86
FIZIOLOGIA ELEMENTELOR FIGURATE ANUL I MG - 2012
FIZIOLOGIAELEMENTELOR FIGURATE
ANUL I MG - 2012
HEMATOPOIEZAHEMATOPOIEZADefiniţieDefiniţie
= procesul de formare al elementelor figurate ale sângelui:
• proliferarea• diferenţierea • trecerea în circulaţie
- cuprinde:• eritropoieza = formarea eritrocitelor• leucopoieza = formarea leucocitelor• trombocitopoieza = formarea trombocitelor
HEMATOPOIEZAHEMATOPOIEZASediuSediu
Măduva roşie hematogenăMăduva roşie hematogenă - celule stem hematopoietice (30-70%)- stromă reticulo-vasculară (celule
stromale, ţesut adipos, fibrocite, ţesut conjunctiv extracelular, sinusoide vasculare).
Figure 16-5c: Bone marrow
1. Celula stem pluripotentă (CSP)/ CS Hematopoetică (CSH)= celula de origine a tuturor liniilor sanguine- are capacitate de autoregenerare şi diferenţiere
2. Celule progenitoare hematopoietice/ CSH multipotente- iau naştere din CSP- au capacitate - limitată de autogenerare - mai restânsă de diferenţiere
- celule progenitoare mieloidemieloide: Eritrocite Leucocite (N, Eo, B, Mo) Trombocite
- celule progenitoare limfoidelimfoide: Limfocite B şi T
3. Celule ale seriilor sanguine - în diverse stadii de maturaţie
Celule hematopoieticeCelule hematopoietice
HEMATOPOIEZAHEMATOPOIEZA
FIZIOLOGIA SERIEI FIZIOLOGIA SERIEI ERITROCITAREERITROCITARE
= totalitatea elementelor masei eritrocitare (CSP eritrocit îmbătrânit, eliminat din circulaţie).
= 99% din masa elementelor figurate (1% = L, T).- constituit din 3 mari subsisteme:1. Subsistemul de generare= elementele imature de la nivelul MRH (CSP, proeritroblaşti, eritroblaşti, reticulocite) 5 – 7 zile2. Subsistemul circulant= elementele din torentul sanguin: E mature şi un nr.
de reticulocite (5-15‰) 100-120 zile3. Subsistemul de distrugere al E îmbătrânite,
modificate morfofuncţional - prin fagocitoză şi apoi hemoliză în SRE din
splină, ficat şi MRH.
ERITRONERITRON
ERITROPOIEZAERITROPOIEZA
1. înainte de naştere1. înainte de naştere
LOCALIZARE Eritrocite, Hb
embrion de câteva săptămâni: în celulele sacului vitelin
în lunile II-III de viaţă fetală: diferenţiere în cordoanele Wolf şi Pander primele insule de ţesut sanguin
în lunile III-VI de viaţă fetală: ficatul şi splina devin organe hematopoietice
în lunile VI-IX: dezvoltarea măduvei osoase, prezentă în toate oasele (în luna IX dispare hematopoieza hepato-splenică).
E primitive
E nucleate,Hb embrionară
E nucleate,Hb fetală
E anucleateHb fetală
ERITROPOIEZAERITROPOIEZA
2. după naştere2. după naştere
imediat postnatal: măduva hematogenă în toate oasele
treptat, măduva hematogenă se restrânge: - până la 18 ani: în epifizele proximale humerus, femur şi tibie, oase scurte şi plate. - la adult: în oasele scurte şi plate (coxale, stern, corpurile vertebrelor, oasele late ale craniului).
În celelalte oase: măduvă galbenă nehematogenă (ţesut adipos).
ERITROPOIEZAERITROPOIEZAEtapele eritropoiezeiEtapele eritropoiezei1. multiplicare şi maturarea
precursorilor eritrocitari Burst forming unit – erythroid
(BFU-E), Colony forming unit – erythroid (CFU-E), proeritroblast, eritroblaşti)
2. expulzia nucleului (eritroblast oxifil reticulocit)
3. eritrodiabaza (trecerea din măduvă în circulaţie).
