Hemácia - Red blood cell

hemácia
Redbloodcells.jpg
Micrografia eletrônica de varredura de glóbulos vermelhos humanos (cerca de 6–8 μm de diâmetro)
Detalhes
Função Transporte de oxigênio
Identificadores
Acrônimo (s) RBC
Malha D004912
º H2.00.04.1.01001
FMA 62845
Termos anatômicos da microanatomia

Glóbulos vermelhos ( eritrócitos ), também conhecidos como glóbulos vermelhos , glóbulos vermelhos (em humanos ou outros animais que não têm núcleo nos glóbulos vermelhos), hematídeos , células eritróides ou eritrócitos (do grego erythros para "vermelho" e citos para " vasos ocos ", com -cito traduzido como" célula "no uso moderno), são o tipo mais comum de célula sanguínea e o principal meio do vertebrado de fornecer oxigênio (O 2 ) aos tecidos do corpo - por meio do fluxo sanguíneo através do sistema circulatório sistema . Os eritrócitos absorvem oxigênio dos pulmões ou dos peixes pelas guelras e o liberam para os tecidos enquanto comprimem os capilares do corpo .

O citoplasma dos eritrócitos é rico em hemoglobina , uma biomolécula contendo ferro que pode se ligar ao oxigênio e é responsável pela cor vermelha das células e do sangue. Cada glóbulo vermelho humano contém aproximadamente 270 milhões dessas moléculas de hemoglobina . A membrana celular é composta por proteínas e lipídios , e essa estrutura fornece propriedades essenciais para a função fisiológica da célula , como deformabilidade e estabilidade ao atravessar o sistema circulatório e, especificamente, a rede capilar .

Em humanos, os glóbulos vermelhos maduros são discos bicôncavos ovais e flexíveis . Eles carecem de um núcleo celular e da maioria das organelas , para acomodar o espaço máximo para a hemoglobina; eles podem ser vistos como sacos de hemoglobina, com uma membrana plasmática como o saco. Aproximadamente 2,4 milhões de novos eritrócitos são produzidos por segundo em humanos adultos. As células se desenvolvem na medula óssea e circulam por cerca de 100-120 dias no corpo antes de seus componentes serem reciclados pelos macrófagos . Cada circulação leva cerca de 60 segundos (um minuto). Aproximadamente 84% das células do corpo humano são 20-30 trilhões de glóbulos vermelhos. Quase metade do volume do sangue ( 40% a 45% ) são os glóbulos vermelhos.

Os glóbulos vermelhos empacotados (pRBC) são glóbulos vermelhos doados, processados ​​e armazenados em um banco de sangue para transfusão de sangue .

Estrutura

Vertebrados

Existe uma imensa variação de tamanho nos glóbulos vermelhos dos vertebrados, bem como uma correlação entre o tamanho da célula e o do núcleo. Os glóbulos vermelhos dos mamíferos, que não contêm núcleos, são consideravelmente menores do que os da maioria dos outros vertebrados.
Os glóbulos vermelhos maduros das aves têm um núcleo, mas no sangue de fêmeas adultas do pinguim Pygoscelis papua foram observados glóbulos vermelhos enucleados ( B ), mas com frequência muito baixa.

A grande maioria dos vertebrados, incluindo mamíferos e humanos, possui glóbulos vermelhos. Os glóbulos vermelhos são células presentes no sangue para transportar oxigênio. Os únicos vertebrados conhecidos sem glóbulos vermelhos são o peixe-gelo crocodilo (família Channichthyidae ); eles vivem em água fria muito rica em oxigênio e transportam oxigênio livremente dissolvido em seu sangue. Embora eles não usem mais a hemoglobina, restos de genes da hemoglobina podem ser encontrados em seu genoma .

Os glóbulos vermelhos dos vertebrados consistem principalmente de hemoglobina , uma metaloproteína complexa que contém grupos heme cujos átomos de ferro se ligam temporariamente às moléculas de oxigênio (O 2 ) nos pulmões ou guelras e as liberam por todo o corpo. O oxigênio pode se difundir facilmente através da membrana celular dos glóbulos vermelhos . A hemoglobina nas células vermelhas do sangue também carrega parte do produto residual, dióxido de carbono, de volta dos tecidos; mais dióxido de carbono dos resíduos, de volta no entanto, é transportado para os capilares pulmonares dos pulmões como bicarbonato (HCO 3 - ) dissolvidos no plasma sanguíneo . A mioglobina , um composto relacionado à hemoglobina, atua armazenando oxigênio nas células musculares .

