ligado a las cadenas de globina para formar hemoglobina. Cuando los eritrocitos son fagocitados y lisados dentro de los macrófagos, la globina y el hemo se separan (Fig. 6). La porción globina sufre proteólisis y los aminoácidos resultantes se incorporan al pool plasmático. El hemo es atacado por la enzima hemo oxigenasa, que abre el anillo tetrapirrólico formando biliverdina, libera el hierro (como Fe3+) y forma monóxido de carbono como subproducto. La biliverdina (verde) se transforma en bilirrubina (anaranjada) por acción de una reductasa. La bilirrubina es liberada a la sangre, en la cual circula principalmente unida a la albúmina, en equilibrio con una pequeña fracción de bilirrubina libre. La bilirrubina es incorporada a los hepatocitos por tres mecanismos: 1) La bilitranslocasa, una proteína de 37 kDa que incorpora bilirrubina aniónica electrogénicamente; 2) un mecanismo de transporte electroneutro aún no dilucidado y 3) una proteína de transporte de aniones orgánicos (OATP-1) que intercambia bilirrubina aniónica por Cl-. En el retículo endoplásmico del hepatocito, las uridina difosfato glucuronil transferasas (UGT) de la familia 1 (hay 4 familias) conjugan la bilirrubina con una o dos moléculas de glucuronato, lo cual aumenta su solubilidad. La bilirrubina conjugada es transferida luego a la bilis mediante el transportador canalicular de aniones órgánicos multiespecífico (cMOAT), también llamado MRP2. El proceso es electrogénico y requiere ATP. En el íleon, la bilirrubina es librada del glucuronato por bacterias de la flora intestinal y reducida a urobilinógeno (incoloro), la mitad del cual se absorbe en el intestino. Parte del urobilinógeno absorbido es recaptado por el hígado y excretado en la bilis. El resto se elimina por orina, donde se oxida a urobilina, pigmento que le da a la orina su color amarillo.El urobilinógeno que permanece en el intestino es oxidado a estercobilina, que es el principal pigmento fecal. Ictericia Cerca de 80 % de la bilirrubina generada en el organismo proviene de la eritrocateresis. El resto viene 1) del metabolismo de hemoproteínas (principalmente hepáticas) como citocromo P450; 2) la destrucción en la médula ósea de eritroblastos (eritropoyesis ineficaz) y 3) la producción en el intestino a partir del hemo presente en la dieta. La concentración plasmática La sangre Dr. Fernando D. Saraví 7 de bilirrubina total no debe superar 1 mg/dL, y la de bilirrubina conjugada es de 0.4 mg/dL o menor. El exceso de producción o el déficit en la eliminación de la bilirrubina aumenta su concentración plasmática, que cuando supera 2 ó 3 mg/dL causa una coloración amarilla de la piel, las mucosas y la conjuntiva (lugar donde se observa mejor) llamada ictericia. En la ictericia por exceso de degradación del hemo (Por ej., hemólisis), predomina en plasma la bilirrubina no conjugada (“indirecta”). El recién nacido con frecuencia desarrolla una ictericia benigna, leve y transitoria de este tipo, porque por una parte tiene un mayorcatabolismo del hemo y por otra su sistema de conjugación hepático es inmaduro (el feto transfiere la bilirrubina por la placenta hacia la sangre materna). Por otra parte, la bilirrubina no conjugada aumenta mucho cuando el neonato sufre hemólisis importante (eritroblastosis fetal) o tiene un defecto congénito en la conjugación (déficit de UGT). Por la falta de madurez de la barrera hematoencefálica y la liposolubilidad de la bilirrubina no conjugada, ésta se acumula en el cerebro y puede causar una encefalopatía irreversible llamada kernicterus. La ictericia causada por lesión del hepatocito u obstrucción de la vía biliar se debe a aumento plasmático de la bilirrubina conjugada (“directa”). Como la bilirrubina no llega al intestino, no se produce estercobilina y las heces se tornan claras (como arcilla). Además, la bilirrubina conjugada es más hidrosoluble y se elimina por la orina, dándole un color oscuro (como “té cargado” o Coca-Cola). Estos cambios de coloración de heces y orina se llaman, respectivamente, acolia y coluria. RECAMBIO DE HIERRO Biológicamente, el hierro es un oligoelemento indispensable. El humano adulto posee de 40 a 50 mg de hierro por kg de peso. Se distingue una fracción de hierro esencial que