el eritrocito y el metabolismo del hierro
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS Y DE LA SALUD
ESCUELA DE ENFERMERÍA
BIOQUIMICA
EL ERITROCITO Y EL METABOLISMO DEL HIERRO
CATEDRÁTICO:
Carlos García MsC
INTEGRANTES:
Milena Palacios Quezada
Viviana Pulla Balcázar
Daniela Saca Valarezo
Kelly Vélez Delgado
EL ERITROCITO Y EL METABOLISMO DEL HIERRO
Propiedades Generales del eritrocito
Metabolismo del eritrocito
Actividad metabólica del glóbulo rojo
Tiempo de supervivencia de los eritrocitos
Metabolismo del hierro
Requerimientos
Absorción intestinal
Transporte
Almacenamiento
Distribución en el organismo
Alteraciones patológicas en relación con los eritrocitos
Anemias por destrucción excesiva de glóbulos rojos
Anemias macrocíticas
La importancia de los glóbulos rojos asocia habitualmente a su capacidad para
almacenar hemoglobina que, por estar formada por la proteína globina y por el
núcleo prostetico hem que contiene hierro, debe ser estudiada desde este
doble aspecto. Aquí se estudiara el eritrocito como una estructura relacionada
de manera específica y directa con el metabolismo del hierro.
PROPIEDADES GENERALES DEL ERITROCITO
Los glóbulos rojos proceden de las células nucleadas primitivas que sufren su
maduración en la medula ósea. Los precursores de los glóbulos rojos primitivos
o proeritroblastos contienen ácido ribonucleico (RNA) en el nucléolo y el
citoplasma; por otro lado, en el núcleo existe ácido desoxirribonucleico. Al
desaparecer el nucléolo sobreviene un descenso rápido del RNA y empieza a
aparecer la hemoglobina globular, sobre todo alcanzar la fase de eritroblasto
basófilo. Con hierro radioactivo es posible demostrar la captación de este
elemento por las células, a partir de este momento. La hemoglobina empieza a
aparecer con el eritroblasto policromático para subir hasta formar el 20% del
eritroblasto ortocromático, última etapa antes de que desaparezcan los restos
nucleares y se forme el glóbulo rojo maduro anucleado. Los últimos restos del
material ribonucleico se observan en colorantes vitales, como una redecilla que
justifica el nombre dado a estos glóbulos rojos de reticulocitos; éstos todavía
sintetizan el hem, captan hierro y forman hemoglobina. El glóbulo rojo
terminado es un disco bicóncavo de color amarillo rojizo que mide unos 7 um
de diámetro y 1 um de grueso.
METABOLISMO DEL ERITROCITO
El eritrocito está formado por estroma, hemoglobina, enzimas y sustancias
inorgánicas o electrolitos.
Cuando se quita la hemoglobina del glóbulo rojo queda un residuo, el
“estroma”, formado sobre todo, por proteína y lípidos y que suele ocupar, en
volumen, la mitad del glóbulo rojo. En las mallas del estroma se disponen
ordenadamente la hemoglobina y otras proteínas--- enzimas----- y las
sustancias específicas que caracterizan a los diferentes grupos y subgrupos
sanguíneos, de tan gran importancia para las transfusiones.
En el estroma se encuentra material lípido formado por cefalinas, lecitinas y
colesterol; como estas sustancias muestran un recambio rápido, es posible que
se intercambien con el medio, a diferencia de la proteína que no tiene estas
características. En la parte proteica del estroma se han identificado la reticulina,
la proteína S, la estromantina, etc., que no son elementos estructurales inertes
sino que participan en las actividades metabólicas; por ejemplo, la estromantina
tiene actividad de fosfatasa. El estroma constituye, en parte, la membrana del
glóbulo rojo y le confiere por lo tanto, los caracteres de semipermeabilidad y
que permiten el paso libre de agua y de algunos aniones como Cl- , HCO3, etc.;
la concentración- elevada de K+ y baja de Na + en el interior del glóbulo rojo
implica un proceso de bombeo de electrolitos, por parte de las proteínas que
componen el estroma. Así, al colocar glóbulos rojos a bajas temperaturas se
sale el K+ y entra el Na + cuando no se añade glucosa al medio; estos cambios
se impiden al agregar la glucosa que parece participar en la liberación de
energía, necesaria para expulsar el Na + del glóbulo rojo mientras que el K+
permanece pasivamente en su interior.