A cor dos glóbulos vermelhos é devido ao grupo heme da hemoglobina. O plasma sanguíneo sozinho é cor de palha, mas os glóbulos vermelhos mudam de cor dependendo do estado da hemoglobina: quando combinada com o oxigênio, a oxihemoglobina resultante é escarlate, e quando o oxigênio foi liberado, a desoxihemoglobina resultante é de uma cor vermelho escuro bordô . No entanto, o sangue pode parecer azulado quando visto através da parede do vaso e da pele. A oximetria de pulso aproveita a mudança de cor da hemoglobina para medir diretamente a saturação de oxigênio no sangue arterial usando técnicas colorimétricas . A hemoglobina também tem uma afinidade muito alta para o monóxido de carbono , formando a carboxihemoglobina, que tem uma cor vermelha muito brilhante. Pacientes enrubescidos e confusos com uma leitura de saturação de 100% na oximetria de pulso às vezes sofrem de envenenamento por monóxido de carbono.

Ter proteínas transportadoras de oxigênio dentro de células especializadas (em oposição a transportadores de oxigênio dissolvidos no fluido corporal) foi um passo importante na evolução dos vertebrados, pois permite sangue menos viscoso , maiores concentrações de oxigênio e melhor difusão de oxigênio do sangue para os tecidos. O tamanho dos glóbulos vermelhos varia amplamente entre as espécies de vertebrados; A largura dos glóbulos vermelhos é, em média, cerca de 25% maior do que o diâmetro capilar , e tem-se a hipótese de que isso melhora a transferência de oxigênio dos glóbulos vermelhos para os tecidos.

Mamíferos

Glóbulos vermelhos típicos de mamíferos: (a) vistos da superfície; (b) em perfil, formando rouleaux; (c) tornado esférico pela água; (d) crenato tornado (encolhido e pontiagudo) por sal. (c) e (d) não ocorrem normalmente no corpo. As duas últimas formas são devidas à água sendo transportada para dentro e para fora das células, por osmose .

Os glóbulos vermelhos dos mamíferos têm a forma típica de discos bicôncavos: achatados e deprimidos no centro, com uma seção transversal em forma de haltere e uma borda em forma de toro na borda do disco. Este formato permite uma alta proporção de área de superfície para volume (SA / V) para facilitar a difusão de gases. No entanto, há algumas exceções em relação à forma na ordem dos artiodáctilos ( ungulados com dedos pares, incluindo gado, veados e seus parentes), que exibe uma grande variedade de morfologias de glóbulos vermelhos bizarras: células pequenas e altamente ovaloides em lhamas e camelos (família Camelidae ), células esféricas minúsculas em veados (família Tragulidae ) e células que assumem formas fusiformes, lanceoladas, crescentes e poligonais irregularmente poligonais e outras formas angulares em veados vermelhos e wapiti (família Cervidae ). Membros desta ordem desenvolveram claramente um modo de desenvolvimento de glóbulos vermelhos substancialmente diferente da norma dos mamíferos. No geral, os glóbulos vermelhos dos mamíferos são notavelmente flexíveis e deformáveis ​​de modo a se espremer através de minúsculos capilares , bem como maximizar sua superfície de oposição assumindo a forma de um charuto, onde liberam com eficiência sua carga de oxigênio.

Os glóbulos vermelhos dos mamíferos são únicos entre os vertebrados, uma vez que não possuem núcleos quando maduros. Eles têm núcleos durante as fases iniciais da eritropoiese , mas expelem-nos durante o desenvolvimento à medida que amadurecem; isso fornece mais espaço para a hemoglobina. As hemácias sem núcleo, chamadas reticulócitos , perdem posteriormente todas as outras organelas celulares , como mitocôndrias , aparelho de Golgi e retículo endoplasmático .

O baço atua como um reservatório de glóbulos vermelhos, mas esse efeito é um tanto limitado em humanos. Em alguns outros mamíferos, como cães e cavalos, o baço sequestra um grande número de glóbulos vermelhos, que são despejados no sangue durante os períodos de estresse por esforço, resultando em uma maior capacidade de transporte de oxigênio.

Micrografia eletrônica de varredura de células sanguíneas. Da esquerda para a direita: glóbulos vermelhos humanos, trombócitos (plaquetas), leucócitos .

Humano

Duas gotas de sangue são mostradas com uma gota oxigenada vermelho brilhante à esquerda e uma gota desoxigenada à direita.
Animação de um ciclo típico de glóbulos vermelhos humanos no sistema circulatório. Esta animação ocorre em uma taxa mais rápida (~ 20 segundos do ciclo médio de 60 segundos) e mostra os glóbulos vermelhos se deformando ao entrar nos capilares, bem como as barras mudando de cor conforme a célula alterna em estados de oxigenação ao longo do sistema circulatório .

