Ciències de la Naturalesa

La sang és el fluid que porta les cavitats cardíaques i la llum dels vasos sanguinis. El volum de sang, denominat volèmia, és d’uns 5L en l’adult. Es tracta d’una suspensió cel·lular d’eritròcits, leucòcits i plaquetes en una dissolució d‘electròlits, hidrats de carboni, lípids i proteïnes denominada plasma.

La principal funció de la sang en l’homeòstasi de l’organisme és la funció de transport, per la qual resulta essencial la funció del sistema circulatori. La sang transporta nutrients i productes del catabolisme, cèl·lules i informació.

 

Composició de la sang: La sang consta del plasma sanguini i dels elements formes o cèl·lules: eritròcits, leucòcits i plaquetes. Per separar el plasma dels elements formes s’afegeix a la sang un anticoagulant (àcid etilendiaminotetraacètic o EDTA, citrato heparina) i es centrifuga a 3.000g durant 5 minuts. El sediment consisteix fonamentalment en eritròcits, coberts per una fina capa blanquinosa de menor densitat formada per glòbuls blancs i plaquetes. El sobrenedant és el plasma.

​

​

​

​

​

​

​

​

Els elements formes o cèl·lules de la sang són:

 

• Eritròcits o hematies: realitzen el transport de gasos. La fracció del volum total de sang ocupada pels eritròcits després de la sedimentacióes denomina hematòcrit. El valor del hematòcrit en l’adult d’uns 70kg és del voltant del 45%. L’hematòcrit indica únicament la proporció relativa eritròcits/plasma, no representa el nombre absolut d’eritròcits.

• Leucòcits: defensa immunològica.

• Plaquetes: impedeixen la extravasació de sang.

• Precursors de cèl·lules dels teixits: cèl·lules de la medul·la òssia que circulen per la sang perpoder dur a terme la regeneració cel·lular.

Les cèl·lules poden romandre en el compartiment intravascular, com els eritròcits i les plaquetes o torbar-se en el sintema circulatori en transit cap als teixits, com els leucòcits.

​

El plasma conté:

• Aigua

• Proteïnes que realitzen, entre altres, funcions de transport i de defensa. (7g/100ml)

• Hormones transmissores d’informació.

• Electròlits: la concentració d’electròlits en el plasma es similar a la del líquid intersticial. Elssoluts més abundants del plasma són els electròlits Na+, Cl- i CO3H-.

• Gasos

• Molècules orgàniques: aminoàcids, proteïnes, lípids, glucosa i catabòlits.

En el plasma s’han identificat unes 1400 proteïnes: albúmina, globulines α1 i α2, globulinesβ, fibrinogen i globulines γ. En la fracció de globulines γ es troba els diferents tipus d’anticossos. L’albúmina és la proteïna més abundant (3,5-5,5g/mL) i la principal responsablede la pressió col·loidoosmòtica del plasma (25mmHg). L’albúmina té la funció de transport.

Entre els lípids del plasma cap destacar el colesterol i els triacilglicèrids. El perfil lipídic del plasma inclou: el colesterol total, les lipoproteïnes de baixa densitat (LDL), les lipoproteïnes d'alta densitat (HDL), la relació LDL/HDL i els triglicèrids totals. Entre els hidrats de carboni del plasma, el més important és la glucosa, que constitueix la font d’energia de la majoria de les cèl·lules.

El plasma conté, a més, productes catabòlics, com la urea, la creatinina, l'àcid úric i l'amoníac. La osmolaritat del plasma correspon a la quantitat de soluts dividida entre el volum total i és d'uns 280 mOsm/kg d'H2O.

 

 

 ERITRÒCITS, GLÒBULS VERMELLS, HEMATIES:                                                                                    

 

Els eritròcits o hematies són els elements formes més abundants de la sang (RBC: 5x1012L). Es considera eritropènia valors inferiors a

4x1012L en homes i 3x1012 L en dones.

​

Tenen un diàmetre de 7,5 µm i forma de disc bicòncau, cosa que li permet augmentar considerablement la seva superfície i facilitar, en conseqüència, l’intercanvi de gasos. La forma bicòncava és mantinguda per proteïnes com l’espectrina, que està unida a la cara citoplasmàtica de la membrana plasmàtica del eritròcit.