Tipuri celulare de evoluţie
Caracteristici generale
Aspecte morfo-
funcţionale
1. CSP (celula stem pluripotentă)
- au receptori pt. eritropoietină- au capacitate de proliferare şi diferenţiere
celule nucleate
2. BFU-E(Burst Forming Unit-E=celule formatoare de colonii eritroide "de tip exploziv")
3. CFU-E(Colony Forming Unit-E=celula formatoare de colonii eritroide)
ERITROPOIEZAERITROPOIEZAEtapeEtape
Tipuri celulare de evoluţie
Caracteristici generale Aspecte morfo-
funcţionale
4. Proeritroblast= celula cap de serie a seriei roşii
- au receptori pentru eritropoietină- au capacitate de proliferare şi diferenţiere - sintetizează Hb şi enzime
celulă nucleată
5. Eritroblast bazofil
6. Eritroblast policromatofil
7. Eritroblast oxifil (normoblast)
- capacitate de proliferare- sinteză de Hb şi enzime- evoluează spre reticulocit
celulă cu nucleu mic
ERITROPOIEZAERITROPOIEZAEtapeEtape
ERITROPOIEZAERITROPOIEZAEtapeEtape
Tipuri celulare de
evoluţie
Caracteristici generale Aspecte morfo-
funcţionale
8. Reticulocit - nu are capacitate de proliferare- trece în sânge prin eritrodiabază după 1-2 zile- în sânge (5-15‰) se maturează în splină, care extrage resturile de mitocondrii şi ribozomi- sintetizează Hb şi enzime până la pierderea ribozomilor şi mitocondriilor
celulă anucleată cu resturi de ribozomi şi mitocondrii
9. Eritrocit matur
- nu are capacitate de proliferare- nu sintetizează Hb, enzime- durată de viaţă = 100-120 zile
celulă anucleată, fără ribozomi, fără mitocondrii
ERITROPOIEZAERITROPOIEZAMMaturarea eritrociteloraturarea eritrocitelor::
reducerea dimensiunii creşterea volumului citoplasmatic + mai puţin
bazofilă, reducerea dimensiunii nucleului expulzia lui.
Durata de evoluţie CSP - reticulocit = 5 - 7 zile.Producţia eritrocite/zi = Distrugere eritrocite/zi = 25 ml
= 50 ml sânge.
ERITROPOIEZAERITROPOIEZASubstanţe necesare eritropoiezeiSubstanţe necesare eritropoiezei
Proteine b. Minerale: fier, cupru, cobalt,
zinc c. Vitamine: B12, acid folic, B6, C
MINERALE FierulFierul
Fierul din organism = 4 g 3 compartimente:
1. Compartimentul sanguin (65%):- în E sub formă de Hb- în plasmă combinat apotransferina, formează transferina
(60-150 microg/dl), forma de transport
2. Compartiment de depozit (30%)- în splină, ficat, măduvă hematogenă - 2 forme: - feritina, compus hidrosolubil, eliberează uşor Fe 3+; - hemosiderina = feritină parţial degradată; conţine fier greu
mobilizabil.
3. Compartimentul tisular (5%)- în muşchi, sub formă de mioglobină (4%)- în structura enzime (citocromi, peroxidaze etc.)(1%)
Necesarul de fierNecesarul de fier = 1 mg/zi, asigurat de aportul alimentar N; - necesar în sarcină, cicluri menstruale
Aportul de fierAportul de fier- Din dietă normală = 10 mg/zi (se abs. 5 -
10%)- Din fierul rezultat din hemoliza normală.
Pierderile fierPierderile fier (prin păr, piele, urină, scaun) = 1 mg/zi
MINERALE FierulFierul
Figure 16-8: Iron metabolism
Apotransferina – beta globulină hepatică secretată în bilă în intestin leagă ionii feroşi liberi (Fe 2+) si compuşii cu fier (Hb, mioglobina din alimente) transferina
Transferina se leaga de R m. enterocitului, este absorbita prin pinocitoza, eliberata la polul vascular transferina plasmatica Fe eliberat usor la tesuturi
Utilizare Utilizare Majoritatea celulelor, inclusiv precursorii
eritrocitari din MH (normoblaştii) au receptori pentru transferină.
Depozite de fier din organism = ficat, splină şi MH (cel. SRE)
Carenţa de fier anemie feriprivă microcitară hipocromă (E, Ht, Hb, DEM, VEM, IC )
MINERALE FierulFierul
ALTE MINERALE
Minerale Roluri
Cupru Cupru -- intră în structura sistemelor enzimatice care asigură fixarea fierului în Hb rol în sinteza Hb.- carenţa de Cu anemie hipocromă.