forma parte de proteínas fisiológicamente importantes, y otra fracción de depósito. Aproximadamente la mitad del total de hierro está en la hemoglobina. Cada mL de glóbulos rojos contiene 1.1 mg de hierro (0.5 mg/mL de sangre con un hematocrito de 45 %). De 300 a 400 mg se encuentra en otras hemoproteínas, como la mioglobina del músculo esquelético y los citocromos P450 del hígado. Entre 8 y 20 % del hierro total se encuentra en depósitos titulares (300 a 1000 mg). Se almacena normalmente como ferritina, que está compuesta por la apoferritina, una proteína de 450 kDa que forma un caparazón, en el interior del cual se encuentra el hierro como un La sangre Dr. Fernando D. Saraví 8 fosfato de óxido férrico hidratado. En condiciones anormales de exceso de hierro, el metal puede hallarse como hemosiderina (probablemente una forma degradada de ferritina). El hierro de la ferritina es fácilmente intercambiable, pero el de la hemosiderina no lo es. En el varón adulto se pierde aprox. 1 mg de hierro por día, por las secreciones digestivas (50 %), la descamación de células intestinales (30 %), la descamación de la piel y el sudor (10 %) y la eliminación urinaria (10 %). En la mujer en edad reproductiva el promedio diario de eliminación es de 1.7 mg debido al sangrado menstrual (20 mg/mes). Durante el embarazo se detiene la pérdida menstrual, pero la necesidad diaria de hierro aumenta. Cerca de 300 mg van al feto, 100 mg a la placenta y 150 mg se pierden por hemorragia durante el parto. Además la madre incrementa fisiológicamente su masa total de eritrocitos. Por todo esto, se requiere la incorporación de aprox. 800 mg extra por cada embarazo. En el niño la pérdida es menor que en el adulto, pero por el crecimiento la demanda diaria de hierro es de aprox. 1.5 mg/día. Debido a que la absorción intestinal de hierro es incompleta, el requerimiento diario en la dieta es de 10 a 20 mg (las cifras mayores son para niños y mujeres en edad reproductiva). Recambio diario de hierro El hierro circula en el plasma fundamentalmente unido a la transferrina, proteína que puede ligar uno o dos iones Fe3+. Sólo 35 % de la transferrina plasmática está unida a hierro (rango normal 20 a 50 %). Las células poseen receptores de membrana para transferrina (TfR-1) que permiten su endocitosis, con posterior liberación del Fe3+ en el citosol. Aunque en el plasma hay sólo 3 a 4 mg de hierro, esta fracción es funcionalmente importante pues es la que permite el intercambio entre los tejidos. El recambio diario corresponde a una masa aprox. 10 veces mayor (30 a 40 mg) que el total del plasma. En el adulto se destruyen diariamente 20 mL de eritrocitos que contienen 25 mg de hierro (Fig. 7). Ese hierro es reciclado por el sistema retículoendotelial (macrófagos) que fagocitan los eritrocitos viejos. La médula ósea debe recibir una cantidad similar (25 mg) para mantener constante la masa de glóbulos rojos. El recambio de hemoproteínas implica una transferencia de aprox. 5 mg de hierro por día. Absorción intestinal de hierro Una dieta mixta estándar proporciona aprox. 6 mg de hierro por cada 1000 kCal, por lo cual el varón ingiere en promedio 16 mg/día y la mujer La sangre Dr. Fernando D. Saraví 9 12 mg/día. El hierro alimentario se divide en hemo y no-hemo. El hierro unido al hemo proviene de alimentos de origen animal. Los vegetales, en particular verduras y granos, contienen hierro no-hemo. Aunque el hierro hemo es sólo 6 % del total ingerido, representa un tercio del hierro incorporado, porque se absorbe con facilidad. Ciertos compuestos presentes en los vegetales – en especial fosfatos y fitatos – forman compuestos poco solubles con el hierro y disminuyen su absorción. La absorción de hierro no hemo es mayor cuando el Fe3+ dietario se reduce a Fe2+, paso promovido por el HCl gástrico y el ácido ascórbico. El Fe3+ forma más fácilmente complejos con aniones orgánicos que el Fe2+, y es insoluble a pH > 3 (el Fe2+ es soluble hasta pH 8). El hierro se absorbe en el duodeno (los números refieren a la Fig. 8). 