Um glóbulo vermelho humano típico tem um diâmetro de disco de aproximadamente 6,2–8,2 µm e uma espessura no ponto mais espesso de 2–2,5 µm e uma espessura mínima no centro de 0,8–1 µm, sendo muito menor do que a maioria das outras células humanas . Essas células têm um volume médio de cerca de 90 fL com uma área de superfície de cerca de 136 μm 2 e podem inchar até uma forma esférica contendo 150 fL, sem distensão da membrana.

Os seres humanos adultos têm cerca de 20-30 trilhões de células vermelhas do sangue em um determinado momento, constituindo aproximadamente 70% de todas as células em número. As mulheres têm cerca de 4–5 milhões de glóbulos vermelhos por microlitro (milímetro cúbico) de sangue e os homens cerca de 5–6 milhões; pessoas que vivem em grandes altitudes com baixa tensão de oxigênio terão mais. Os glóbulos vermelhos são, portanto, muito mais comuns do que as outras partículas de sangue: existem cerca de 4.000-11.000 leucócitos e cerca de 150.000-400.000 plaquetas por microlitro.

Os glóbulos vermelhos humanos levam em média 60 segundos para completar um ciclo de circulação.

A cor vermelha do sangue se deve às propriedades espectrais dos íons de ferro hemic na hemoglobina . Cada molécula de hemoglobina carrega quatro grupos heme; a hemoglobina constitui cerca de um terço do volume total da célula. A hemoglobina é responsável pelo transporte de mais de 98% do oxigênio do corpo (o oxigênio restante é transportado dissolvido no plasma sanguíneo ). As células vermelhas do sangue de um homem adulto médio armazenam coletivamente cerca de 2,5 gramas de ferro, representando cerca de 65% do ferro total contido no corpo.

Microestrutura

Núcleo

Os glóbulos vermelhos dos mamíferos se anucleados quando maduros, o que significa que não têm um núcleo celular . Em comparação, os glóbulos vermelhos de outros vertebrados têm núcleos; as únicas exceções conhecidas são as salamandras do gênero Batrachoseps e os peixes do gênero Maurolicus .

A eliminação do núcleo nas hemácias de vertebrados tem sido oferecida como uma explicação para o acúmulo subsequente de DNA não codificador no genoma . O argumento é o seguinte: o transporte eficiente de gás requer que os glóbulos vermelhos passem por capilares muito estreitos, e isso restringe seu tamanho. Na ausência de eliminação nuclear, o acúmulo de sequências repetidas é restringido pelo volume ocupado pelo núcleo, que aumenta com o tamanho do genoma.

Os glóbulos vermelhos nucleados em mamíferos consistem em duas formas: normoblastos, que são precursores eritropoiéticos normais dos glóbulos vermelhos maduros, e megaloblastos, que são precursores anormalmente grandes que ocorrem nas anemias megaloblásticas .

Composição da membrana

Os glóbulos vermelhos são deformáveis, flexíveis, são capazes de aderir a outras células e de interagir com as células do sistema imunológico. Sua membrana desempenha muitos papéis nisso. Essas funções são altamente dependentes da composição da membrana. A membrana dos glóbulos vermelhos é composta por 3 camadas: o glicocálice na parte externa, que é rico em carboidratos ; a bicamada lipídica que contém muitas proteínas transmembrana , além de seus principais constituintes lipídicos; e o esqueleto da membrana, uma rede estrutural de proteínas localizada na superfície interna da bicamada lipídica. Metade da massa da membrana nos glóbulos vermelhos humanos e na maioria dos mamíferos são proteínas. A outra metade são lipídios, ou seja, fosfolipídios e colesterol .

Lipídios de membrana

Os lipídios mais comuns da membrana dos glóbulos vermelhos, dispostos esquematicamente conforme são distribuídos na bicamada. Abundâncias relativas não estão em escala.

A membrana dos glóbulos vermelhos compreende uma bicamada lipídica típica , semelhante à que pode ser encontrada em praticamente todas as células humanas. Simplificando, essa bicamada lipídica é composta de colesterol e fosfolipídeos em proporções iguais por peso. A composição lipídica é importante, pois define muitas propriedades físicas, como permeabilidade e fluidez da membrana. Além disso, a atividade de muitas proteínas de membrana é regulada por interações com lipídios na bicamada.

Ao contrário do colesterol, que é uniformemente distribuído entre os folhetos internos e externos, os 5 principais fosfolipídios são dispostos assimetricamente, conforme mostrado abaixo:

Monocamada externa

Monocamada interna

Esta distribuição assimétrica de fosfolipídios entre a bicamada é o resultado da função de várias proteínas de transporte de fosfolipídios dependentes e independentes de energia . Proteínas chamadas " Flippases " movem os fosfolipídios da monocamada externa para a interna, enquanto outras chamadas " floppases " fazem a operação oposta, contra um gradiente de concentração de uma maneira dependente de energia. Além disso, também existem proteínas " scramblase " que movem os fosfolipídios em ambas as direções ao mesmo tempo, diminuindo seus gradientes de concentração de uma maneira independente de energia. Ainda há um debate considerável em andamento sobre a identidade dessas proteínas de manutenção da membrana na membrana dos glóbulos vermelhos.