CobaltCobalt intră în structura intră în structura VitVit B12, absolut B12, absolut necesară eritropoiezeinecesară eritropoiezei
ZincZinc intră în compoziţie sintră în compoziţie s. . enzimatice enzimatice necesare eritropoiezeinecesare eritropoiezei
VITAMINEVITAMINEVitamina B12Vitamina B12
= vit. hidrosolubilă sintetizată exclusiv de microorganisme - principala sursă: alimentele de origine animală.
Necesar = 2-5 g/ziAport – exclusiv alimentar (dietă normală=5-30 g/zi - se abs. 1-5 g/zi).
Absorbţia - condiţionată de prezenţa factorului intrinsec al lui Castle (FI) = glicoproteină sintetizată de celulele parietale gastrice
• STOMAC: fixare vitamina B12 de FI
complex• INTESTIN (ileon terminal):
Complexul vit. B12 - FI se fixează pe receptori specifici absorbţie
- FI este reciclat- Vitamina B12 se leagă de
transcobalamina II trece în circulaţie transport în MH şi ficat
Concentraţia serică normală = 200-900 pg/ml.
Roluri în reglarea eritropoiezei:· induce sinteza de ARN şi ADN· activează formarea, creşterea şi maturarea E· participă la transformarea ac. folic în ac.
tetrahidrofolic = forma activă a ac. folic.
Deficitul de vitamina B12Deficitul de vitamina B12 - gastrite atrofice, rezecţie gastrică (prin deficit
de FI)- afecţiuni ale ileonului terminal (cu ↓ absorbţiei)- parazitoze (captare B12 de către parazit).
anemie macrocitară hipercromă (pernicioasă sau Biermer) (E, Ht, Hb , DEM, VEM şi IC).
VITAMINEVITAMINEVitamina B12Vitamina B12
Eritrocite normale
MacrocitozăHipercromie
Anemie pernicioasă(prin deficit de vit. B12)
MicrocitozăHipocromie Anemie feriprivă(deficit de Fe)
ACID FOLIC (necesar 100 MICROG/ZI)
Forma activă: acid tetrahidrofolic (FH4) - - sinteza purinelor şi pirimidinelor necesare formării ADN, ARsinteza purinelor şi pirimidinelor necesare formării ADN, ARNN - - stimularea proliferării, diferenţierii şi maturării E.stimularea proliferării, diferenţierii şi maturării E.
VITAMINA B6 (necesar 3-5 mg/zi)- - indispensabilă pentru sinteza indispensabilă pentru sinteza Hb Hb - favorizează- favorizează abs abs.. intestinală a vit intestinală a vit.. B12. B12.
Vitamina E (tocoferol)(20 mg/zi) - factor antioxidant (previne oxidarea vit. C) - menţine fierul în forma Fe2+ favorizează abs. intestinală.
Vitamina C (ac. ascorbic)(50-75 mg/zi)- reduce Fe3+ în Fe2 favorizează abs. intestinală- transformarea ac. folic în ac. tetrahidrofolic (FH4)- agent reducător al methemoglobinei
ALTE VITAMINEALTE VITAMINE
VITAMINE ŞI VITAMINE ŞI MINERALE MINERALE NECESARE ERITROPOIEZEINECESARE ERITROPOIEZEI
Vitamina Rol Consecinţele carenţei
Vitamina B12 Sinteză ADN Anemie macrocitară
Acid folic Sinteză ADN şi ARN
Anemie macrocitară
Vitamina C(acid ascorbic) Metabolism Fe Anemie
Vitamina E(tocoferol)
Acţiune antioxidantă
Fragilitate membranară
Fier Sinteza Hb Anemie microcitară
Reglarea eritropoiezeiEritropoietina
1. 1. EritropoietinaEritropoietina= GP sintetizată de rinichi (90%)- producţia depinde de concentraţia tisulară a O2: hipoxia - ef. stimulator
hiperoxia – ef. inhibitor - senzorul pentru O2
- formă activă (dioxi), în caz de hipoxie eritropoietina - formă inactivă (oxi), în caz de hiperoxie eritropoietina
Efecte: creşte masa eritrocitelor circulante prin:
- stimularea proliferării CFUE
- stimularea diferenţierii precursorilor eritrocitari şi scurtarea timpului de maturare - favorizarea încărcării cu Hb reticulocitelor E mature- activarea eritrodiabazei
Mecanism: legare de R. membranar de tip tirozinkinazic,localizat pe membrana precursorilor eritrocitari.