Els eritròcits contenen una gran quantitat d’hemoglobina (VN: 135-180g/L en homes i 120-150g/L en dones). Si la hemoglobina estigués lliure en el plasma incrementaria notablement la pressió coloidosmòtica i la viscositat de la sang, i a més a més es perdria pel ronyó (filtració renal). Per una altra part, l’hemoglobina fora de l’eritròcit no tindria el microambient adequat per la seva funció. Per la síntesi d’hemoglobina és necessari ferro. L’ió ferrós (Fe2+) o fèrric (Fe+) resultaria tòxic per les cèl·lules si es trobés de forma lliure. Així, normalment aquest al medi intracel·lular es troba unit a proteïnes (ferritina i hemosiderina) i a la sang unit a la transferrina.

L’àcid fòlic i la vitamina B12 són necessaris per la síntesi de DNA que es porta a terme durant les divisions cel·lulars eritropoètiques. Si es produeix un dèficit d’aquestes vitamines, les cèl·lules eritropoètiques augmenten de mida però no es divideixen i donen lloc a una anèmia amb macrocitosi.

 

L’eritròcit no té nucli i no sintetitza proteïnes. Obté l’energia (ATP o adenosintrifosfat) per glicòlisi anaeròbica. Aquesta també li proporciona 2,3-difosfoglicerat (2,3-DPG), un facilitador del’alliberament de l’O2 combinat amb l’hemoglobina. Unes altres molècules importants en la funció del’eritròcit són:

• Glutatió. Protegeix l’eritròcit del dany oxidatiu.

• Anhidrasa carbònica. Accelera la reacció en el que el CO2 es combina amb H2O per donar CO3H2o la reacció inversa. Aquesta reacció és essencial pel transport de CO2 per la sang. Per aquest transport també resulta necessari un intercanviador ràpid de Cl-/CO3H-. Després d’aquest intercanviador, la proteïna més abundant en la membrana dels eritròcits es el canal d’aquaporinaAQP1, responsable en part de la permeabilitat de l’eritròcit al CO2.

 

La vida mitja dels eritròcits en la circulació és de 100-120 dies. Els eritròcits envellits perden la capacitat de deformar-se i es fragmenten. Els fragments dels hematies són fagocitats pels macròfags, fonamentalment a la melsa. El producte final del catabolisme del grup hemo de l’hemoglobina és la bilirubina. Aquesta molècula es transportada al fetge per l’albúmina, on és conjugada amb l’àcid glucurònic i eliminada per la bilis. La síntesi d’una hemoglobina anormal, com l’hemoglobina S de l’anèmia falciforme o la hemoglobina de la talassèmia, causa fragilitat dels eritròcits i anèmia.

 

 

 

Per conèixer el balanç entre la formació i la destrucció dels eritròcits es determinen l’hematòcrit, lahemoglobina i el número

d’hematies.

 

• La mida mitjana dels eritròcits s’analitza mesurant el denominat volum corpuscular mitjà (VCM)expressat en femtolitres (1fL

= 10-15L). El VCM es calcula dividint l’hematòcrit (0,45) pel nombre d’eritròcits (5x1012/L). Els hematies es consideren petits (micorocitosi) quan el VCM és inferior a 80fL y grans si el VCM és superior a 100fL.

 

• L’hemoglobina corpuscular mitjana (HMC) s’expressa en picograms (1pg = 10-12g) i s’obté dividint la quantitat

d’hemoglobina (150g/L) pel número d’eritròcits (5x1012/L). El valor d’hemoglobina corpuscular mitjana és de 30 pg/eritròcit.

 

• Si la quantitat d’hemoglobina (150g/l) es divideix per l’hematòcrit (0,45) s’obté la concentració

d’hemoglobina corpuscular mitjana (CHCM) (333g/L).

 

Els eritròcits tenen una densitat lleugerament superior a la del plasma, raó per la que sedimenten espontàniament a una velocitat de 0-15mm/h (home) o de 0-20mm/h (dona). Alguna de les causes d’aquest augment de velocitat de sedimentació podria ser per una inflamació que porta a un augment del protoplasma (líquid intracel·lular). Es pot mesurar a partir de la sang anticoagulada, perexemple amb EDTA i sedimentació g1.

L’eritropoetina (EPO) és una hormona reguladora de la eritropoesis produïda en granpart per les cèl·lules epitelials especialitzades del ronyó i per l’hepatòcit durant l’etapa fetal. L’EPO es produeix en resposta a una baixa concentració d’hemoglobina, per sota de 125g/L (VN: 150g/L). Una situació hipòxia fa augmentar l’expressió del factor HIF (Hypoxia Induced Factor), que indueix canvis en l’expressió gènica que es tradueixen en un augment de la síntesi d’EPO.

Hi ha diverses causes que porten a una situació d’hipòxia renal com el cas d’una hipoxèmia (disminució de pa PaO2), anèmia, afinitat alterada de l’hemoglobina perl’oxigen o una intensa isquèmia renal.