A manutenção de uma distribuição assimétrica de fosfolipídios na bicamada (como uma localização exclusiva de PS e PIs na monocamada interna) é crítica para a integridade e função celular devido a várias razões:

  • Os macrófagos reconhecem e fagocitam os glóbulos vermelhos que expõem o PS em sua superfície externa. Assim, o confinamento de PS na monocamada interna é essencial para que a célula sobreviva a seus frequentes encontros com macrófagos do sistema reticuloendotelial , especialmente no baço .
  • A destruição prematura de glóbulos vermelhos talassêmicos e falciformes foi associada a rupturas da assimetria lipídica, levando à exposição de PS na monocamada externa.
  • Uma exposição de PS pode potenciar a adesão de glóbulos vermelhos às células endoteliais vasculares, prevenindo eficazmente o trânsito normal através da microvasculatura. Portanto, é importante que o PS seja mantido apenas no folheto interno da bicamada para garantir o fluxo sanguíneo normal na microcirculação.
  • Tanto o PS quanto o 4,5-bifosfato de fosfatidilinositol (PIP2) podem regular a função mecânica da membrana, devido às suas interações com proteínas esqueléticas, como espectrina e proteína 4.1R . Estudos recentes mostraram que a ligação da espectrina ao PS promove a estabilidade mecânica da membrana. O PIP2 aumenta a ligação da banda da proteína 4.1R à glicoforina C, mas diminui sua interação com a banda da proteína 3 e, portanto, pode modular a ligação da bicamada ao esqueleto da membrana.

A presença de estruturas especializadas denominadas " jangadas lipídicas " na membrana dos glóbulos vermelhos foi descrita por estudos recentes. Estas estruturas são enriquecidas em colesterol e esfingolípidos associadas com proteínas de membrana específicos, nomeadamente flotillins , STOMatins (faixa 7), G-proteínas e receptores beta-adrenérgicos . As jangadas lipídicas que foram implicadas em eventos de sinalização celular em células não eritroides mostraram em células eritróides mediar a sinalização do receptor β2-adregênico e aumentar os níveis de cAMP , regulando assim a entrada de parasitas da malária nas hemácias normais.

Proteínas de membrana

Proteínas de membrana de células vermelhas do sangue separadas por SDS-PAGE e coradas com prata

As proteínas do esqueleto da membrana são responsáveis ​​pela deformabilidade, flexibilidade e durabilidade do glóbulo vermelho, permitindo-lhe passar por capilares com menos da metade do diâmetro do glóbulo vermelho (7–8 μm) e recuperar a forma discóide logo à medida que essas células param de receber forças compressivas, de forma semelhante a um objeto feito de borracha.

Existem atualmente mais de 50 proteínas de membrana conhecidas, que podem existir em algumas centenas até um milhão de cópias por glóbulo vermelho. Aproximadamente 25 dessas proteínas de membrana carregam os diversos antígenos do grupo sanguíneo, como os antígenos A, B e Rh, entre muitos outros. Essas proteínas de membrana podem desempenhar uma ampla diversidade de funções, como transporte de íons e moléculas através da membrana dos glóbulos vermelhos, adesão e interação com outras células, como células endoteliais, como receptores de sinalização, além de outras funções atualmente desconhecidas. Os tipos sanguíneos dos humanos são devidos a variações nas glicoproteínas de superfície dos glóbulos vermelhos. Os distúrbios das proteínas nessas membranas estão associados com muitas doenças, tais como esferocitose hereditária , eliptocitose hereditária , estomatocitose hereditária , e a hemoglobinúria paroxística nocturna .

As proteínas da membrana dos glóbulos vermelhos organizadas de acordo com sua função:

Proteínas principais da membrana dos glóbulos vermelhos

Transporte

Adesão celular

Papel estrutural - As seguintes proteínas de membrana estabelecem ligações com proteínas do esqueleto e podem desempenhar um papel importante na regulação da coesão entre a bicamada lipídica e o esqueleto da membrana, provavelmente permitindo que o glóbulo vermelho mantenha sua área de superfície de membrana favorável, evitando o colapso da membrana (vesiculação) .