Factori care influenţează sinteza de eritropoietină:• capacitatea de transport a O2 la ţesuturi:
Ex. transport oxigen (ex. anemie, irigaţiei tisulare, v. sanguin) eritropoieza prin mecanism de feedback
• hormoni:· cu efect inhibitor: estrogenii· cu efect stimulator: androgenii,
catecolaminele, glucocorticoizii, hormonul de creştere (STH), hormonii tiroidieni
Reglarea eritropoiezeiEritropoietina
Factorul celulei stem (SCF) = citokină care stimulează CSP şi induce diferenţierea,
proliferarea şi maturarea precursorilor eritrocitari.
Factorul de stimulare a coloniilor de granulocite şi macrofage (GM-CSF)
= citokină care stimulează CSP şi induce diferenţierea, proliferarea şi maturarea de granulocite şi macrofage, dar şi a precursorilor eritrocitari.
Interleukina-3 (IL-3) - stimulează CSP, inducând diferenţierea, proliferarea
şi maturarea precursorilor eritrocitari.
Reglarea eritropoiezeiAlţi factori
CINETICA CINETICA
ERITROCITELOR ERITROCITELOR
1. Formarea eritrocitelor (eritropoieza)2. Perioada de eritrocit circulant funcţional= 100-120 zile 1. străbat zilnic 1-1,5 km2. îşi modifică forma la trecerea prin capilare (fusiforme) 3. se deplasează în fişicuri4. stagnează în vasele sanguine sinuoase (ex. circ. splenică)
5. transportă gazele respiratorii, O2 şi CO2
6. participă la menţinerea constantă a pH-ului sanguin (prin sistemul tampon al hemoglobinaţilor)
7. sunt influenţate de factori extraeritrocitari (pH, substanţe toxice), care le pot modifica morfo-funcţional (ex. acidoza/alcaloza determină / volumului E).
Solicitările mecanice şi chimiceSolicitările mecanice şi chimice epuizare energetică şi enzimatică E senescent, rigid, lipsit de plasticitate E este îndepărtat din circulaţie, prin eritrofagocitoză.
Normal, sediile principale ale hemolizeiNormal, sediile principale ale hemolizei sunt:•Splina - cu caracteristici funcţionale care accentuează sechestrarea E (sinusoide mai înguste decât în alte zone).•Ficatul (debitul sanguin - de 6 ori mai decât la nivelul splinei).
3. Distrugerea eritrocitelor (hemoliza fiziologică)
Catabolismul hemoglobineiCatabolismul hemoglobineiLa adult: degradare Hb = 6-7 g/zi Globina - reutilizată ca sursă de AA în procese metabolice Hemul - degradat în mai multe etape bilirubină (B) + Fe
1. Desfacerea inelului de protoporfirină biliverdină2. Reducerea biliverdinei B indirectă/neconjugată (BI) -
transportată în sânge legată de albumine3. BI este conjugată la nivel hepatic (după detaşarea de
albumine) cu acid glicuronic B directă/conjugată (BD) 4. BD este eliminată prin bilă în căile biliare. 5. La nivelul intestinului gros: sub acţiunea enzimelor
reducătoare ale florei microbiene: BD urobilinogen(Ubg)6. Majoritatea Ubg este oxidat stercobilinogen şi stercobilină
se elimină prin materiile fecale. 7. O fracţiune din Ubg se abs.la nivel intestinal v. portă -
ficat reexcretat în bilă (ciclul entero-hepatic). 8. O cant. de Ubg din sânge scapă ciclului entero-hepatic
este excretat de rinichi ca urobilină (1%).
Normal:Normal: Bilirubina (directă şi indirectă) = 0,4 -1mg%.
PatologicPatologic:: hiperbilirubinemie
Clinic: B trece din sânge în ţesuturi colorarea în galben a tegumentelor şi mucoaselor
- se întâlneşte în caz de: hemoliză excesivă (icter hemolitic) obstacol în calea scurgerii bilei în intestin (icter mecanic) hepatocitoliză (icter hepatic).
STRUCTURA STRUCTURA MORFOFUNCŢIONALA A MORFOFUNCŢIONALA A ERITROCITULUIERITROCITULUI
1. Caracteristici morfo-funcţionale1. Caracteristici morfo-funcţionale
1. Numărul de eritrocite= 4–5,5 mil/mm3 - bărbaţi = 4,9 0,7 mil/mm3;- femei = 4,3 0,6 mil/mm3.2. Forma eritrocitului- disc biconcav, cu marginile rotunjite- asigură suprafaţa mare la volum 3. Dimensiunile eritrocitelor- DEM = 6,8 – 7,7m;- GEM = 1,7 – 2,5 (2) m; (în centru - cu 1 m < decât periferic)4. Culoarea eritrocitelor- dată de Hb eritrocitară- eritrocitul normal colorat = normocrom.