Altres factors com la testosterona, els estrògens, la GH i la IGF-1 també estimulenla síntesi d’hematies a través a l

EPO.

​

EL DOPATGE AMB EPO: Fer trampes per guanyar. 

​

​

​

​

​

​

​

Quan es produeix una hemorràgia s’envien senyals d’hipòxia al ronyó, ja que falten glòbuls vermells i per tant hemoglobina. Simultàniament es produeixangiotensina en resposta a la hipovolèmia causada per la pèrdua de sang, cosa que estimula la síntesi d’EPO i produeix la recuperació del nombre d’eritròcits.

L’eritropoetina augmenta les divisions i la maduració de les cèl·lules progenitoresdels eritròcits, per tant actua sobre ells induint la seva proliferació i diferenciació. Per la maduració dels hematies resulten essencials el ferro, necessari per la síntesi d’hemoglobina, l’àcid fòlic, i la vitamina B12. Amb EPO, la producció d’eritròcits pot augmentar fins a quatre o cinc vegades en qüestió d’una o dues setmanes.

Com a dada curiosa, els habitants del Andes que viuen a una alçada a uns 4.000 metres per sobre delnivell del mar és troben en una situació d’hipoxèmia degut a la gran altura, per tant produeixen una gran quantitat d’EPO que causa a molts dels habitants una policitèmia (increment dels hematies per tal de d’intentar compensar la falta d’oxigen). La policitèmia és una malaltia que provoca d’una banda un augment del subministrament d’O2 als teixits i de l’altra, un augment de la viscositat de la sang. Per tant provoca una augment de les resistències circulatòries i la circulació resulta dificultada

 

Són les cèl·lules més nombroses Donen el color a la sang

Es produeixen a la medul·la òssia. La seva vida mitja és de 120 dies (important pel control de diabetis)

Els hematies madurs són anucleats, en forma de disc bicòncava

La producció d’hematies (eritropoiesis) està regulada per la pressió parcial de O2 i la hormona eritropoyetina

Reticulòcits: hematies joves recents alliberats de la medul·la

Funció Transporten O2 dels pulmons al teixits. Als pulmons penetra l'O2 i es fixa a la hemoglobina

Estructura:

1. Membrana: Elàstica i semipermeable. A la superfície té substàncies glucoproteïnes responsables dels antígens del grup sanguini

2. Hemoglobina: Pigment respiratori

​

1. Nucli no proteic: HEME: Format per una porfirina (protoporfirinaIII) constituït per 4 anells pirrolics i un àtom de ferro. Necessita vitamina B6

2. Nucli proteic: Format per 4 cadenes polipeptídiques iguals 2 a 2. Variacions estructurals

• HbA1: 2 cadenes alfa i 2 cadenes beta (97%)

• HbA2: 2 cadenes alfa i 2 cadenes (2-3%)

• HbA3: 2 cadenes alfa i 2 cadenes gamma (0-1%)

L’oxigen es fixa de manera reversible sobre el Fe en estat reduït Fe++ en oxidat, no

​

​

​

GRUPS SANGUINIS

 

 

 

 

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

 

 

 

 

 

 

 

​

​

​

​

Quan es realitza una transfusió de sang, resulta essencial evitar l’aglutinació dels eritròcits de la sang del donador pels anticossos existents en la sang de la persona receptora de la transfusió. L’aglutinació dels eritròcits pot obstruir els capil·lars i alliberar l’hemoglobina continguda en els hematies. L’hemoglobina és eliminada pel ronyó i pot cristal·litzar i produir lesions renals.

Tot i que hi ha centenars d’antígens en els eritròcits, els més importants són els denominats A, B i RH,

els quals es a la membrana, també s’anomenen aglutinògens.

Si en els eritròcits està present l’antigen A, la sang es denomina del grup A. Si en els eritròcits està present l’antigen B, la sang es denomina del grup B. Si estan presents els dos antígens, la sang és delgrup AB. Si cap dels antígens no es troba present, la sang és del grup O.

Els anticossos que espontàniament hi ha al plasma sense necessitat d’inducció en funció dels antígens als eritròcits, s’anomenen aglutinines. Una persona amb sang del tipus A, pot rebre sang del mateix grup o sang del grup O, però no sang del grup B o AB, ja que en el plasma del receptor existeixen anticossos IgM anti-B. Una persona amb sang del grup B pot regne sang del mateix grup o del grup

O. Les persones amb sang del grup AB poden rebre qualsevol tipus de sang i es denominen receptorsuniversals. Les persones amb sang del grup O tan sols poden rebre sang del mateix grup però poden donar sang a qualsevol persona: per aquest motiu se’ls anomena donadors universals.