  • Complexo macromolecular baseado em anquirina - proteínas que ligam a bicamada ao esqueleto da membrana por meio da interação de seus domínios citoplasmáticos com a anquirina .
    • Banda 3 - também reúne várias enzimas glicolíticas , o suposto transportador de CO 2 e a anidrase carbônica em um complexo macromolecular denominado " metabólon ", que pode desempenhar um papel fundamental na regulação do metabolismo dos glóbulos vermelhos e na função de transporte de íons e gases .
    • RHAG - também envolvido no transporte, define o fenótipo Rh mod do grupo sanguíneo incomum .
  • Complexo macromolecular baseado na proteína 4.1R - proteínas que interagem com a proteína 4.1R .

Potencial eletrostático de superfície

O potencial zeta é uma propriedade eletroquímica das superfícies celulares que é determinada pela carga elétrica líquida das moléculas expostas na superfície das membranas celulares da célula. O potencial zeta normal dos glóbulos vermelhos é de -15,7 mili volts (mV). Muito desse potencial parece ser contribuído pelos resíduos de ácido siálico expostos na membrana: sua remoção resulta em potencial zeta de -6,06 mV.

Função

Função em CO
2
transporte

Lembre-se de que a respiração, conforme ilustrado esquematicamente aqui com uma unidade de carboidrato, produz quase tantas moléculas de dióxido de carbono, CO 2 , quanto consome oxigênio, O 2 .

Assim, a função do sistema circulatório é tanto sobre o transporte de dióxido de carbono quanto sobre o transporte de oxigênio. Conforme afirmado em outra parte deste artigo, a maior parte do dióxido de carbono no sangue está na forma de íon bicarbonato. O bicarbonato fornece um tampão de pH crítico . Assim, ao contrário da hemoglobina para o transporte de O 2 , há uma vantagem fisiológica em não ter uma molécula transportadora de CO 2 específica .

Os glóbulos vermelhos, no entanto, desempenham um papel fundamental no processo de transporte de CO 2 , por duas razões. Primeiro, porque, além da hemoglobina, eles contêm um grande número de cópias da enzima anidrase carbônica no interior de sua membrana celular. A anidrase carbônica, como o próprio nome sugere, atua como um catalisador da troca entre o ácido carbônico e o dióxido de carbono (que é o anidrido do ácido carbônico). Por ser um catalisador, pode afetar muitas moléculas de CO 2 , por isso desempenha seu papel essencial sem precisar de tantas cópias quantas são necessárias para o transporte de O 2 pela hemoglobina. Na presença desse catalisador, o dióxido de carbono e o ácido carbônico atingem o equilíbrio muito rapidamente, enquanto as hemácias ainda se movem pelo capilar. Portanto, é o RBC que garante que a maior parte do CO 2 seja transportado como bicarbonato. Em pH fisiológico, o equilíbrio favorece fortemente o ácido carbônico, que é principalmente dissociado em íon bicarbonato.

Os íons H + liberados por essa rápida reação dentro dos eritrócitos, ainda nos capilares, agem para reduzir a afinidade de ligação ao oxigênio da hemoglobina, o efeito Bohr .

A segunda maior contribuição dos eritrócitos para o transporte de dióxido de carbono é que o dióxido de carbono reage diretamente com os componentes da proteína globina da hemoglobina para formar compostos de carbaminohemoglobina . Conforme o oxigênio é liberado nos tecidos, mais CO 2 se liga à hemoglobina e, conforme o oxigênio se liga no pulmão, ele desloca o CO 2 ligado à hemoglobina , isso é chamado de efeito Haldane . Apesar do fato de que apenas uma pequena quantidade de CO 2 no sangue está ligada à hemoglobina no sangue venoso, uma proporção maior da mudança no conteúdo de CO 2 entre o sangue venoso e arterial vem da mudança neste CO 2 ligado . Ou seja, sempre há bicarbonato em abundância no sangue, tanto venoso quanto arterial, devido ao seu papel já mencionado como tampão de pH.

Em resumo, o dióxido de carbono produzido pela respiração celular se difunde muito rapidamente para áreas de concentração mais baixa, especificamente para os capilares próximos. Quando se difunde em uma RBC, o CO 2 é rapidamente convertido pela anidrase carbônica encontrada no interior da membrana da RBC em íon bicarbonato. Os íons bicarbonato, por sua vez, deixam as RBC em troca de íons cloreto do plasma, facilitado pela proteína de transporte de ânions banda 3 localizada na membrana de RBC. O íon bicarbonato não se difunde de volta para fora do capilar, mas é levado para o pulmão. No pulmão, a pressão parcial mais baixa do dióxido de carbono nos alvéolos faz com que o dióxido de carbono se difunda rapidamente do capilar para os alvéolos. A anidrase carbônica nas células vermelhas mantém o íon bicarbonato em equilíbrio com o dióxido de carbono. Assim, à medida que o dióxido de carbono deixa o capilar e o CO 2 é deslocado pelo O 2 na hemoglobina, o íon bicarbonato suficiente se converte rapidamente em dióxido de carbono para manter o equilíbrio.