VARIAŢII
De număr numărului de eritrocite = anemie numărului de eritrocite = poliglobulie
De formă ovale = ovalocitecu forme negeometrice, bizare = poikilociteeritrocite sferice = sferociteîn seceră = drepanocitecu excrescenţe = acantocite
De dimensiuni
= microcite 9m (10-12) = macrocite (megalocite) şi grosime = platicite
De culoare palide, slab colorate = hipocromeintens colorate = hipercromeE normo-, hipo-, hipercrome = anizocromie
Sferocitoza ereditară
c
e
2. 2. Constante şi indici eritrocitariConstante şi indici eritrocitari
1.directe (măsurabile): Nr. de eritrocite (E) = 4,90,7 mil/mm3;
4,30,6 mil/mm3
Concentraţia de hemoglobină (Hb) = 15,12 g% la B; 13,12 g% la
F Ht / raportul eritro-plasmatic (Ht) = 457% la B;
425% la F; DEM = 6,8-7,7 m
2. indirecte (apreciate prin calcul) VEM = 80-94 fl GEM = 1,7-2,5 m HEM = 28-33 pg CHEM = 32-36 g Hb/dl masă eritr. IC/VG = 0,9-1,1
1. Plasticitate = proprietatea E mature de a îşi modifica
forma la trecerea prin capilare cu < E
2. Plachetarea = prop. E de a se deplasa în fişicuri la nivelul capilarelor.
3. Rezistenţa globulară = rezistenţa E la solicitări mecanice, chimice, biol.Uzual se testeaza RG în soluţii cu hipotonicitate progresiv crescândă.
Normal: RG min. (hemoliză incipientă) = 0,40-0,44 g% NaCl, RG max. (hemoliză totală) = 0,32- 0,28 g% NaCl.
3. Proprietatile eritrocitelor3. Proprietatile eritrocitelor
DHAG e-m#328
Plasticitatea E
Plachetarea E
Normale
Fragile
Rezistenta globulara
4. Sedimentarea = proprietatea E lăsate în repaus de a sedimenta în virtutea gravitaţiei (recoltare pe anticoagulant) - Normal:
VSH = 1-10 mm/h la femei; 2-13 mm/h la bărbaţi 0,5 - 1 mm/h la nou-născut.
5. Scintilaţia = proprietatea E de a reflecta razele de lumină
3. Proprietatile eritrocitelor3. Proprietatile eritrocitelor
Membrana eritrocitarăMembrana eritrocitară - particularităţi: - Ag de suprafaţă şi receptori membranari- strat mijlociu lipidic foarte mobil asigură plasticitatea- strat intern - asigură rezistenţa, forma E
CompoziţieCompoziţie:: 60% apă 33-35% Hb 5-7% alte substanţe:
2% enzime (cu rol în ciclul glicolitic, şuntul pentozo-fosfaţilor, enzime de apărare împotriva acţiunilor
oxidative) pompe ionice (pompa Na+-K+, pompa de Ca+) schimbător Cl-/HCO3
-
4. Structura eritrocitelor4. Structura eritrocitelor
STRUCTURA MEMBRANEI ERITROCITARESTRUCTURA MEMBRANEI ERITROCITARE
= element esenţial pentru realizarea fc. respiratorii a E = 95% din proteinele solubile ale E
- Sinteză: în cel. tinere nucleate ale seriei roşii din MRH: eritroblast bazofil, policromatofil, oxifil si în reticulocit.
A. Structura Hb= cromoproteină porfirinică care conţine fier, formată din:4 molecule de hem (fiecare cu 1 atom de Fe2+ , leagă O2, CO2) 4 catene polipeptidice (globine).
Hemul = partea fiziologic activă = fero-protoporfirină IX: atomul de Fe în centrul ineluluiporfirinic; - fierul heminic = Fe 2+
Globina = tetramer din 4 lanţuri pp., două câte două identice.- fiecare lanţ pp are ataşată o grupare hem la ext. moleculei
Fiziologia hemoglobinei
Hb embrionare - sintetizate din săptămâna a 3-a de viaţă embrionară - există 3 Hb embrionare (Hb Gower 1, 2 şi Hb Portland)
Hb fetală (HbF) - înlocuieşte Hb embrionare din luna a 3-a de gestaţie= principala Hb din cursul dezvoltării fetale (22)- la naştere = 70-80% din totalul Hb, apoi sinteza rapid
Hb de tip adult- sinteza începe din perioada fetală, după naştere înlocuiesc
rapid HbF- la adultul normal există: 97-98% HbA1 (22)
2-3% HbA2 (22) sub 1% HbF (22)
Hemoglobinele fiziologice
- peste 150 variante de Hb patologice, rezultate prin: substituirea unuia/mai multor AA din lanţurile globinice lipsa unuia sau mai multor AA.