La freqüència dels diferents grups de sang varia en diferents poblacions. El grup O és el més comú.

​

En el sistema Rh estan implicats tres antígens: C, D i E. L’antigen RhD es troba en el 85% de la poblacióque es considera Rh+, mentre que el 15% restant és Rh-. Si una persona Rh- rep sang Rh+, el sistema immunitari comença a produir anticossos anti-RH. En ulteriors transfusions amb sang Rh+, els anticossos del plasma reaccionen amb els eritròcits rebuts. És a dir que si una persona Rh- rep sang Rh+ no passa res simptomàtic la primera vegada però el seu cos reacciona induint la síntesi d’anticossos ant Rh. En una segona infusió de sang Rh+, la reacció de rebuig serà immediata.

Per aquest motiu els grups Rh són tant importants durant l’embaràs ja que si el nounat és Rh+ per part del pare i la mare és Rh-, en el primer embaràs la mare pot produir anticossos en front a la sangdel fetus i en posteriors embarassos, els anticossos poden reaccionar amb els eritròcits Rh+. Una incompatibilitat similar no es presenta amb el sistema ABO, degut a que els anticossos formats del tipus IgM no travessen la placenta.

 

Sistema Rhesus: Hi ha 5 antígens Rh+ Presència d’antígens D

Rh- Absència d’antígens D

​

 LEUCÒCITS, GLÒBULS BLANCS  

                                                                        

Cèl·lules especialitzades en la defensa contra la infecció.

 

El nombre de leucòcits en la sang és de 4.500-10.000/µL. Els leucòcits més abundants són els granulòcits neutròfils, seguits dels limfòcits, els monòcits, els eosinòfils i els basòfils.

 

1. Granulòcits Els granulòcits, com el seu nom indiquen presenten grànuls en

el citoplasma de color vermell (eosinòfils), blau (basòfils) o intermedi (neutròfils). La vida mitjana delsgranulòcits en la sang és d’unes 6 hores. Els neutròfils madurs tenen el nucli segmentat (56% dels leucòcits), mentre que les formes immadures presenten nucli sense segmentar denominat en banda.

 

 

 

Els granulòcits s’acumulen en la medul·la òssia i són alliberats ràpidament com cèl·lules madures en resposta a una inflamació. Els neutròfils fagociten bacteris i aboquen el seu contingut en les vacuolesfagocítiques, destruint el seu contingut. Els eosinòfils i els basòfils participen en les reaccions al·lèrgiques. Els basòfils alliberen histamina d’acció vasodilatadora.

 

Els basòfils són essencials per evitar les sèpsies. Les sèpsies o septicèmies són extensions descontrolades d’una infecció en les quals les substàncies químiques alliberades a la sang desencadenen una inflamació generalitzada que condueix a la formació de coàguls i la filtració de vasos. Això provoca un flux sanguini baix, de manera que els òrgans no reben suficients nutrients i oxigen i es produeix una fallada multiorgànica.

. Neutròfils o polimorfonuclears. Són la primera línia de defensa. A l’adult són els més                                                                                                                                    abundants. Fagocitosis

. Eosinòfils: Grànuls vermells brillants

. Basòfils Escassos. Granulació violeta fosca. Conté heparina

 

1. Monocits: Gran nucli en forma de ronyó. Eliminen a cèl·lules. Facocitosis

Es formen a la medul·la òssia i passen a la sang on després d’1o 2 dies en la circulació arriben als teixits, on es transformen en macròfags o cèl·lules dendrítiques. Els macròfags fagociten patògens i fragments cel·lulars. Una altra funció dels macròfags consisteix en la presentació d’antígens als limfòcits. A més a més de les funcions de defensa promouen la formació de nous vasos (angiogènesi).

 

 

1. Limfocits: Els limfòcits tenen un nucli molt gran i un citoplasma escàs sense grànuls.

   • Els limfòcits T (70-80% dels limfòcits circulants) experimenten maduració en el tim i són els responsables de la denominada immunitat cel·lular. Reconeixen i ataquen cèl·lules infectadesi cèl·lules transformades (tumorals).

   • Els limfòcits B (10-15% dels limfòcits circulants) es formen a la medul·la òssia i experimentenmaduració en la medul·la òssia i en els ganglis limfàtics. Els limfòcits B són responsables de la immunitat humoral, és a dir, de la producció d’anticossos que reconeixen i neutralitzen antígens.

   • Un altre tipus són les cèl·lules NK que són limfòcits citotòxics i destrueixen amb habilitat cèl·lules infectades i cèl·lules tumorals.