Funções secundárias

Quando os glóbulos vermelhos sofrem tensão de cisalhamento nos vasos contraídos, eles liberam ATP , o que faz com que as paredes dos vasos relaxem e se dilatem para promover o fluxo sanguíneo normal.

Quando suas moléculas de hemoglobina são desoxigenadas, os glóbulos vermelhos liberam S-nitrosotióis , que também atuam para dilatar os vasos sanguíneos, direcionando assim mais sangue para áreas do corpo sem oxigênio.

Os glóbulos vermelhos também podem sintetizar o óxido nítrico enzimaticamente, usando L-arginina como substrato, assim como as células endoteliais . A exposição das hemácias a níveis fisiológicos de shear stress ativa a óxido nítrico sintase e a exportação de óxido nítrico, o que pode contribuir para a regulação do tônus ​​vascular.

Os glóbulos vermelhos também podem produzir sulfeto de hidrogênio , um gás de sinalização que atua para relaxar as paredes dos vasos. Acredita-se que os efeitos cardioprotetores do alho se devam aos glóbulos vermelhos convertendo seus compostos de enxofre em sulfeto de hidrogênio.

Os glóbulos vermelhos também desempenham um papel na resposta imunológica do corpo : quando lisados por patógenos como bactérias, sua hemoglobina libera radicais livres , que quebram a parede celular do patógeno e a membrana, matando-o.

Processos celulares

Como resultado de não conter mitocôndrias , os glóbulos vermelhos não usam nenhum oxigênio que transportam; em vez disso, eles produzem o transportador de energia ATP pela glicólise da glicose e da fermentação do ácido láctico no piruvato resultante . Além disso, a via da pentose fosfato desempenha um papel importante nas células vermelhas do sangue; consulte deficiência de glicose-6-fosfato desidrogenase para obter mais informações.

Como os glóbulos vermelhos não contêm núcleo, a biossíntese de proteínas é atualmente considerada ausente nessas células.

Devido à falta de núcleos e organelas, as hemácias maduras não contêm DNA e não podem sintetizar nenhum RNA e, conseqüentemente, não podem se dividir e têm capacidade limitada de reparo. A incapacidade de realizar a síntese de proteínas significa que nenhum vírus pode evoluir para atingir os glóbulos vermelhos de mamíferos. No entanto, a infecção com parvovírus (como o parvovírus humano B19 ) pode afetar os precursores eritróides enquanto eles ainda têm DNA, como reconhecido pela presença de pronormoblastos gigantes com partículas virais e corpos de inclusão , esgotando temporariamente o sangue de reticulócitos e causando anemia .

Vida útil

Os glóbulos vermelhos humanos são produzidos através de um processo denominado eritropoiese , desenvolvendo-se de células-tronco comprometidas a glóbulos vermelhos maduros em cerca de 7 dias. Quando amadurecidas, em um indivíduo saudável, essas células vivem na circulação sanguínea por cerca de 100 a 120 dias (e 80 a 90 dias em um bebê a termo ). No final de sua vida útil, eles são removidos de circulação. Em muitas doenças crônicas, a vida útil dos glóbulos vermelhos é reduzida.

Criação

A eritropoiese é o processo pelo qual novos glóbulos vermelhos são produzidos; dura cerca de 7 dias. Por meio desse processo, os glóbulos vermelhos são continuamente produzidos na medula óssea vermelha de ossos grandes. (No embrião , o fígado é o principal local de produção de glóbulos vermelhos.) A produção pode ser estimulada pelo hormônio eritropoietina (EPO), sintetizado pelo rim. Pouco antes e depois de deixar a medula óssea, as células em desenvolvimento são conhecidas como reticulócitos ; estes constituem cerca de 1% dos glóbulos vermelhos circulantes.

Vida funcional

A vida funcional de um glóbulo vermelho é de cerca de 100-120 dias, período durante o qual os glóbulos vermelhos são continuamente movidos pelo impulso do fluxo sanguíneo (nas artérias ), puxando (nas veias ) e uma combinação dos dois enquanto passam microvasos, como capilares. Eles também são reciclados na medula óssea.

