CAPÍTULO 53: Eritrocitos

La evolución de una gama diversa de células sanguíneas libremente circulantes fue crucial para el desarrollo de la vida animal. El empaque de hemoglobina y anhidrasa carbónica dentro de células especializadas llamadas eritrocitos amplificó en gran manera la capacidad de la sangre circulante para transportar oxígeno a los tejidos periféricos y dióxido de carbono desde los mismos. La anemia, una deficiencia de la concentración de hemoglobina circulante (< 120 a 130 g/L) compromete la salud al reducir la capacidad de la sangre para proporcionar a los tejidos cifras de oxígeno suficientes. La anemia puede surgir por diversas causas que incluyen anormalidades genéticas (p. ej., rasgo de células falciformes, anemia perniciosa), sangrado excesivo, insuficiencias de hierro de la dieta o de vitamina B₁₂, o la lisis de eritrocitos por agentes patógenos invasores (p. ej., paludismo). Las plaquetas ayudan a restañar el flujo de sangre hacia afuera desde tejidos dañados. Los déficit del número de plaquetas o de la función de las mismas aumentan la vulnerabilidad de un paciente a hemorragia al disminuir la rapidez de formación de coágulos protectores y la integridad estructural de los mismos. Como sucede para la anemia, un recuento plaquetario bajo (conocido como trombocitopenia) puede desencadenarse por diversos factores que incluyen infección bacteriana, antibióticos que contienen sulfa y ciertos otros medicamentos, o reacciones autoinmunitarias, como la púrpura trombocitopénica idiopática. Otros síndromes fisiopatológicos, como la enfermedad de Von Willebrand y la trombastenia de Glanzmann, se originan por mutaciones genéticas que alteran la adherencia de plaquetas o la agregación de las mismas en lugar de su abundancia.

Tanto los eritrocitos como las plaquetas se recambian a una tasa relativamente alta, por ende, constantemente se están produciendo reemplazos a partir de células madre precursoras. Las células madre poseen una capacidad singular tanto para producir células hijas no alteradas (autorrenovación) como para generar un rango diverso de tipos de células especializadas (potencia); así, en términos generales, puede considerarse que las células madre existen en un estado indiferenciado. Las células madre pueden ser totipotentes (capaces de producir todas las células en un organismo), pluripotentes (capaces de diferenciarse hacia células de cualquiera de las tres capas germinales), multipotentes (producir sólo células de una familia estrechamente relacionada) o unipotentes (producir sólo un tipo de célula). Las células madre también se clasifican como embrionarias o adultas. Dado que las células madre adultas tienen capacidad más limitada para diferenciarse, se están dirigiendo esfuerzos intensivos a vencer esta restricción.

La diferenciación de células madre hematopoyéticas está regulada por un grupo de glucoproteínas secretadas llamadas citocinas. El factor de células madre y varios factores estimulantes de colonias colaboran con las interleucinas 1, 3 y 6 para estimular la proliferación de células madre hematopoyéticas en la médula ósea y su compromiso para diferenciarse hacia uno de varios tipos de células mieloides (figura 53-1). La unión de eritropoyetina o trombopoyetina dirige células progenitoras mieloides a diferenciarse finalmente hacia eritrocitos o plaquetas, respectivamente.

Los eritrocitos maduros están desprovistos de orgánulos internos

La estructura y composición de los eritrocitos refleja su función altamente especializada: suministrar la cantidad máxima de oxígeno posible a los tejidos y ayudar a la eliminación de dióxido de carbono, un producto de desecho de la respiración celular y urea. El interior de un eritrocito contiene una concentración masiva de hemoglobina, alrededor de un tercio por peso (30 a 34 g/dL para un adulto). Esta extraordinaria capacidad de la hemoglobina se ha alcanzado, en parte, por la adopción de una estructura celular extraordinariamente simplificada. Los eritrocitos maduros están desprovistos de los orgánulos intracelulares que se encuentran en otras células eucariontes (p. ej., núcleo, lisosoma, aparato de Golgi, mitocondrias). Como una consecuencia, los eritrocitos enucleados son incapaces de reproducirse.

Los eritrocitos poseen una red citoesquelética extensa que se encarga de mantener su configuración bicóncava (figura 53-2). Su forma poco común aumenta de dos maneras el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono entre eritrocitos y tejidos. En primer lugar, su configuración tipo disco posee una proporción entre área de superficie y volumen mucho más alta que geometrías más esféricas. En segundo lugar, permite que los eritrocitos se plieguen sobre sí mismos y pasen apretadamente por capilares estrechos cuyo diámetro es más pequeño que el del eritrocito mismo. Al minimizar la distancia por cruzar, estos factores promueven el intercambio de gases eficiente entre paredes capilares y los eritrocitos que se están moviendo con rapidez (hasta 2 mm/segundo).