ACTIVIDAD METABÓLICA DEL GLÓBULO ROJO
En general, los glóbulos rojos tienen discreta actividad metabólica en relación
con el sostenimiento de su semipermeabilidad y la actividad de la hemoglobina;
su actividad respiratoria es baja, consumen poco oxígeno y sólo tienen unas
enzimas del ciclo del ácido cítrico; en principio cuentan con el sistema
glucolítico para convertir la glucosa en lactato y con el sistema enzimático de la
oxidación de la glucosa en el ciclo de las pentosas.
No poseen mitocondrias y no pueden sintetizar hemoglobina ni el anillo
purínico, aunque si se les proporciona este anillo formado pueden añadirle
ribosa y fosfatos. Pueden sintetizar algunos lípidos y muestran
Síntesis del 2,3- difosfoglicerato a partir de los intermediarios de la glucólisis
anaeróbica.
Un activo recambio de colesterol aun cuando no lo sinteticen. En el eritrocito
ocurren reacciones muy exclusivas como la derivación de la glucolisis
anaeróbica donde se origina el 2,3-difosfoglicerato.
Este compuesto se encuentra e cantidades importantes en el eritrocito a
concentraciones funciones del 2,3-difsfoglicerato. Una de ellas es la de
canalizar la energía excelente, que se supone no es necesaria para el
funcionamiento del eritrocito.
En efecto, el eritrocito utiliza más glucosa de la que requiere para satisfacer sus
necesidades energéticas; la síntesis del 2,3-difosfoglicerato implica un gasto de
10 Kcal/mol, que explica ese desmedido consumo de glucosa. La otra función
del 2,3-difosfoglicerato es la de combinarse con la hemoglobina para promover
la liberación del oxígeno transportado por esta.
La actividad metabólica del glóbulo rojo le permite conservar un suministro
constante y adecuado de las formas reducidas del NAD+ y del NADP+; ambas
sustancias son necesarias para convertir a la hemoglobina oxidada o
metahemoglobina en hemoglobina, por medio de la flavoprotenía llamada
reductasa de la metahemoglobina. En una rara enfermedad hereditaria y
familiar, la metahemoglobinemia idiopática, se acumula la metahemoglobina y
produce cianosis, posiblemente por al alta de la enzima reductasa señalada; la
cianosis desaparece si se administran sustancias auto-oxidables, como el ácido
ascórbico o el azul de metileno, ya que ellos son oxidados en lugar de la
hemoglobina.
Tiempo de supervivencia de los eritrocitos. El tiempo de supervivencia de los
glóbulos rojos, que es de 120 días en promedio para el hombre, puede
determinarse con técnicas radioisotópicas por medio del marcada de glóbulos
rojos con aminoácido o estudiando el tiempo que permanecen en la circulación
los glóbulos rojos de distintos grupos sanguíneos colocados en un receptor
adecuado. En otras especies el tiempo de supervivencia es distinto, por
ejemplo de 70 días en el gato y el conejo. No se sabe con seguridad por qué
se destruyen los glóbulos rojos; se ha invocado la perdida de actividad de sus
enzimas, en la que intervienen los constantes traumatismo a los que está
sujeto durante los 120 días de su vida, o la formación creciente de sustancias
hemolíticas. En todo caso, los glóbulos rojos son captados por las células del
sistema reticuloendotelial y sufren su degradación. La hemoglobina se separa
en sus componentes, globina, núcleo porfirínico y hierro; el hierro es reutilizado
para la síntesis de hemoglobina y la globina entra a formar parte del
metabolismo general de las proteínas. El núcleo porfirínico es convertido a
sustancias de la serie de los pigmentos biliares.
Metabolismo del hierro
Si bien la cantidad de hierro en el organismo humano es baja, de unos 60 a 70
mg. /Kg. De peso, es un elemento indispensable que contribuye al transporte
de oxígeno a los tejidos, en tanto que está integrado a la molécula de
hemoglobina, y que participa en los mecanismos de oxidación celular por
formar parte del sistema de citocromos. El hierro tiene dos peculiaridades
fisiológicas: su regulación se efectúa a través de su absorción y no por su
excreción; además se economiza en grado extraordinario, de modo que sus
pérdidas cotidianas son ínfimas. Sobre la base de que los eritrocitos viven 120
días, se calcula que diariamente se renueven 50ml. de sangre completa o sea
el 0.85 por ciento de los glóbulos rojos; eso implica la liberación cotidiana de
17mg. De hierro, los cuales en vez de ser eliminados del organismo, como
sucede con casi todas las sustancias, son utilizados para la formación de
nuevos glóbulos rojos.
Requerimiento de hierro. En el caso del hierro también existe un equilibrio entre
su ingestión y su excreción. Se pierden cerca de 0.5 mg. Diarios por la bilis, por
las células descamadas de los epitelios y a través de la orina. La edad y el
sexo modifican los requerimientos de hierro; en la infancia y la adolescencia la
cantidad de hierro absorbido y utilizado oscila alrededor de 06 mg. Por día; de
hecho, en fases de crecimiento activo como en el primer año de vida o en la
adolescencia, la cantidad de hierro absorbida suele ser mayor.