1. El hemo es incorporado por un transportador llamado HCP-1 (Heme Carrier Protein-1). En el enterocito duodenal, el hemo es atacado por la hemo oxigenasa, con formación de biliverdina y liberación de Fe3+, que luego es reducido. El hierro no hemo se absorbe por dos mecanismos. A) Los enterocitos del duodeno secretan una forma soluble de transferrina se liga al Fe3+ en la luz intestinal. El complejo Fe2+- transferrina es ligado por receptores para transferrina (TfR-1) de los enterocitos y endocitado (2). Los endosomas se acidifican, el Fe2+ se disocia, y el complejo transferrina-TfR-1 puede reciclarse hacia la luz. B) El Fe2+ puede también absorberse por cotransporte con H+ por un transportador de metales divalentes (DMT- 1). Para ello, el Fe3+ luminal debe ser reducido a Fe2+ por una reductasa férrica del borde en cepillo (3) llamada DcytB (citocromo B duodenal). En el citosol, parte del Fe2+ absorbido forma ferritina como depósito (4), y se pierde cuando la célula epitelial se descama. El resto se liga a la proteína movilferrina que lo traslada a la membrana basolateral (5). De allí es transferido al intersticio por el transportador ferroportina (IREG-1). La ferroportina es el único transportador conocido que media la salida de Fe2+ (no Fe3+) de las células intestinales, hepáticas y del sistema retículoendotelial (6). En la membrana basolateral hay una ferrooxidasa llamada hefaestina que transforma Fe2+ en Fe3+ (7) el cual entonces se une a la transferrina plasmática (8). Regulación de la absorción de hierro Es fundamental tener en cuenta que no existe un mecanismo fisiológico para regular la eliminación de hierro incorporado al organismo. La sangre Dr. Fernando D. Saraví 10 Por tanto, la homeostasis del hierro requiere mecanismos eficaces que regulen la absorción intestinal del metal. Hace mucho se sabe que la fracción de hierro absorbida es mayor en personas con carencia de hierro (hasta 20 % del total ingerido) que en personas sin tal carencia (10 % o menos). Existe evidencia de que la absorción intestinal de hierro está sujeto a un doble control, provisto (a) por mecanismos intrínsecos de la mucosa intestinal y (b) por una hormona hepática denominada hepcidina, que, además de la absorción intestinal, también regula la incorporación de hierro a diversas células del organismo, como los propios hepatocitos, los macrófagos y los eritroblastos. Regulación local. La regulación se efectúa mediante la cantidad de Fe2+ plasmático que incorporan las células de las criptas duodenales, donde se originanlas células que reemplazan a aquéllas que se descaman continuamente en las vellosidades. Si el hierro plasmático es alto, las células de la cripta se cargan de ferritina. Esto hace que las proteínas relacionadas con el transporte transepitelial de hierro DcytB, DMT-1, hefaestina y ferroportina se regulen en menos y que el transportador de hemo HCP-1 no se inserte en el borde en cepillo, sino que permanezca en vesículas intracelulares. Además de reducir la transferencia de hierro hacia la circulación sistémica, estas células ricas en ferritina aumentan la pérdida por descamación. Lo opuesto ocurre cuando el hierro plasmático es alto. Este mecanismo requiere la integridad funcional de la proteína ligada a la membrana HFE (de High FErrum) que cuando está mutada causa hemocromatosis, enfermedad por exceso de hierro. En el enterocito existen proteínas regulatorias del hierro (Iron Regulatory Proteins) llamadas IRP1 e IRP2. Ambas actúan como sensores intracelulares de la concentración de hierro. Cuando la concentración de hierro es baja, las IRP se unen a secuencias específicas del mARN de diversos productos génicos, llamados elementos responsivos al hierro (Iron Responsive Elements) o IRE. El sistema IRP/IRE regula la traslación del mARN de proteínas claves, como TfR1, DMT1, ferroportina y el factor inducible por hipoxia 2 alfa (HIF-2α). Las IRP aumentan la traslación de DMT1 y HIF-2α, pero reducen la traslación de ferroportina. A su vez, HIF-2α aumenta la expresión de DcytB y DMT1. El resultado neto es aumentar la absorción de hierro. Por el contrario, cuando la concentración intracelular de hierro es elevada, las IRP no se unen a los IRE y disminuye la absorción de hierro. Regulación hormonal: Hepcidina. El hígado produce un péptido de 20 a 25 aminoácidos llamado hepcidina, cuya principal función se creyó originalmente antibacteriana. Actualmente la hepcidina se considera