Los eritrocitos generan ATP exclusivamente por medio de glucólisis

Los eritrocitos carecen de mitocondrias y, por ende, de las enzimas del ciclo de los ácidos tricarboxílicos (TCA), la cadena de transporte de electrones, la vía de la β-oxidación o la ATP sintasa. Esto los hace incapaces de utilizar los ácidos grasos o cuerpos cetónicos como combustible metabólico. Por consiguiente, los eritrocitos dependen por completo de la glucólisis para generar ATP. La glucosa entra a los eritrocitos mediante difusión facilitada (capítulo 40), un proceso mediado por el transportador de glucosa (GLUT1), también conocido como glucosa permeasa (cuadro 53-1).

La vía glucolítica en los eritrocitos también posee una rama, o derivación, única cuyo propósito es isomerizar 1,3-difosfoglicerato (1,3,-DPG) a 2,3-difosfoglicerato (2,3-DPG). El 2,3-DPG se une a la hemoglobina y la estabiliza en el estado T (capítulo 6). La conversión de 1,3-DPG en 2,3-DPG es catalizada por la 2,3-difosfoglicerato mutasa, una enzima bifuncional que también cataliza la hidrólisis de 2,3-DPG al intermediario glucolítico 3-fosfoglicerato. Una segunda enzima, la múltiple inositol polifosfato fosfatasa, cataliza la hidrólisis de 2,3-DPG al intermediario glucolítico 2-difosfoglicerato. Las actividades de estas enzimas son sensibles al pH, lo cual asegura que las concentraciones de 2,3-DPG aumenten y disminuyan en los momentos apropiados durante el ciclo del transporte de oxígeno.

En el cuadro 53-2 se resumen diversos aspectos del metabolismo de los eritrocitos, varios de los cuales se comentan en otros capítulos.

La anhidrasa carbónica facilita el transporte de CO₂

Al igual que la solubilidad del oxígeno en solución acuosa, la del dióxido de carbono es baja, demasiado baja como para dar cabida a más de un bajo porcentaje del CO₂ producido por tejidos metabólicamente activos. Sin embargo, la solubilidad de la forma hidratada de CO₂, ácido carbónico (H₂CO₃) y su producto de disociación protónico, bicarbonato (HCO₃^–), son relativamente altas. La presencia en los eritrocitos de cifras altas de la enzima anhidrasa carbónica (figura 6-11) les permite tanto concentrar CO₂ de desecho al catalizar su conversión rápida en ácido carbónico, como revertir este proceso para facilitar su expulsión en los pulmones. Si bien los eritrocitos transportan algo de CO₂ en la forma de carbamatos unidos a hemoglobina (capítulo 6), alrededor de 80% es transportado internamente como bicarbonato disuelto.

Cada segundo entran a la circulación alrededor de 2 millones de eritrocitos

El lapso de vida de 120 días de un eritrocito normal requiere que cada día se reemplace cerca de 1% de los aproximadamente 30 billones de eritrocitos en un individuo típico; esto es igual a una tasa de producción de ∼ 2 millones de nuevos eritrocitos por segundo. Los eritrocitos recién formados retienen porciones de los ribosomas, el retículo endoplasmático, las mitocondrias, etc., que estuvieron presentes en sus precursores nucleados. Durante las ≈ 24 horas que se requieren para completar la transición a eritrocitos maduros, estos eritrocitos nacientes, llamados reticulocitos, retienen la capacidad para sintetizar polipéptidos bajo la dirección de moléculas de mRNA vestigiales.

En casos raros, mutaciones genéticas que llevan a un deterioro de la función del ribosoma, llamadas ribomiopatías, pueden dar por resultado hipoplasia eritrocitaria. La anemia de Diamond-Blackfan se origina por mutaciones en el gen que codifica para la proteína procesadora ribosomal RPS19. El síndrome 5q, que representa un cuadro clínico similar, se origina por mutaciones que llevan a una insuficiencia de la proteína ribosomal RPS 14.

La eritropoyetina regula la producción de eritrocitos

Las etapas iniciales de la eritropoyesis, la producción de eritrocitos, comprenden factor de células madre, factores estimulantes de colonias, e interleucinas 1, 3 y 6. El compromiso de células progenitoras mieloides a diferenciación hacia eritrocitos depende en gran parte de la eritropoyetina (EPO), una glucoproteína de 166 aminoácidos (masa molecular de alrededor de 34 kDa). La EPO, que es sintetizada principalmente por los riñones, es liberada hacia el torrente sanguíneo en respuesta a hipoxia. En el momento en que llega a la médula ósea, interactúa con progenitores de eritrocitos por medio de un receptor transmembrana específico. El receptor de EPO consta de dos subunidades diferentes organizadas hacia varios dominios. La activación del receptor estimula las actividades de proteína-tirosina cinasas involucradas en la transducción de señal torrente abajo.

La eritropoyetina se administra con fines terapéuticos para tratar anemias que surgen por insuficiencia renal crónica o trastornos de células madre hematopoyéticas (mielodisplasia), así como por los efectos colaterales de tratamientos químicos y radiológicos para cáncer. La tecnología de DNA recombinante ha hecho posible producir cantidades considerables de eritropoyetina a partir de células humanas en cultivo. Como se analiza en el capítulo 49, se están haciendo intentos por aumentar la relación dosis-eficacia de la EPO recombinante al manipular la composición de sus cadenas de polisacárido para prolongar su vida media en la circulación.