Senescência

O envelhecimento dos glóbulos vermelhos sofre alterações em sua membrana plasmática , tornando-os suscetíveis ao reconhecimento seletivo por macrófagos e subsequente fagocitose no sistema fagocitário mononuclear ( baço , fígado e nódulos linfáticos ), removendo assim células velhas e defeituosas e purgando continuamente o sangue. Este processo é denominado eriptose , morte programada dos glóbulos vermelhos. Esse processo normalmente ocorre na mesma taxa de produção por eritropoiese, equilibrando a contagem total de hemácias circulantes. A eriptose está aumentada em uma ampla variedade de doenças, incluindo sepse , síndrome hemolítico-urêmica , malária , anemia falciforme , beta- talassemia , deficiência de glicose-6-fosfato desidrogenase , depleção de fosfato, deficiência de ferro e doença de Wilson . A eriptose pode ser provocada por choque osmótico, estresse oxidativo e depleção de energia, bem como por uma ampla variedade de mediadores endógenos e xenobióticos . A eriptose excessiva é observada em glóbulos vermelhos sem a proteína quinase dependente de cGMP tipo I ou a proteína quinase ativada por AMP AMPK. Os inibidores da eriptose incluem eritropoietina , óxido nítrico , catecolaminas e altas concentrações de ureia .

Muitos dos produtos de degradação resultantes são recirculados no corpo. O heme constituinte da hemoglobina é dividido em ferro (Fe 3+ ) e biliverdina . A biliverdina é reduzida a bilirrubina , que é liberada no plasma e recirculada para o fígado ligada à albumina . O ferro é liberado no plasma para ser recirculado por uma proteína transportadora chamada transferrina . Quase todas as células vermelhas do sangue são removidas dessa maneira da circulação antes de terem idade suficiente para hemolisar . A hemoglobina hemolisada liga-se a uma proteína plasmática chamada haptoglobina , que não é excretada pelos rins.

Significado clínico

Doença

Afetados pela doença das células falciformes , os glóbulos vermelhos alteram a forma e ameaçam danificar órgãos internos.

As doenças do sangue que envolvem os glóbulos vermelhos incluem:

  • As anemias (ou anemias) são doenças caracterizadas pela baixa capacidade de transporte de oxigênio do sangue, por causa da baixa contagem de glóbulos vermelhos ou alguma anormalidade dos glóbulos vermelhos ou da hemoglobina.
  • A anemia por deficiência de ferro é a anemia mais comum; ocorre quando a ingestão ou absorção dietética de ferro é insuficiente e a hemoglobina, que contém ferro, não pode ser formada
  • A doença falciforme é uma doença genética que resulta em moléculas de hemoglobina anormais. Quando estes liberam sua carga de oxigênio nos tecidos, eles se tornam insolúveis, levando a glóbulos vermelhos de formato incorreto. Esses eritrócitos em forma de foice são menos deformáveis ​​e viscoelásticos , o que significa que eles se tornaram rígidos e podem causar bloqueio dos vasos sanguíneos, dor, derrames e outros danos aos tecidos.
  • A talassemia é uma doença genética que resulta na produção de uma proporção anormal de subunidades de hemoglobina.
  • As síndromes de esferocitose hereditária são um grupo de doenças hereditárias caracterizadas por defeitos na membrana celular dos glóbulos vermelhos , fazendo com que as células sejam pequenas, em forma de esfera e frágeis em vez de em forma de donut e flexíveis. Esses glóbulos vermelhos anormais são destruídos pelo baço . Vários outros distúrbios hereditários da membrana dos glóbulos vermelhos são conhecidos.
Efeito da pressão osmótica nas células sanguíneas
Micrografias dos efeitos da pressão osmótica
  • Hemólise é o termo geral para degradação excessiva dos glóbulos vermelhos. Pode ter várias causas e resultar em anemia hemolítica .
  • O parasita da malária passa parte de seu ciclo de vida nos glóbulos vermelhos, se alimenta de sua hemoglobina e depois os divide, causando febre. Tanto a doença falciforme quanto a talassemia são mais comuns em áreas com malária, porque essas mutações transmitem alguma proteção contra o parasita.
  • A policitemia (ou eritrocitose) são doenças caracterizadas por um excesso de glóbulos vermelhos. O aumento da viscosidade do sangue pode causar vários sintomas.
  • Na policitemia vera, o aumento do número de glóbulos vermelhos resulta de uma anormalidade na medula óssea.

Transfusão

Os glóbulos vermelhos podem ser administrados como parte de uma transfusão de sangue . O sangue pode ser doado por outra pessoa ou armazenado pelo receptor em uma data anterior. O sangue doado geralmente requer uma triagem para garantir que os doadores não contenham fatores de risco para a presença de doenças transmitidas pelo sangue, ou que não sofram ao doar sangue. O sangue é geralmente coletado e testado para doenças comuns ou graves transmitidas pelo sangue, incluindo hepatite B , hepatite C e HIV. O tipo de sangue (A, B, AB ou O) ou o produto sangüíneo é identificado e combinado com o sangue do receptor para minimizar a probabilidade de reação hemolítica aguda à transfusão , um tipo de reação transfusional . Isso está relacionado à presença de antígenos na superfície da célula. Após esse processo, o sangue é armazenado e em um curto período de tempo é utilizado. O sangue pode ser administrado como um produto completo ou os glóbulos vermelhos separados como glóbulos vermelhos empacotados .

