Eritropoieza

Eritropoieza

Proeritroblastul este o celula mare, cu o citoplasma redusa cantitativ, dar intens bazofila (datorita prezentei unor numerosi ribozomi). Nucleul, de dimensiuni mari, contine o cromatina fin dispersata si nucleoli vizibili.

În etape succesive, proeritroblastul se diferentiaza in eritroblast bazofil, eritroblast policromatofil, eritroblast oxifil, ajungand in final in stadiul de reticulocit, care va parasi mǎduva osoasa si va trece in sangele periferic.

În cursul procesului de maturare, aceste celule nucleate vor suferi urmatoarele transformari:

- reducerea progresiva a dimensiunilor nucleului si celulei;

- cresterea progresiva a cantitatii de cromatina nucleara condensata;

- cresterea progresiva a raportului dintre volumul citoplasmatic si volumul nuclear;

- cresterea progresiva a continutului de hemoglobina (cu un aspect roz pe frotiuri) in paralel cu scaderea ARN-ului ribozomal (colorat in albastru), realizand, in ansamblu, un aspect policromatofil al celulei.

În final, eritroblastul oxifil sufera un proces de expulzie a nucleului si se transforma in reticulocit medular. Reticulocitele formate in maduva intra in torentul circulator si raman in acest stadiu 1-2 zile, dupa care devin eritrocite mature.

Fig. 3. Eritropoieza

Pe frotiurile de maduva si sange periferic, colorate May-Grunwald-Giemsa, reticulocitele sunt descrise sub forma unor celule rotunde, discret policromatofile (aspect bleu-cenusiu), cu un diametru mai mare decat hematiile adulte. Cand se foloseste coloratia supravitala cu albastru-crezol-briliant se observa precipitate bazofile, de aspect granular sau filamentar, formate din ARN ribozomal. Reticulo­citele mai tinere prezinta precipitate de ARN sub forma unei retele bazofile, lucru care a sugerat denumirea acestor celule. Hematiile adulte sunt lipsite de ribozomi.

Pe baza caracterelor morfologice, precursorii eritrocitari (eritroblastii) din maduva osoasa normala sunt denumiti normoblasti, iar procesul de formare a hematiilor adulte, eritropoieza normoblastica. Elementul major al eritropoiezei normoblastice este prezenta unei cantitati moderate de cromatina nucleara condensata in eritroblasti policromatofili.   

Chiar si la persoanele sanatoase, un procent redus de eritroblasti (1-2%) parcurg anormal etapele de proliferare si maturare: ei vor fi recunoscuti si fagocitati de macrofagele medulare. Aceasta pierdere de eritrocite potentiale, ca urmare a distructiei intramedulare a precursorilor, este cunoscuta sub numele de eritropoieza ineficienta. Acest tip de eritropoieza devine importanta in transformarea megaloblas­tica a maduvei, ca urmare a eritropoiezei ineficiente se formeaza un pigment biliar timpuriu (early peak pigment), care poate fi identificat in stercobilinogenul fecal.

Eritrocitul matur este o celula anucleata, cu forma de disc biconcav, care are capacitatea de a se deforma la trecerea prin capilare si care inglobeaza hemoglobina, o proteina avand ca grupare prostetica hemul (cu un inel porfirinic care contine fier) cu rol in transportul oxigenului la nivel tisular. Sangele periferic contine si cantitati reduse de eritrocite imature, reticulocite.

Fig. 4. Structura morfo-functionala a eritrocitului

Hematopoeza este dependenta de fier, proteine si factori de maturare.Fierul este inglobat in structura hemoglobinei. Factorul primar al reglǎrii productiei de eritrocite este oxigenarea tisulara, hipoxia determinand stimularea formarii unei glicoproteine cu masa moleculara de cca. 4 000 daltoni - eritropoetina (EPO) - formata mai ales in rinichi (85%)    de catre celulele peritubulare renale care stimuleaza eritropoieza la nivel medular si in mod secundar si in ficat si alte tesuturi. Rata sintezei eritropoetinei este crescuta in hipoxie, anumite situatii patologice conducand la diminuarea sintezei de eritropoetina(in insuficienta renala cronica) cu anemie consecutiva. Eritropoetina umana recombinata este o glicoproteina purificata, polipeptida componenta continand 165 de aminoacizi si 4 grupari carbohidrate. O importanta particularitate structurala a eritropoietinei este faptul ca are 2 punti bisulfidice, una legandu-se la cisteina in pozitia 6 cu cisteina din pozitia 161, iar cealalta legand cisteinele din pozitiile 29 si 33. Puntea este foarte importanta functional deoarece actioneaza ca un ham avand siguranta ca intreaga molecula este tinuta in forma corecta pentru legarea de receptorii eritropoietinei. Daca aceasta punte se rupe, molecula isi pierde activitatea biologica.