una hormona hepática con un papel central en la regulación de la homeostasis del hierro. La hepcidina se une a la ferroportina de los macrófagos, los enterocitos duodenales y el propio hígado, causando endocitosis del transportador, seguida de su degradación. Esto reduce el ingreso de hierro a la circulación. En La sangre Dr. Fernando D. Saraví 11 los enterocitos, adicionalmente la hepcidina reduce la absorción de hierro mediada por DcytB y DMT-1. En ratones, la ausencia de hepcidina causa hemocromatosis. La regulación de la secreción de hepcidina es objeto de activa investigación. Se sabe que es regulada por la concentración plasmática de hierro, pero otros factores, como la actividad eritropoyética, la hipoxia y señales inflamatorias (Fig. 9). Como las demás células del organismo, los hepatocitos poseen en su membrana TfR1. Adicionalmente, poseen un segundo tipo de receptor de transferrina, llamado TfR2, que se expresa muy poco en otros tejidos. El TfR-2, solamente liga transferrina unida a dos iones Fe3+, por lo cual la tasa de unión es mayor cuanto mayor sea la saturación de la transferrina. El TfR- 2 se asocia a HFE y el complejo resultante media una señal estimulante de la secreción de hepcidina. Cuando se absorbe hierro en el duodeno, la sangre venosa portal tiene mayor concentración de transferrina diférrica, lo cual estimula la secreción de hepcidina. Otro mecanismo sensor del hierro plasmático está constituido por proteínas morfogenéticas óseas (BMP), que pertenecen a la familia del factor de crecimiento transformante (TGF). La BMP6 actúa como un sensor del hierro acoplado a otras BMP de la membrana y a la hemojuvelina. Esta última es una proteína unida a glicofosfatidilinositol presente en la membrana (aunque también se secreta). La sobrecarga de hierro activa el complejo de señalización BMP6-hemojuvelina y estimula la expresión y secreción de hepcidina. La hemojuvelina se ha identificado como un regulador importante del recambio de hierro. Las mutaciones del gen de la hemojuvelina son la principal causa de hemocromatosis juvenil (en menor medida lo son las mutaciones del gen de la propia hepcidina). La hipoxia inhibe la secreción de hepcidina y el efecto es mediado por el HIF- 2α, ya mencionado a propósito de la regulación intrínseca duodenal. La eritropoyesis activa es otro inhibidor de la secreción de hepcidina. El efecto parece mediado por señales extracelulares secretadas por los eritroblastos (GDF-15 y TWSG1), que interfieren con la vía de señalización BMP6- hemojuvelina. Esta vía intracelular también es inhibida por la testosterona. Finalmente, los estados inflamatorios crónicos estimulan la secreción de hepcidina. Este efecto es, al menos en parte, responsable por la anemia que acompaña a diversas enfermedades crónicas. Los mediadores principales de la estimulación de la secreción de hepcidina en este caso son las interleukinas 6 y 1. Anemia ferropénica Según datos de la Organización Mundial de la Salud, aproximadamente dos tercios de la población mundial padece deficiencia de hierro. En cerca de mil millones de personas, la deficiencia es suficiente para causar anemia. La carencia de hierro es, pues, una causa muy común de anemia, en particular en mujeres en edad reproductiva y en niños y ancianos desnutridos. Típicamente es una anemia hipocrómica (los eritrocitos se ven pálidos por menor contenido de hemoglobina) y microcítica (MCV < 80 fL). El metabolismo del hierro puede evaluarse mediante pruebas de laboratorio (Tabla 4). La anemia es una manifestación tardía de falta de hierro, pues la eritropoyesis se mantiene normal hasta que se agotan los depósitos. Por esta razón, el paciente con anemia ferropénica debe recibir suficiente hierro para normalizar su concentración de hemoglobina y además reponer el hierro de depósito. Tabla 1-4: Valoración del metabolismo del hierro. Variable Valor normal Ferropenia Absorción de Fe (%) 5 a 10 Aumenta Ferremia (μg/dL) 115 ± 50 Disminuye Transferrina (μg/dL) 330 ± 30 Aumenta Saturación de transferrina (%) 35 ± 15 Disminuye Ferritina plasmática (μg/dL) 100 ± 60 Disminuye Eritrocitos (afectación tardía) Normocíticos Normocromía Microcíticos Hipocromía
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