Anomaliile structurale ale moleculei de Hb modificarea proprietăţilor fiz.-ch. şi funcţionale ale Hb.
Ex: înlocuirea restului glutamil cu un rest valil în poziţia 6 a lanţului din molecula de HbA1 hemoglobina S. Clinic: eritrocite în formă de seceră şi predispoziţie la hemoliză (anemie falciformă sau drepanocitoză).
Hemoglobine patologiceHemoglobine patologice
Hemoglobine patologice - Hemoglobine patologice - DrepanocitozDrepanocitozaa
1 2 3 4 5 6 7 146
1 2 3 4 5 6 7 146
(a) Normal erythrocyte has normal hemoglobin amino acid sequence in the beta chain.
(b) Sickled erythrocyte results from a single amino acid change in the beta chain of hemoglobin.
Funcţia hemoglobinei Transportul O2 cu formare de oxihemoglobină (HbO2) Transportul CO2 cu formare carbhemoglobină (HbCO2)
Alţi derivaţi hemoglobinici1. Carboxihemoglobina (HbCO): din legarea CO la Hb.
- CO se leagă reversibil de fierul din Hb, la locul de legare al O2 nu transportă O2.
2. Methemoglobina (MetHb) - conţine Fe3+ în loc de Fe2+
- datorită Fe3+, MetHb nu poate fixa O2
- normal, există sub 2% MetHb, rezultată ca urmare a oxidării Hb. - este redusă de sist. methemoglobin-reductazice eritrocitare- patologic: MetHb în intoxicaţia cu nitriţi.
3. Sulfhemoglobina (HbS) - nu permite transportul O2- se poate forma în: tulburări digestive cu constipaţie şi
producere de hidrogen sulfurat
METABOLISMUL ERITROCITARMETABOLISMUL ERITROCITAR
- cantitatea de energie necesară E este f. redusă, pentru:- desfăşurarea normală a funcţiilor eritrocitare, - funcţionarea pompei Na+-K+ - conservarea formei de disc biconcav.
- rezultă din metabolizarea glucozei - E nu are rezerve de glicogen depinde de glucoza din mediul
ambiant.În eritrocit, degradarea glucozei se realizează:· 90-95% prin glicoliza anaeroba (Embden-Mayerhof)· 5-10% prin şuntul pentozelor.
1. Metabolismul glucozei
Calea Embden-Mayerhof (glicoliza anerobă)
1. fosforilarea glucozei glucozo-6 fosfat (G-6 P)
2. transformarea G-6 P fructozo-6 P fructozo1,6 diP
3. fructozo-1,6 difosfat clivat G-3 P + DHAP (dihidroxiacetonfosfat)
4. G-3 P 1,3-DPG piruvat lactat difuzează în afara E, metabolizat în ţesuturi.
• În această cale se obţine reducerea NAD la NADH, în trecerea de la 3-P-gliceraldehidă la 1,3-DPG
Particularitate a glicolizei E:Ciclul Rappaport-Luebering (sau ciclul 2,3-DPG)
- sub acţiunea 1,3-DPG-mutazei: 1,3-DPG 2,3-DPG (ireversibil)
- 2,3-DPG este hidrolizat de 2,3-DPG-fosfataza: 3-PG piruvat
lactat
Rol: 2,3-DPG afinitatea Hb pentru O2 elib. a O2 la ţesuturi
Calea Embden-Mayerhof (glicoliza anerobă)
Importanţa căii glicolitice1. formarea a 2 molecule de
ATP/1 mol de glucoză, în două trepte:(1) 1,3-DPG 3-PG; (2) acid fosfoenol-piruvic acid piruvic
2. formarea de NADH (folosit de sist. methemoglobin reductazic)
3. formarea 2,3-DPG (care favorizează cedarea O2 la ţesuturi).
