Glóbulos rojos

Eritrocitos (glóbulos rojos)

Los eritrocitos, mejor conocidos como glóbulos rojos, son células con hemoglobina y con una membrana plasmática resistente y flexible. Miden cerca de 7.5 micrómetros de diámetro y su función principal es transportar oxígeno a todos los tejidos del cuerpo.

La anatomía y fisiología de un eritrocito maduro debe eficientizar el transporte de oxígeno, por ello tienen forma bicóncava, carecen de mitocondrias y generan ATP de forma anaeróbica. Debido a que tampoco tienen núcleo, no pueden regenerarse y viven sólo cerca de 120 días.

Ilustración de un glóbulo rojo (eritrocito) seccionado. Se puede apreciar su forma bicóncava. Autor: Maricruz Díaz.

Hemoglobina

Cada eritrocito contiene alrededor de 280 millones de moléculas de hemoglobina. Cada molécula se compone de:

• 1 proteína globina, compuesta de 4 cadenas polipeptídicas
• 4 moléculas de hemo, un pigmento no proteico con estructura de anillo

Cada hemo se une a una de las cadenas polipeptídicas de la globina. En el centro de cada anillo de hemo hay un ion hierro (Fe 2+), que puede enlazarse reversiblemente con una molécula de oxígeno. De este modo, cada eritrocito puede transportar aproximadamente 1120 millones moléculas de oxígeno. 

Nota: a veces el Fe 2+ se oxida a Fe 3+, ya sea espontáneamente o por influencia de nitritos o sulfanilamidas. Esto transforma a la hemoglobina en metahemoglobina. En los eritrocitos, la enzima metahemoglobina reductasa usa nicotinamida adenina dinucleótido (NADH) para revertir la oxidación. De este modo, sólo 1.5% de la hemoglobina total es metahemoglobina.

Mapa sinóptico de la hemoglobina. Autor: Maricruz Díaz.

Cuando la sangre pasa por los capilares, aproximadamente 23% del dióxido de carbono (un deshecho metabólico) se enlaza a la globina de la hemoglobina para ser transportado hacia los pulmones y ser exhalado. El 77% de dióxido de carbono restante se transporta disuelto en el plasma o en forma de iones bicarbonato.

El óxido nítrico (NO) es una hormona local y gaseosa, producida por las células endoteliales que revisten los vasos sanguíneos. Ella también se une a la hemoglobina, se libera en circunstancias en las que es necesaria la vasodilatación.

Anhidrasa carbónica

Las anhidrasas carbónicas (CA's) son una familia de enzimas que catalizan la interconversión entre dióxido de carbono e ion bicarbonato. Los isómeros de la anhidrasa carbónica presentes en los glóbulos rojos catalizan la reacción de dióxido de carbono a ácido carbónico y después a ion bicarbonato. Esta reacción permite transportar alrededor del 70% del dióxido de carbono desde las células hasta los pulmones, en forma de ion bicarbonato, para ser exhalado. 

Esquema de la reacción catalizada por la anhidrasa carbónica de la hemoglobina. Autor: Maricruz.

La reacción de dióxido de carbono a ion bicarbonato también puede ocurrir directamente con un grupo hidroxilo. Esta reacción es importante cuando los niveles de OH- en sangre son altos:

Esquema de la conversión directa de dióxido de carbono a ion bicarbonato. Autor: Maricruz Díaz.

Destrucción de eritrocitos

Con el tiemplo, membrana plasmática de los eritrocitos se vuelve más frágil y los eritrocitos se vuelven más propensos a estallar. Cuando esto pasa, los eritrocitos rotos se retiran de la circulación y los macrófagos fijos del hígado, del bazo o de la médula ósea roja descomponen la hemoglobina en hemo y globina. La globina se degrada en aminoácidos que pueden usarse para sintetizar proteínas.

El hierro se separa de la porción hemo en forma de Fe 3+, y se enlaza a la proteína plasmática transferrina, encargada de la circulación intravascular de  Fe 3+. El resto del hemo se vuelve biliverdina, un pigmento verdoso. Más tarde, en las células hepáticas, fibras musculares y macrófagos del vaso e hígado, el Fe 3+ se separa de la transferrina para enlazarse a la ferritina, proteína encargada de almacenar hierro.

Bajo ciertas circunstancias, el hierro se desprende de la ferritina y vuelve a enlazarse con la transferrina, para viajar hasta la médula ósea roja. Allí son utilizados para sintetizar hemoglobina, pero para ello se necesita de la imprescindible ayuda de la vitamina B12. Ver anemia perniciosa.

Eritrocito lisado. Autor: Maricruz Díaz.

El color de la orina y de las heces

La biliverdina que se produjo de la porción no-férrica de hemo, se libera en sangre en forma de bilirrubina, un pigmento amarillo-anaranjado, y viaja hacia el hígado. Más tarde, el hígado libera la bilirrubina en forma de bilis, que pasa al intestino delgado y luego al intestino grueso. 

En el intestino grueso, bacterias transforman la bilirrubina en urobilinógeno. La mayor parte del urobilinógeno se libera a través de las heces en forma de estercobilina, pigmento que da color a las heces, pero una pequeña parte regresa a la sangre en forma de urobilina, pigmento que se desecha en la orina y le da su color.

Eritropoyesis, la creación de eritrocitos

La producción de eritrocitos empieza con una célula precursora (ver Formación de las células sanguíneas) llamada proeritroblasto, y su producción es estimulada por la eritropoyetina. Esta célula precursora se divide varias veces hasta producir células sintetizadoras de hemoglobina, y cuando alguna de ellas se deshace se su núcleo, se le nombra reticulocito, a partir de este momento la célula tiene forma bicóncava.

Los reticulocitos todavía tienen ribosomas, mitocondrias y retículo endoplásmico, pero aun así salen de la médula ósea y entran a la circulación sanguínea. Es allí donde, cumplidos 1 o 2 días de estar circulando, maduran y pierden estos organelos.

Normalmente, la eritropoyesis y la destrucción de eritrocitos van a un ritmo similar, de modo en que el transporte de oxígeno permanece constante.

Referencias

Gerard J. Tortora, Bryan Derrickson. (2006). Aparato cardiovascular: la sangre. En Principios de Anatomía y Fisiología (p. 734-738). Editorial Médica Panamericana S.A. de C.V.

Walter F Boron, Emile L. Boulpaep. 3rd edition, 2017. The cardiovascular system. Medical physiology (p. 1052-1054). Philadelphia. Elsevier.