La citocromo b₅ reductasa reduce la metahemoglobina

La hemoglobina que contiene uno o más hierros hem en el estado férrico (Fe³⁺) se llama metahemoglobina. Los grupos hem que contienen hierro ferroso no se unen al oxígeno. Más aún, dado que las subunidades del tetrámero de hemoglobina interactúan de una manera cooperadora (capítulo 6), la oxidación de un hierro hem único puede tener repercusiones adversas sobre el suministro de oxígeno por las tres subunidades restantes.

Los átomos de hierro ferroso, Fe²⁺, en la hemoglobina son susceptibles a oxidación por especies reactivas de oxígeno (ROS). De este modo, la capacidad para rescatar metahemoglobina al reducir el hierro ferroso, es de gran importancia fisiológica. En los eritrocitos, la hemoglobina es regenerada a partir de la metahemoglobina por el sistema de NADH-citocromo b₅ metahemoglobina reductasa. El primer componente del sistema, la flavoproteína llamada citocromo b₅ reductasa (también conocida como metahemoglobina reductasa) transfiere electrones del NADH al segundo componente, citocromo b₅, al usar electrones proporcionados por el NADH:

El citocromo b₅ reducido a continuación transfiere los electrones a la metahemoglobina, y reduce el Fe³⁺ de regreso al estado Fe²⁺:

La fuente final de los electrones usados para reducir la metahemoglobina es la glucólisis, en la cual el NAD⁺ es reducido a NADH por la acción de la gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa. La eficiencia de este sistema es tal que en circunstancias normales sólo hay cantidades traza de metahemoglobina en los eritrocitos.

La metahemoglobinemia es hereditaria o adquirida

La metahemoglobinemia, la acumulación anormal de metahemoglobina, puede surgir por anormalidades genéticas (metahemoglobinemia hereditaria), o por la ingestión de ciertos fármacos y sustancias químicas (metahemoglobinemia adquirida), como sulfonamidas o anilina (cuadro 53-3). Dado que la metahemoglobina no se une al oxígeno, los pacientes afectados a menudo muestran coloración azulada de la piel y de las mucosas (cianosis). La forma hereditaria más comúnmente se produce por mutaciones que dan lugar a una deficiencia de la cantidad o la actividad de la citocromo b₅ reductasa, aunque también se han encontrado mutaciones que afectan las propiedades del citocromo b₅. En raros casos, la metahemoglobinemia puede producirse por mutaciones que hacen al átomo de hierro de la hemoglobina más susceptible a oxidación. En conjunto denominadas hemoglobina M (HbM), estas formas anormales pueden surgir por mutaciones que afectan los residuos de histidina ubicados en posición proximal o distal al hierro hem así, por ejemplo, en la HbM_Iwate, la His87 en la subunidad a es reemplazada por Tir; en la HbM_{Hyde Park}, la His92 en la subunidad b es reemplazada por Tir; en la HbM_Boston, la His58 en las subunidades a de la hemoglobina es reemplazada por Tir; mientras que en la HbM_Saskatoon, la His92 en la subunidad β es reemplazada por Tir. Una excepción a este patrón es la HbM_Milwaukee-1, en la cual la Val67 de la subunidad b es reemplazada por Glu. Todos los portadores conocidos de HbM son heterocigotos.

La superóxido dismutasa, la catalasa y el glutatión protegen a las células sanguíneas de estrés y daño oxidativos

El radical anión superóxido, O₂^–, es generado en los eritrocitos por la autooxidación de hemoglobina a metahemoglobina. Esta potente especie reactiva de oxígeno (ROS) puede reaccionar con una amplia gama de biomoléculas que incluyen proteínas, lípidos y nucleótidos, y dañarlas (capítulo 58). Alrededor de 3% de la hemoglobina de la sangre humana pasa por autooxidación cada día. Además, la oxidación de la proteína de almacenamiento de hierro ferritina por el superóxido puede dar lugar a la liberación de Fe²⁺ libre y la generación subsiguiente, catalizada por hierro, de OH^• (figura 58-2). De este modo, el superóxido puede proporcionar el desencadenante para el daño tisular que ocurre en personas que sufren sobrecarga de hierro, la presencia de cifras anormalmente altas de hierro en el organismo. La sobrecarga de hierro es característica de individuos que sufren hemocromatosis hereditaria, una enfermedad genética que hace que el cuerpo absorba cantidades excesivas de hierro de la dieta. Otra fuente endógena de superóxido es la enzima NADPH-hemoproteína reductasa (citocromo P450 reductasa, capítulo 12), que cataliza la reducción de Fe³⁺ en la metahemoglobina a Fe²⁺, lo que regenera hemoglobina competente desde el punto de vista funcional (capítulo 6).

La deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa es una causa importante de anemia hemolítica

El conjunto limitado de vías metabólicas presentes en los eritrocitos hace que dependan por completo de la vía de la pentosa fosfato (capítulo 20) o, para ser más específico, la enzima ligada a X glucosa-6-fosfato deshidrogenasa para la reducción de NADP⁺ a NADPH. El NADPH reducido se necesita para la reducción de GSSG a GSH, un antioxidante intracelular clave, por la enzima glutatión reductasa. Una deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa hace a los eritrocitos hipersensibles a estrés oxidativo. Uno de los datos característicos del estrés oxidativo en los eritrocitos es la formación de cuerpos de Heinz, agregados insolubles que constan de moléculas de hemoglobina cuyos grupos —SH han quedado oxidados y que se tiñen de color púrpura con violeta de cresilo.

La deficiencia de actividad de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa es común en nativos de África tropical, el Mediterráneo, ciertas partes de Asia y en la parte no latina de América entre afroamericanos. Los individuos que albergan estas deficiencias son vulnerables a ataques de anemia hemolítica, originada por la incapacidad para generar suficiente glutatión reducido para combatir episodios de estrés oxidativo (figura 53-3). Aumentos repentinos de ROS que inducen síntomas pueden ser desencadenados por factores como la ingestión de fármacos sulfonamida o el antipalúdico primaquina, el consumo de alimentos que contienen pro oxidante, como habas (Vicia faba), o la exposición a sustancias químicas como naftaleno. La más común de las enzimopatías (enfermedades causadas por anormalidades de enzimas), se estima que más de 400 millones de personas portan una de las más de 140 variantes genéticas de la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa. Al igual que el rasgo de células falciformes, la persistencia de estas variantes genéticas se ha atribuido a su potencial de conferir resistencia aumentada al paludismo.

Las anemias hemolíticas pueden ser causadas por factores extrínsecos, intrínsecos, o específicos para membrana

La anemia hemolítica puede desencadenarse por diversos factores además de deficiencias de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (figura 53-4). Las causas extrínsecas (más allá de la membrana del eritrocito) son hiperesplenismo, una enfermedad en la cual el agrandamiento del bazo hace que los eritrocitos queden secuestrados dentro de este órgano. Los eritrocitos también pueden sufrir lisis si son atacados por anticuerpos incompatibles presentes en plasma o sangre administrado por vía intravenosa (p. ej., reacción de transfusión). También pueden surgir incompatibilidades inmunitarias cuando un feto Rh⁺ es portado por una madre Rh^– (enfermedad por Rh) o como una consecuencia de un trastorno autoinmunitario (p. ej., anemias hemolíticas por anticuerpos calientes o fríos). Algunos agentes infecciosos y tóxicos producen lisis de eritrocitos al socavar directamente la integridad estructural de la membrana del eritrocito. Por ejemplo, los venenos de diversos reptiles e insectos contienen fosfolipasas o proteasas que catalizan la desintegración hidrolítica de componentes de la membrana. De modo similar, algunas bacterias infecciosas (entre ellas ciertas cepas de Escherichia coli y clostridios) secretan factores líticos que constan de proteínas, lípidos o una combinación de los mismos llamadas hemolisinas. Las infecciones parasitarias (p. ej., los plasmodios que causan paludismo) también son causas importantes de anemias hemolíticas en ciertas áreas geográficas.

Las causas fundamentales de muchas anemias hemolíticas, como la deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa son intracelulares, también llamadas intrínsecas. La deficiencia de piruvato cinasa es la segunda deficiencia de enzimas más común, aunque infrecuente, asociada con anemia hemolítica. La insuficiencia de esta enzima glucolítica clave altera la producción de ATP; esto repercute sobre múltiples aspectos de la integridad de la membrana, como la capacidad para exportar agua y iones como Na⁺, excesivos. Los defectos de la composición o la estructura de la hemoglobina, llamados hemoglobinopatías, constituyen la segunda clase principal de hemólisis de origen intrínseco. Casi todas las hemoglobinopatías, como la anemia de células falciformes y las diversas talasemias (capítulo 6) son de naturaleza genética.

Los factores específicos para membrana que hacen a los eritrocitos vulnerables a lisis incluyen mutaciones que afectan las proteínas del citoesqueleto que se encargan de mantener su forma bicóncava y resistencia a la presión osmótica (véase más adelante). Los más importantes de estos defectos son la esferocitosis hereditaria y la eliptocitosis hereditaria, que surgen por anormalidades de la cantidad o la estructura de la proteína del citoesqueleto espectrina. La hemoglobinuria paroxística nocturna (capítulo 46) se origina por defectos de la síntesis de los grupos glucosil fosfatidilinositol que anclan ciertas proteínas, como la acetilcolinesterasa y el factor acelerador de la descomposición, a la superficie de la membrana del eritrocito.

Análisis tempranos mediante SDS-PAGE de los polipéptidos presentes en eritrocitos revelaron 10 proteínas importantes (figura 53-5). Estas proteínas inicialmente se designaron con base en su migración en la SDS-PAGE; las que mostraban migración más lenta (masa molecular más alta) se designaron proteína banda 1, también conocida como espectrina (cuadro 53-4). Algunas de estas proteínas están glucosiladas y abarcan la bicapa de la membrana (proteínas de membrana integrales), mientras que otras se asocian con su superficie, por lo general mediante interacciones proteína-proteína (proteínas de membrana periféricas) (figura 53-6).