Din structura moleculei de eritropoietina, dar si din dovezi experimentale, se poate presupune ca moleculele de eritropoietina se pot aduna laolalta printr-un proces de interactie hidrofoba. Cand acest lucru se petrece, probabil datorita unei stocari inadecvate, eritropoietina devine semnificativ mai putin potenta. Aproximativ 60% din molecula de eritropoietina este de natura proteica, iar partea ramasa este de natura glucidica. Fiecare din cele 4 grupari carbohidrate este constituita din catene scurte, unele terminandu-se cu acid sialic. Prezenta acidului sialic la capatul catenei glucidice incetineste rata de metabolizare a eritropoietinei de catre ficat. Astfel, cu cat eritropoietina va ramane un timp mai indelungat in circulatie, cu atat mai puternica va fi actiunea de stimulare a celulelor progenitoare eritroide localizate in maduva osoasa.

Fig. 5. Receptor pentru eritropoietina

Receptorul pentru eritropoietina este constituit dintr-un domeniu extracelular, o transmembrana si un domeniu intracelular. O singura molecula de eritropoietina se leaga de 2 receptori de pe suprafata celulei.

Drept consecinta, tirozina localizata in domeniul intracelular este fosforilata, initializand o semnalizare intracelulara in cascada care regleaza expresia genelor in nucleu, lucru care la randul lui controleaza supravietuirea celulara, proliferarea si diferentierea.

Pana in urma cu 5 ani era acceptat faptul ca eritropoietina actioneaza numai asupra celulelor precursoare eritroide, dar deoarece receptorii pentru eritropoietina au fost gasiti in multe alte tesuturi, acum exista un consens general ca eritropoietina poate ajuta celule non-eritroide sa supravietuiasca si sa prolifereze. Eritropoietina este cunoscuta ca fiind importanta pentru functiile creierului si in dezvoltarea acestuia, de fapt creierul producandu-si propria eritropoietina care este putin mai scurta ca dimensiune fata de cea produsa de catre rinichi. Mai mult, eritropoietina este importanta in dezvoltarea a noi vase de sange, de exemplu in muschii atletilor care se antreneaza la altitudini ridicate unde este nevoie de o aprovizionare sporita cu oxigen.

Acum este recunoscut faptul ca eritropoietina are un intreg spectru de activitate in special in organe precum creierul, ovarele, uterul si testiculele. Actiunea endocrina a eritropoietinei are originea in rinichi. Aceasta actioneaza ca un hormon. Este produsa intr-un singur tesut si este transportata in plasma catre tesuturile tinta. În creier exista totusi celule care fac ca aceasta sa se lege la receptorii celulelor din vecinatate. Acest fenomen este un proces paracrin. În plus, exista unele celule ale creierului care isi sintetizeaza propria eritropoietina, acesta fiind un proces autocrin.

Marimea moleculei de eritropoietina produsa de celulele creierului este mai mica decat eritropoietina formata in rinichi deoarece lipsesc unele dintre gruparile cu acid sialic din lanturile hidrocarbonate.    În creier eritropoietina se leaga de receptorii de pe celulele adiacente, astfel ca nu mai intra in circulatie si nu mai exista posibilitatea sa fie metabolizata de catre ficat, facand inutila existenta gruparilor de acid sialic.

Eritropoetina este un factor de crestere hematopoetic cu actiune la nivel medular influentand in sens favorabil dezvoltarea si diferentierea seriei rosii. Mecanismul de actiune consta in favorizarea diferentierii celulei stem pluripotente in favoarea formarii proeritroblastilor. De asemenea mai produce si cresterea ratei sintezei hemoglobinei, acest lucru necesitand depozite tisulare adecvate de fier. Favorizarea eritropoezei se manifesta prin reticulocitoza.

Fig. 6. Structura eritropoietinei.

Fig. 7. Structura eritropoietinei

Fig. 8. Etapele de formare si reglarea productiei de eritrocite

Eritrocitele au o durata de viata de aproximativ 120 de zile, iar valoarea constanta a numarului lor in sange se realizeaza in urma a doua procese - formarea lor in maduva osoasa si distrugerea lor de catre tesutul reticulat