O sangue é freqüentemente transfundido quando há anemia conhecida, sangramento ativo ou quando há expectativa de perda séria de sangue, como antes de uma operação. Antes de o sangue ser dado, uma pequena amostra do sangue do receptor é testada com a transfusão em um processo conhecido como comparação cruzada .

Em 2008, foi relatado que as células-tronco embrionárias humanas foram persuadidas com sucesso a se tornarem glóbulos vermelhos no laboratório. A etapa difícil era induzir as células a ejetar seus núcleos; isso foi conseguido pelo crescimento das células nas células do estroma da medula óssea. Espera-se que esses glóbulos vermelhos artificiais possam eventualmente ser usados ​​para transfusões de sangue.

Testes

Vários exames de sangue envolvem glóbulos vermelhos. Estes incluem uma contagem de glóbulos vermelhos (o número de glóbulos vermelhos por volume de sangue), cálculo do hematócrito (percentagem do volume de sangue ocupado pelos glóbulos vermelhos) e a taxa de hemossedimentação . O tipo de sangue precisa ser determinado para preparar uma transfusão de sangue ou um transplante de órgão .

Muitas doenças que envolvem as células vermelhas do sangue são diagnosticados com uma película de sangue (ou esfregaço de sangue periférico), onde uma fina camada de sangue é esfregado numa lâmina de microscópio. Isso pode revelar anormalidades na forma e na forma dos glóbulos vermelhos. Quando os glóbulos vermelhos às vezes aparecem como uma pilha, o lado plano ao lado do lado plano. Isso é conhecido como formação de rouleaux e ocorre com mais frequência se os níveis de certas proteínas séricas estiverem elevados, como por exemplo durante a inflamação .

Separação e doping sanguíneo

Os glóbulos vermelhos podem ser obtidos do sangue total por centrifugação , que separa as células do plasma sanguíneo em um processo conhecido como fracionamento do sangue . Os glóbulos vermelhos empacotados , que são produzidos dessa forma a partir do sangue total com o plasma removido, são usados ​​na medicina de transfusão . Durante a doação de plasma , os glóbulos vermelhos são bombeados de volta para o corpo imediatamente e apenas o plasma é coletado.

Alguns atletas têm tentado melhorar seu desempenho com doping sanguíneo : primeiro é extraído cerca de 1 litro de seu sangue, depois os glóbulos vermelhos são isolados, congelados e armazenados, para serem reinjetados pouco antes da competição. (Os glóbulos vermelhos podem ser conservados por 5 semanas a -79 ° C ou -110 ° F, ou mais de 10 anos usando crioprotetores) Esta prática é difícil de detectar, mas pode colocar em risco o sistema cardiovascular humano que não está equipado para lidar com sangue de a maior viscosidade resultante . Outro método de doping sanguíneo envolve a injeção de eritropoietina para estimular a produção de glóbulos vermelhos. Ambas as práticas são proibidas pela Agência Mundial Antidopagem .

História

A primeira pessoa a descrever os glóbulos vermelhos foi o jovem biólogo holandês Jan Swammerdam , que havia usado um microscópio antigo em 1658 para estudar o sangue de um sapo. Sem saber deste trabalho, Anton van Leeuwenhoek forneceu outra descrição microscópica em 1674, desta vez fornecendo uma descrição mais precisa dos glóbulos vermelhos, mesmo aproximando seu tamanho, "25.000 vezes menor do que um grão fino de areia".

Na década de 1740, Vincenzo Menghini em Bolonha foi capaz de demonstrar a presença de ferro passando ímãs sobre o pó ou cinzas remanescentes de glóbulos vermelhos aquecidos.

Em 1901, Karl Landsteiner publicou sua descoberta dos três principais grupos sanguíneos - A, B e C (que mais tarde ele renomeou como O). Landsteiner descreveu os padrões regulares nos quais as reações ocorriam quando o soro era misturado aos glóbulos vermelhos, identificando assim combinações compatíveis e conflitantes entre esses grupos sanguíneos. Um ano depois, Alfred von Decastello e Adriano Sturli, dois colegas de Landsteiner, identificaram um quarto grupo sanguíneo - AB.

Em 1959, por meio da cristalografia de raios-X , o Dr. Max Perutz foi capaz de desvendar a estrutura da hemoglobina , a proteína dos glóbulos vermelhos que transporta oxigênio.

Os glóbulos vermelhos intactos mais antigos já descobertos foram encontrados em Ötzi, o Homem de Gelo, uma múmia natural de um homem que morreu por volta de 3255 aC. Essas células foram descobertas em maio de 2012.

Veja também

Referências

links externos