La membrana de los eritrocitos contiene proteína de intercambio aniónico y las glucoforinas

La proteína banda 3 es una glucoproteína transmembrana orientada con su extremo carboxilo terminal que se proyecta desde la superficie externa de la membrana del eritrocito, y su extremo amino terminal desde la cara citosólica. La proteína banda 3, que se cree que existe como un dímero, es una proteína de membrana multipaso cuya cadena polipeptídica cruza la bicapa 14 veces. La función principal de esta proteína de intercambio aniónico es proporcionar un canal dentro de la membrana a través del cual puedan intercambiarse aniones cloruro y bicarbonato. En los tejidos, el bicarbonato generado por la hidratación de CO₂ es intercambiado por cloruro. En los pulmones, donde el dióxido de carbono es exhalado, este proceso es revertido. El extremo amino terminal sirve como un punto de fijación para varias proteínas eritrocitarias, incluso las proteínas banda 4.1 y 4.2, anquirina, hemoglobina y varias enzimas glucolíticas.

Las glucoforinas A, B y C son proteínas transmembrana de paso único (la cadena polipeptídica cruza la membrana sólo una vez). El segmento transmembrana de 23 aminoácidos tiene configuración α-helicoidal. La glucoforina A, la forma predominante, está densamente glucosilada. El extremo amino terminal de este polipéptido de 131 aminoácidos es modificado por 16 cadenas de oligosacáridos, 15 de ellas O-enlazadas, que explican alrededor de 60% de su masa. Las cadenas de oligosacárido de la glucoforina A explican cerca de 90% de los residuos de ácido siálico unidos a la membrana del eritrocito. El extremo carboxilo terminal se extiende hacia el citosol y se une a la proteína banda 4.1 que, a su vez, se une a la espectrina. El polimorfismo de la glucoforina A proporciona la base del sistema de grupo sanguíneo MN (véase más adelante). Algunos virus y bacterias patógenos, como el virus de la gripe y Plasmodium falciparum, se dirigen a los eritrocitos al reconocer la glucoforina A y unirse a la misma. Curiosamente, los individuos cuyos eritrocitos carecen de glucoforina A no muestran efectos adversos.

La espectrina, anquirina y otras proteínas de membrana periféricas ayudan a determinar la forma del eritrocito y la flexibilidad del mismo

A fin de maximizar la eficiencia del intercambio de gases, los eritrocitos deben poseer la fuerza estructural para mantener su forma bicóncava, pero permanecer suficientemente flexibles para pasar apretadamente a través de capilares periféricos y los sinusoides del bazo. La bicapa lipídica de la membrana del eritrocito, que es inherentemente fluida, contribuye significativamente a la deformabilidad de la membrana del eritrocito. Una red fuerte pero flexible de proteínas citoesqueléticas tira de esta bicapa flexible hacia la forma bicóncava (figura 53-6).

La espectrina es la proteína más abundante del citoesqueleto del eritrocito. Está compuesta de dos polipéptidos de más de 2 100 residuos de longitud: espectrina 1 (cadena α) y espectrina 2 (cadena β). Las cadenas α y β de cada dímero de espectrina se entrelazan en una orientación antiparalela para formar una unidad estructural altamente extendida de ≈ 100 nm de longitud. En circunstancias normales, dos dímeros de espectrina se autoasocian cabeza a cabeza para formar un tetrámero de aproximadamente 200 nm de largo que está enlazado a la superficie interna de la membrana plasmática (y está unido por puentes a otros tetrámeros de espectrina) por medio de anquirina, actina y proteína banda 4.1. El resultado es una red interna, el citoesqueleto, que es lo bastante fuerte como para mantener la forma celular y resistir a la tumefacción debida a presión osmótica, pero suficientemente flexible como para permitir que el eritrocito se pliegue cuando es necesario.

La anquirina es una proteína en forma de pirámide que se une a la espectrina. A su vez, la anquirina se une estrechamente a la banda 3; ello asegura la fijación de la espectrina a la membrana. La anquirina es sensible a proteólisis, lo que explica la aparición de las bandas 2.2, 2.3 y 2.6, todas las cuales se derivan de la banda 2.1.

La actina (banda 5) existe en los eritrocitos como filamentos cortos, de doble hélice, de F-actina. El extremo cola de dímeros de espectrina se une a la actina. Esta última también se une a la proteína 4.1.

La proteína 4.1, una proteína globular, se une estrechamente al extremo cola de la espectrina, cerca del sitio de unión a actina de esta última y, así, forma parte de un complejo ternario de proteína 4.1-espectrina-actina. La proteína 4.1 también se une a las proteínas integrales glucoforina A y glucoforina C, lo que fija el complejo ternario a la membrana. Además, la proteína 4.1 puede interactuar con ciertos fosfolípidos de membrana, lo que conecta así la bicapa lipídica al citoesqueleto.