Calea Embden-Mayerhof (glicoliza anerobă)
1. conversia glucozei-6 fosfat în ribuloză-5 fosfat (cu formarea a 2 molecule de NADPH2)
2. clivarea ribulozei-5 fosfat în 3 fosfogliceraldehidă şi fructoză 1,6 fosfat
Şuntul pentozelor - etape
Importanţa şuntului pentozelor
1. formarea NADPH, codehidrogenaza II redusă, (2 NADPH/pentru 1 mol glucoză) utilizată de sistemul methemoglobin-reductazic, pt. menţinerea Fe ++ hemoglobinei în formă redusă, funcţională.
2. formare de pentozofosfat care este antrenat în calea glicolizei anaerobe, contribuind la generarea de ATP
- se formează din metabolismul G - ciclul Rappaport-Luebering
Rolul 2,3-DPG- scade afinitatea pentru O2 a Hb cedarea O2 la ţesuturi. - mecanism: se fixeaza echimolecular pe lanţurile beta ale HbA (22) modificări conformaţionale, cu eliberarea O2 de pe HbO2. - deplasează CDO la dreapta, mărind eliberarea O2 la nivel tisular.
Obs: La făt - E conţin Hb fetală (HbF, 22) 2,3-DPG nu influenţează eliberarea O2 la ţesuturi
Variaţii ale producţiei intraeritrocitare de 2,3-DPG Factori stimulatori Factori inhibitori
Intensificarea glicolizei:(alcaloza, efort fizic, hipoxie cr., hipertiroidism)
Reducerea glicolizei(acidoza)Perturbarea C.RapaportConservarea sg
Fiziologia 2,3 DPG
Fiziologia sistemelor reducătoare eritrocitare
Forma funcţională a hemoglobinei este cu Fe2+
Procesele de oxidaţie transformă fierul în Fe3+ => forma oxidată a Hb, methemoglobina (Hb-OH), improprie homeostaziei oxigenului.
Oxidarea Hb trecerea Fe2+ în Fe3+ formare MetHb
Normal: sub 2% MetHb (deoarece este redusă pe cale enz. + neenz.)Patologic: MetHb culoare brună a sângelui - MetHb > 15%: cianoza (cul. albastră tegumente)- în: intoxicaţia cu nitriţi, nitraţi, adm. medicam. oxidante (nitroglicerină)
Sistemele reducătoare eritrocitare sunt:1. Sistemul methemoglobin reductazic2. Glutationul redus3. Albastrul de metilen4. Vitamina C
Fiziologia sistemelor reducătoare eritrocitare
1.1. Sistemul methemoglobin reductazic Sistemul methemoglobin reductazica. Methemoglobin reductaza-NAD dependentă sau
diaforaza 1– rol major- foloseşte NADH din glicoliza anaerobă pentru
reducerea Fe3+ al MetHb la Fe2+
- în deficienţă ereditară => methemoglobinemieb. Methemoglobin reductaza-NADP dependentă sau
diaforaza 2 - rol sec.- utilizează NADPH rezultat din şuntul pentozelor pentru
reducerea Fe3+ al MetHb la Fe2+
Fiziologia sistemelor reducătoare eritrocitare
NADH2 NAD
MetHb (Fe3+) Hb (Fe2+)
NADPH2 NADP
MetHb (Fe3+) Hb (Fe2+)
2. Glutationul redus (GSH)- se produce în E din glutamat+glicină+cisteină (cu consum
ATP), sub acţiunea glutationsintetazei.- GSH este oxidat de glutation-peroxidază, ce transferă H unei
molecule de H2O => H2O2 ce se descompune rapid sub actiunea catalazei eritrocitare.
- este regenerat de către glutation reductaza NADPH-dep.
Formele oxidată (G-SS-G)/redusă (GSH) = sistem redox (75%/25%)
Pentru a menţine protecţia împotriva unei agresiuni oxidante, nivelurile de GSH sunt menţinute datorită enzimei glutation reductaza (GSSG - R) ce are coenzimă NADPH generat în şuntul pentozelor, ce transformă: glutationul oxidat (GSSG) glutation redus (GSH).
Fiziologia sistemelor reducătoare eritrocitare
Glutationul redus: principalul transportor al gruparilor SH (sulfhidril) libere.
Datorita marii reactivitati a gruparii –SH (capacitate de a ceda o pereche de electroni => combinatii electrovalente sau covalente, reversibile sau ireversibile), glutionul este implicat in foarte multe reactii si procese.