​

 

 

PLAQUETES  

                                                                                                         

Les plaquetes són fragments del citoplasma dels megacariòcits de 2-4mm de diàmetre. Els fragmentssón alliberats a la medul·la òssia a través dels sinusoides i passen a la sang on es troben en un nombrede 150.000-450.000 /μL. La vida mitja de les plaquetes és d’uns 10 dies. Les plaquetes tenen una funcióimportant en la hemostàsia i coagulació de la sang en concert amb les cèl·lules endotelials i altres. Interaccionant amb monòcits, neutròfils, limfòcits i cèl·lules endotelials, les plaquetes coordinen la inflamació i les respostes immunitàries innates i adaptatives.

El nombre de megacariòcits de la medul·la òssia depèn de la trombopoetina lliure en el plasma, alliberada pel fetge i els ronyons. Les plaquetes tenen receptors de trombopoetina de manera que quan disminueix el nombre de plaquetes circulants (trombopènia), la concentració de trombopoetina circulant augmenta i per consegüent, s’incrementa el nombre de megacariòcits. A la inversa, si el nombre de plaquetes augmenta (trombocitosi), la concentració de trombopoetina circulant disminueix i en conseqüència, es redueix el nombre de megacariòcits.

Els processos de formació i maduració de les plaquetes encara no s’entenen completament. En aquesta línia s’ha demostrat que, a més de la medul·la òssia, el pulmó podria participar també en la seva biogènesi. En l’estudi “The lung is a site of platelet hiogenesis ans a reservoir for hematopoietic progenitors” es demostra que en el pulmó hi ha microcirculació de megacariòcits, que van alliberant plaquetes. Aquestes cèl·lules són d’origen extrapulmonar, però migren fins el pulmó per a formar lesplaquetes. d’altra banda també s’han localitzat cèl·lules progenitores hematopoètiques als espais extracel·lulars pulmonars, cosa que indica que els pulmons poden actuar també com a reservori. Aquest estudi demostra que el pulmó produeix fins a un 50% del total de plaquetes, i que és un òrgan amb potencial hematopoètic.

Petites cèl·lules no nucleades, produïdes per la medul·la òssia.

Funció Hemostàsia. Tap plaquetari (alliberació del factor plaquetari 3) Coagulació. Activació dels mecanismes de coagulació (formació de malla de fibrina)

Patologia: Hemorràgia per un nº disminuït de plaquetes circulants o anormalitats funcionals

​

HEMATOPOIESI

 

Les cèl·lules de la sang del adult s’originen en la medul·la òssia a partir de les cèl·lules mare hematopoètiques. Les cèl·lules mare poden donar lloc a totes les cèl·lules de la sang. Les cèl·lules mare es dividiran per divisió simètrica donant lloc a noves cèl·lules mare amb el que es perpetua la població de cèl·lules mare. A més a més aquestes poden dividir-se de forma asimètrica i donar origena les cèl·lules mare i a les cèl·lules progenitores de les cèl·lules de la sang. Les cèl·lules progenitoresde les cèl·lules de la sang experimenten diferenciació a cèl·lules progenitores de la sèrie mieloidei a cèl·lules progenitores de la sèrie limfoide. Les primeres donen lloc a eritròcits, granulòcits, monòcits/macròfags i megacariòcits, mentre que les segones donen origen a limfòcits B, T i cèl·lules NK.

Les cèl·lules mare es caracteritzen per tenir el marcador cel·lular CD34 i no contenir altres marcadors propis de cèl·lules més diferenciades. En presencia de factors de creixement, com els denominats estimuladors de colònies (CSF) i de citocines, experimenten diferenciació a cèl·lules progenitores. Les cèl·lules progenitores tenen la capacitat de diferenciació i escassa capacitat d’autorrenovació.

Les cèl·lules CD34+ maduren donen lloc a dos tipus de cèl·lules mare: les CD155+ precursores de la sèrie mieloide i les CD155- precursores de la limfoide. Cèl·lules CD155+ també poden originar sèrielimfoide però principalment generen mieloide. Passa el mateix amb les CD155-, que generenprincipalment sèrie limfoide però poden originar també cèl·lules mieloides. Així les 155 ja estan dirigides, mentre que les CD34 poden esdevenir tant limfoides com mieloides.

Els dos tipus de cèl·lula mare no tenen la mateixa jerarquia, ja que les CD155+ són més primitives i poden donar lloc a les CD155- però no a la inversa. La regulació d’aquests dos tipus de cèl·lules maresembla ser diferent ja que a mesura que augmenta l’edat predominen les CD155+ i es redueix la població de les negatives.