Ciertas otras proteínas menos prominentes desde el punto de vista cuantitativo, como la banda 4.9, aducina, y tropomiosina, también participan en el montaje del citoesqueleto.

Las anormalidades de la cantidad o la estructura de la espectrina causan esferocitosis hereditaria y eliptocitosis hereditaria

La esferocitosis hereditaria, una enfermedad genética transmitida de manera autosómica dominante, afecta a alrededor de 1:5 000 personas de ascendencia del norte de Europa. Se caracteriza por la presencia de esferocitos (eritrocitos esféricos) con una proporción baja entre superficie y volumen) en la sangre periférica, por una anemia hemolítica y esplenomegalia. Los esferocitos son más vulnerables a lisis cuando quedan expuestos a la presión osmótica más baja que la normal, porque su forma esférica ofrece poca capacidad para dar cabida a agua adicional. Su forma anormal también los hace menos deformables y más propensos a destrucción en el bazo, lo que de este modo acorta mucho su vida en la circulación.

La esferocitosis hereditaria es causada por una deficiencia de la cantidad de espectrina o anormalidades de su estructura que aminoran su capacidad para asociarse con otros componentes del citoesqueleto. El debilitamiento consiguiente de los enlaces que anclan la membrana del eritrocito al citoesqueleto lleva a la adopción de la forma esferocítica. La esferocitosis hereditaria también puede producirse por mutaciones que generan anormalidades de la anquirina o de las bandas 3, 4.1 o 4.2. La anemia asociada con esferocitosis hereditaria generalmente se alivia por medio de extirpación quirúrgica del bazo (esplenectomía).

La eliptocitosis hereditaria también se produce por trastornos genéticos que suscitan anormalidades de la espectrina o, con menor frecuencia, de la proteína banda 4.1 o de la glucoforina C. Puede distinguirse fácilmente de la esferocitosis hereditaria en virtud del hecho de que los eritrocitos afectados adoptan una forma elíptica, tipo disco.

Se han reconocido aproximadamente 30 sistemas de grupo sanguíneo en humanos, los mejor conocidos de los cuales son los sistemas ABO, Rh (Rhesus) y MN. El término “grupo sanguíneo” se aplica a un sistema definido de antígenos eritrocíticos (sustancias de grupo sanguíneo) controlados por un locus genético que tiene un número variable de alelos (p. ej., A, B y O en el sistema ABO). El término “tipo sanguíneo” se refiere al fenotipo antigénico, por lo general reconocido mediante el uso de anticuerpos apropiados.

El sistema ABO es de importancia crucial en la transfusión de sangre

En 1900, Landsteiner descubrió el sistema ABO mientras estaba investigando la base de transfusiones compatibles e incompatibles en humanos. Las membranas de los eritrocitos de la mayoría de los individuos contienen una sustancia del grupo sanguíneo de tipo A, tipo B, tipo AB o tipo O. Los individuos de tipo A tienen anticuerpos anti-B en el plasma, que aglutinarán sangre tipo B o tipo AB; los individuos de tipo B tienen anticuerpos anti-A que aglutinarán sangre tipo A o tipo AB. La sangre tipo AB no tiene anticuerpos anti-A ni anti-B y se ha designado el receptor universal. La sangre tipo O no tiene antígenos A ni B y se ha designado el donante universal. El organismo por lo general no produce anticuerpos contra sus constituyentes propios. Así, los individuos tipo A no producen anticuerpos contra su sustancia del grupo sanguíneo A propia, pero poseen anticuerpos contra la sustancia de grupo sanguíneo extraña, B. Los anticuerpos anti-B probablemente surgen porque hay estructuras similares en microorganismos intestinales a los cuales el cuerpo queda expuesto en etapas tempranas de la vida. Los individuos tipo O poseen anticuerpos tanto A como B, pero sus eritrocitos carecen de los antígenos A y B. La descripción anterior se ha simplificado considerablemente. Por ejemplo, hay dos subgrupos de tipo A: A₁ y A₂. Los genes de los cuales depende la producción de las sustancias ABO están presentes en el brazo largo del cromosoma 9. Hay tres alelos, dos de los cuales son codominantes (A y B), y el tercero (O), recesivo; éstos finalmente determinan los cuatro productos fenotípicos: las sustancias A, B, AB y O.

Los antígenos ABO son glucoesfingolípidos y glucoproteínas

Los antígenos ABO son oligosacáridos complejos presentes en casi todas las células del organismo, y en ciertas secreciones (figura 53-7). Estos oligosacáridos están unidos a proteínas o lípidos de membrana y se denominan en conjunto sustancias ABO. Para los eritrocitos, los oligosacáridos de membrana que determinan las naturalezas antigénicas de las sustancias ABO parecen estar en su mayor parte presentes en glucoesfingolípidos, mientras que en secreciones los mismos oligosacáridos están presentes en glucoproteínas. Su presencia en secreciones está determinada por un gen designado Se (de “secretor”), que codifica para una fucosil (Fuc) transferasa en órganos secretores, como las glándulas exocrinas, pero que no es activo en eritrocitos. Los individuos de genotipos SeSe o Sese secretan el antígeno a o el antígeno B, o ambos, no así los individuos del genotipo sese. Empero, sus eritrocitos pueden expresar los antígenos A y B.