Cuando las mujeres llegan a la adolescencia se presente un aumento
importante en los requerimientos de hierro debido a las pérdidas que ocupan la
menstruación o, en el caso de una vida sexual activa, por el embarazo y la
lactancia. Las menstruaciones implican pérdida de sangre que representa
cerca de 1mg. De hierro. Durante el embarazo, el feto absorbe de la madre de
200 a 400 mg. De hierro para la síntesis de su hemoglobina y sustancias
férricas; en el parto se pierde hierro en la placenta y en la sangre
acompañante. La leche contiene pequeñas cantidades de hierro, pero como su
producción es constante, alcanza totales de cerca de 1mg. De hierro diarios.
En la dieta normal están presentes unos 10 a 15 mg. De hierro diarios, pero
que, en su mayor parte, no son absorbibles; solo un 5 a 10 por ciento de esta
cantidad pasa la barrera intestinal. El hierro orgánico, como el ´presente en los
grupos hem de la mioglobina (carne, vísceras, etc.) no es utilizable. En
términos generales, se recomienda suministrar 10mg. De hierro por día para
los adultos, las mujeres después de la menopausia y los niños menores de un
año. Los niños de uno a seis años de edad deben recibir 15 mg, y los jóvenes
de ambos sexos y mujeres pre menopáusicas 18 mg diarios.
ABSORCIÓN INTESTINAL DEL HIERRO
El hierro ferroso Fe 2+, se absorbe más fácilmente en el intestino delgado que
el hierro férrico 3+, por lo que los agentes reductores como la cisteína o el ácido
ascórbico suelen aumentar la absorción.
La absorción depende del pH del intestino pues el medio alcalino permite la
formación de compuestos insolubles de hierro; lo mismo sucede en presencia
de cantidades excesivas de fosfatos. Aunque se ha señalado a menudo que la
falta de ácido clorhídrico perturba la absorción de hierro, y que ha este se debe
la anemia presente en personas con aquilia gástrica, la correlación no se puede
considerar definitiva pues con frecuencia la administración de ácido clorhídrico
no logra elevar la cantidad de hierro absorbido.
A nivel de la mucosa intestinal existe un mecanismo regulador de la absorción
de hierro que se demostró inicialmente por las observaciones con carencia de
este elemento y en seres humanos con anemia por deficiencia de hierro, los
cuales presentaban valores de absorción mucho mayores que los sujetos
normales de comparación.
La absorción de hierro se relaciona con la presencia de una sustancia que
contiene hasta el 23% del elemento, la ferritina compuesta por una sustancia
llamada apoferritina con peso molecular de 460000 y fosfatos unidos a hierro
férrico. La presencia de hierro en el intestino favorece la síntesis de
apoferritina. La absorción de hierro no depende exclusivamente de la ferritina
pues en ciertos casos aun con saturación completa de la ferritina, pueden
seguir absorbiéndose como sucede con los negros bantúes que ingieren dietas
con cantidades excesivas de hierro; es posible que otros elementos,
especialmente el fosfato, intervengan en la captación de hierro por la
apoferritina.
El hierro ferroso Fe 2+ al entrar a las células intestinales es oxidado para formar
hierro férrico Fe 3+, forma por medio de la cual se combina la apoferritina para
formar ferritina. En el interior de la célula la ferritina formada es objeto de la
acción de agentes reductores que la disgregan en apoferritina y hierro ferroso
Fe 2+, el cual sale de la mucosa al plasma.
TRANSPORTE DE HIERRO
El hierro ferroso Fe 2+ proveniente del intestino es oxidado en el plasma y
convertido en hierro férrico Fe 3+ gracias a la a acción del oxígeno y de una
proteína que contiene cobre, la ceruloplasmina. Convertido en hierro férrico Fe 3+ se une a la proteína transferrina o siderofilina, glicoproteína plasmática que lo
trasporta a la medula ósea donde queda en disponibilidad para la formación de
nuevos glóbulos rojos.
La siderofilina en una B2 – globulina con un peso molecular de 90.000 y que
capta dos átomos de hierro por molécula de proteína. Esto equivale a unos 3
mg de hierro en todo el organismo o un promedio de 100 microorganismos por
100 ml. De suero (100 a 140 microorganismos para los hombres y de 90 a 120
para las mujeres)
La concentración de hierro plasmático disminuye en las anemias por deficiencia
de hierro son la ferritina y la hemosiderina, forma coloidal de óxido férrico
reconocible en preparaciones histológicas. En estado normal hay más ferritina
que hemosiderina pero cuando aumenta la cantidad de hierro absorbido la
hemosiderina puede acumularse en el hígado.