El gen A codifica para una GalNAc transferasa, el gen B para una Gal transferasa y el gen O para un producto inactivo

La sustancia H, la sustancia de grupo sanguíneo que se encuentra en personas de tipo O, es el precursor de las sustancias tanto A como B (figura 53-7). La sustancia H es formada mediante la acción de una fucosiltransferasa codificada para ser el locus H. Esta enzima cataliza la adición de la fucosa terminal en un enlace α1 → 2 sobre el residuo Gal terminal de su precursor:

La sustancia A contiene un GalNAc adicional, mientras que la sustancia B contiene una Gal adicional, enlazada como se indicó; estas diferencias son el resultado de una mutación que altera la especificidad de la glucosiltransferasa que añade el monosacárido adicional. El gen A codifica para una GalNAc transferasa específica para UDP-GalNAc que añade el GalNAc terminal a la sustancia H. El gen B codifica para Gal transferasa específica para UDP-Gal que añade el residuo de Gal a la sustancia H. Los individuos de tipo AB poseen ambas enzimas y, así, tienen dos cadenas de oligosacáridos (figura 53-7), una terminada por GalNAc y la otra por Gal.

Los anticuerpos anti-A se dirigen al residuo de GalNAc adicional presente en la sustancia A, y los anticuerpos anti-B se dirigen hacia el residuo de Gal adicional que se encuentra en la sustancia B. Para la sustancia del grupo A, GalNAc es el azúcar inmunodominante (esto es, el que determina la especificidad del anticuerpo formado), mientras que Gal es el azúcar inmunodominante de la sustancia B. Los individuos de tipo O tienen una mutación por cambio de cuadro en el gen que codifica para la glucosil transferasa terminal, que da por resultado la producción de una proteína inactiva. De este modo, la sustancia H es su sustancia del grupo sanguíneo ABO.

El alelo h del locus H codifica para una fucosiltransferasa inactiva. Los individuos del genotipo hh no pueden generar sustancia H, el precursor de los antígenos A y B, aun cuando poseen las enzimas necesarias para convertir la sustancia H en las sustancias A o B. Los individuos que portan el genotipo hh tendrán eritrocitos del tipo O, lo que se denomina el fenotipo Bombay (O_h).

Las plaquetas contienen mitocondrias, pero carecen de un núcleo

En respuesta a la trombopoyetina, los megacariocitos que constituyen los progenitores de los eritrocitos pueden fragmentarse para formar plaquetas (figura 53-1). Al igual que los eritrocitos, las plaquetas carecen de un núcleo pero, a diferencia de los eritrocitos, poseen mitocondrias, lisozimas y una red tubular que forma un sistema canalicular abierto. Este panal de canales aumenta el área de superficie de las plaquetas, que son esferoidales en reposo, lo que facilita la secreción de diversos factores endocrinos y de la coagulación en el momento de estimulación (capítulo 55). Estos factores son almacenados dentro de las plaquetas, dentro de vesículas secretoras densamente empacadas, llamadas gránulos densos, que contienen Ca²⁺, ADP y serotonina, y gránulos α, que contienen fibrinógeno, fibronectina, factor de crecimiento derivado de plaquetas, factor de Von Willebrand y otros factores de la coagulación. En circunstancias normales, estas células enucleadas pequeñas (2 μm de diámetro) circulan a una densidad de 2 a 4 × 10⁵ plaquetas por mililitro de sangre. Si bien las plaquetas obtienen la mayor parte de su energía a partir del metabolismo de glucosa, sus mitocondrias les permiten generar ATP por medio de la β-oxidación de ácidos grasos. En el capítulo 55 se comentan los mecanismos mediante los cuales las plaquetas quedan activadas para participar en la formación de un coágulo.

Los trastornos plaquetarios comprometen la hemostasia

Las anormalidades del número de plaquetas o de la función de las mismas pueden tener graves consecuencias biomédicas. El síndrome coronario agudo se caracteriza por la formación de plaquetas agrandadas, hiperreactivas, que dan lugar a un incremento del riesgo de trombosis, la formación de coágulos de sangre dentro de la circulación. La presencia de plaquetas más grandes que lo normal también se correlaciona con una frecuencia aumentada de infarto de miocardio.

La púrpura trombocitopénica inmunitaria es un trastorno autoinmunitario que se caracteriza por recuentos plaquetarios deprimidos (trombocitopenia) causados por la generación de anticuerpos contra las plaquetas propias del paciente. Las plaquetas cuya superficie está cubierta con anticuerpos quedan sujetas a depuración desde la circulación por macrófagos esplénicos. En algunos casos, autoanticuerpos contra plaquetas se unirán a megacariocitos en diferenciación, lo que deprime la producción de plaquetas. También puede ocurrir trombocitopenia cuando personas que son homocigóticas para una variante mutante de glucoproteína IIb/IIIa, en la cual la leucina 33 es reemplazada por prolina, reciben sangre de un donador que es homocigótico o heterocigótico para la forma natural de este antígeno plaquetario importante. La exposición a plaquetas del donante desencadena la producción de aloanticuerpos que atacan no sólo las plaquetas donadas, sino también las plaquetas endógenas del paciente. En la trombocitopenia aloinmunitaria neonatal, que afecta a alrededor de 1 de cada 200 embarazos a término, anticuerpos de la circulación materna cruzan la barrera placentaria y atacan plaquetas en el sistema circulatorio del feto.