DISTRIBUCIÓN DE HIERRO EN EL ORGANISMO
En condiciones normales, un hombre adulto tiene entre 3 y 4 g. de hierro de los
cuales la mayor parte está formado por compuestos de porfirina con hierro.
Cerca del 80 por ciento está en la hemoglobina de la sangre, 3 a 5 por ciento
en la mioglobina y pequeñas proporciones, menores de 1 por ciento, en las
enzimas que contienen grupos hem, como los citocromos, la citocromo
oxidasa, etc.
La cifra restante 15 por ciento se encuentra en la ferritina y la hemosiderina.
ALTERACIONES PATOLÓGICAS EN RELACIÓN CON LOS ERITROCITOS
Se considerarán brevemente las debidas a una disminución en los glóbulos
rojos o la cantidad de hemoglobina presentes en ellos.
Desde el punto de vista del metabolismo del hierro, la anemia más
característica es la debida a deficiencia de este elemento. En muchas personas
es muy precario el estado de equilibrio entre el acopio y los requerimientos de
hierro; tal situación es rara en el hombre adulto, pero en los niños, los
adolescentes o las mujeres en época genital, cuando aumentan los
requerimientos, se pueden presentar trastornos por baja ingestión o absorción
deficiente. En la anemia por deficiencia de hierro se observan glóbulos
pequeños y deformados con cantidades menores de hemoglobina que lo
normal. Es posible que parte de la sintomatología, sobre todo las
deformaciones de las uñas y la atrofia de las mucosas, se deba a la falta de
hierro para la síntesis de las enzimas respiratorias, como los citocromos o la
citocromo oxidasa. La causa más frecuente de anemia por falta de hierro es la
hemorragia crónica.
ANEMIAS POR DESTRUCCIÓN EXCESIVA DE GLÓBULOS ROJOS
En las enfermedades hemolíticas ocurre una destrucción prematura de los
glóbulos rojos, sea por un defecto inherente del glóbulo rojo o por un factor
extraño a él. En estos casos la supervivencia de los glóbulos rojos es muy baja,
a menudo de 15 días en vez de los 12º del caso normal. La medula ósea, en un
intento para compensar la pérdida excesiva de glóbulos rojos, forma, en
ocasiones, hasta 10 veces más glóbulos rojos que lo normal.
La hemólisis provoca ictericia por aumento en la producción de bilirrubina y de
los pigmentos derivados del anillo porfirínico de la hemoglobina. Cuando los
glóbulos rojos se hemolizan ocasionan la liberación de hemoglobina que se
llega a conocer en el plasma en forma libre.
ANEMIA MACROCÍTICAS
Existen anemias con la característica común de la hiperplasia megaloblástica
(glóbulos rojos y sus precursores de mayor tamaño que el normal) de la medula
ósea y que, además, responden al tratamiento con levadura, ácido fólico,
vitamina B12 y sustancias conexas.
Estas anemias se denominan macrocíticas megaloblásticas y entre ellas
destacan la anemia perniciosa y las nutricionales.
La falta de secreción de jugo gástrico es un factor importante en la producción
de la anemia perniciosa, y precede por muchos años a la anemia.
Normalmente en el jugo gástrico existe un “factor intrínseco” que actúa sobre
un “factor extrínseco” derivado de los alimentos, para formar una sustancia que
se almacena en el hígado y provoca la hemopoyesis normal. La vitamina B12,
con su gran actividad hemopoyética, se ha identificado con el factor
“extrínseco” o antianemia perniciosa. La carencia de alguno de estos factores
produce la aparición del cuadro de la anemia, la cual se corrige al suplir la
deficiencia.
En las anemias macrocíticas megaloblásticas de tipo nutricional, las
deficiencias dietéticas son más importantes que la falta del factor “intrínseco”
del caso de la anemia perniciosa. La distribución de estas anemias en las
zonas tropicales es característica; se presentan sobre todo en mujeres
embarazadas y evolucionan con alteraciones de las mucosas bucales, diarrea y
edema, pareciéndose clínicamente a la anemia perniciosa. Diversos casos de
desnutrición en pelagrosos o en pacientes con esteatorreas idiopáticas con
frecuencia muestran manifestaciones de anemia macrocíticas nutricionales.
Experimentalmente se ha observado que cualquier tipo de deficiencia-
aminoácidos, hierro, vitamina B12, ácido fólico, etc.- provoca una hemopoyesis
defectuosa que puede terminar en anemia macrocítica.