La trombocitopenia también puede ser inducida por fármacos como tamoxifén, ibuprofén, vancomicina, y muchas otras sulfonamidas. Los síntomas de síndrome hemolítico-urémico, una enfermedad de lactantes caracterizada por insuficiencia renal progresiva, incluyen tanto trombocitopenia como anemia hemolítica. El sangrado anormal asociado con enfermedad de Von Willebrand es causado por un defecto genético que compromete la capacidad de las plaquetas para adherirse al endotelio, más que un déficit del número de plaquetas. Otros trastornos hemorragíparos originados por defectos de la adherencia plaquetaria comprenden el síndrome de Bernard-Soulier (deficiencia genéticamente heredada de la glucoproteína 1b) y la trombastenia de Glanzmann (deficiencia genéticamente heredada del complejo de glucoproteína IIb/IIIa).

La tecnología de DNA recombinante ha tenido repercusiones importantes sobre muchos aspectos de la hematología. Las bases de las talasemias y de muchos trastornos de la coagulación (capítulo 55) se han aclarado mucho por investigaciones en las que se utilizan clonación de gen y secuenciación de DNA. El estudio de oncogenes y de translocaciones cromosómicas ha hecho avanzar el entendimiento de las leucemias. Como se comentó, las técnicas de clonación han puesto a disposición cantidades terapéuticas de eritropoyetina y de otros factores de crecimiento. La deficiencia de adenosina desaminasa, una enfermedad que afecta los linfocitos en particular, fue la primera enfermedad que se trató mediante terapia génica. En 1990, el Dr. William French Anderson introdujo una nueva copia de gen, portada en un vector retroviral, en una niña de cuatro años de edad que sufría inmunodeficiencia combinada grave (enfermedad del niño burbuja). Si bien la paciente aún requirió tomar medicamentos, el gen de reemplazo ha permanecido estable hasta la adultez.

• Las causas más importantes de anemia comprenden pérdida de sangre; deficiencias de hierro, folato y vitamina B₁₂, así como diversos factores que causan hemólisis.

• La forma del eritrocito contribuye a la eficiencia del intercambio de gases y a su capacidad para sufrir deformación que facilita su paso a través de capilares.

• La producción de eritrocitos y plaquetas está regulada por la eritropoyetina, trombopoyetina y otras citocinas.

• Los eritrocitos maduros carecen de orgánulos internos y, por ende, dependen de la glucólisis para generar ATP.

• La 2,3-difosfoglicerato reductasa isomeriza el intermediario glucolítico 1,3-difosfoglicerato para formar el 2,3-difosfoglicerato, que estabiliza la hemoglobina en estado T.

• La metahemoglobina es incapaz de transportar oxígeno. Se reconocen causas tanto genéticas como adquiridas de metahemoglobinemia.

• La citocromo b₅ reductasa reduce el Fe³⁺ de la metahemoglobina a Fe²⁺, lo cual restituye la función.

• El eritrocito contiene una batería de enzimas citosólicas (superóxido dismutasa, catalasa y glutatión peroxidasa) que catalizan la neutralización de oxidantes potentes (ROS) generados durante su metabolismo.

• La deficiencia de la actividad de la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, determinada genéticamente, que produce NADPH, es una causa importante de anemia hemolítica.

• Las proteínas del citoesqueleto, como espectrina, anquirina y actina, interactúan con proteínas de membrana integrales específicas para ayudar a regular la forma y la flexibilidad de los eritrocitos.

• La deficiencia de espectrina da por resultado esferocitosis hereditaria y eliptocitosis hereditaria, ambas causas de anemia hemolítica.

• La banda 4.1 es la proteína transmembrana que facilita el intercambio de iones bicarbonato y cloruro por eritrocitos.

• Las sustancias del grupo sanguíneo ABO en la membrana del eritrocito son glucoesfingolípidos complejos. El azúcar inmunodominante de una sustancia A es la N-acetil-lactosamina, mientras que la de la sustancia B es la galactosa. La sustancia O no contiene estos dos residuos de azúcar en los enlaces particulares que se encuentran en las sustancias A y B.

• Las plaquetas son fragmentos enucleados pequeños de células precursoras más grandes llamadas megacariocitos.

• Cuando son activadas, las plaquetas liberan moléculas efectoras y fibrinógeno almacenados en gránulos secretores.

• La enfermedad de Von Willebrand, un trastorno hemorrágico, depende de una mutación genética que altera la capacidad de las plaquetas para adherirse.