Gruparile SH din structura glutationului sau cisteinei sunt prima "tinta" a radicalilor liberi :2GSH +2R* ----------------> GSSG +2RH*
Rol: protejează de oxigen SH-enzimele, membrana eritrocitară, Hb (care conţine 6 grupări sulfhidril, - SH).
Fiziologia sistemelor reducătoare eritrocitare
3. Alţi agenţi reducători ai MetHb: în methemoglobinemii, cu hipoxie tisulară (în cazuri
severe survine moartea), se administrează agenţi reducători:
Vitamina C (acidul ascorbic )- administrată iv. sau oral, reduce MetHb pe cale
neenzimatică Albastrul de metilen- administrat iv- se transformă prin oxidare în leucoderivat (acţionează
enzimatic prin activarea methemoglobin-reductazei NADPH dependentă).
- în intoxicaţiile cu agenţi oxidanţi (nitriţi, cloratul de K, hipermanganat de K, medicamente oxidante), methemoglobina creşte deoarece este depăşită capacitatea enzimatică reducătoare.
La nivelul plămânilor au loc: La nivelul ţesuturilor au loc:
- fixarea O2 pe Hb
- eliberarea CO2 din HbCO2
- fixarea H+ - eliberarea 2,3-DPG.
- eliberarea O2 de pe HbO2
- captarea de către Hb a protonilor- fixarea CO2 carbamaţi
- fixarea 2,3-DPG.
Funcţiile eritrocitelorFuncţiile eritrocitelor 1. Funcţia de transport a O2 şi CO2
1.1. Transportul O1.1. Transportul O22
• dizolvat fizic în plasmă (1%); proporţional cu PO2
• combinat cu Hb (99%).Reacţia Hb cu O2 : fiecare atom de Fe2+ al grupărilor hem poate fixa o moleculă de O2, fără modificarea valenţei Fe2+ oxigenareFixarea şi eliberarea O2 de pe Hb are loc succesiv, cu viteză progresiv crescândă.Cedarea O2 poate fi reprezentată de CDO, ce reprezintă relaţia dintre PaO2 şi saturaţia în oxigen a hemoglobinei SaO2 (%).
Hb intraeritrocitara: CDO are formă de S italic, cu
următorii parametrii:- saturaţie 50% la PO2 26,6 mmHg- saturaţie 75% la PO2 40 mmHg- saturaţie 97% la PO2 95 mmHg- saturaţie 100% la PO2100 mmHg
Scăderi mici ale PO2 la nivel tisular => eliberări ↑ de O2, demonstrând ca doar Hb intraeritrocitară este propice transportului de O2 la ţesuturi.
Afinitatea Hb pentru O2 este exprimată prin P50 , adică pO2 necesară pentru saturaţia Hb cu O2 în proporţie de 50%; VN: 26,6 mmHg.
Creşterea P50 deplasarea CDO la dreapta; arată că afinitatea Hb faţă de O2 scade (Hb leagă mai greu O2 si îl pierde mai uşor).
Scăderea P50 deplasarea CDO la stânga (Hb leagă mai uşor O2 şi îl pierde mai greu).
Factori care crescFactori care cresc
afinitatea afinitatea Hb Hb pentru Opentru O22
Factori care Factori care diminuă diminuă afinitatea afinitatea Hb Hb pentru Opentru O22
determina intensificarea fixării O2 deplasarea spre stânga a curbei de disociere a oxihemoglobinei.
favorizează eliberarea oxigenului la nivelul ţesuturilor deplasarea spre dreapta a curbei de disociere a oxihemoglobinei.
[H+](pH), [CO2],
[2,3 DPG], temperaturii, HbF
[H+] ( pH), [CO2],
[2,3 DPG], temperaturii, HbA
Factorii care influenţează afinitatea Hb pentru O2
1.2. Transportul CO2
1. Forma dizolvată fizic a CO2 (5%)(5%)= partea difuzibilă - determină sensul şi mărimea difuziunii, fixarea sub formă de carbamat/bicarbonat 2. Forma combinată cu proteinele plasmatice şi
hemoglobina (4,5%).(4,5%). CO2 fixat de grupările aminice ale:
- proteinelor plasmatice carbamaţi - Hb carbHb 3. CO2 transportat sub formă de bicarbonat (90%)(90%)
- KHCO3 intraeritrocitar si NaHCO3 în plasmă.
În plasmă: o cantitate CO2 , se hidratează spontanH2CO3 HCO3
- + H+
Există o strânsă relaţie între fixarea şi cedarea CO2 şi fixarea şi cedarea O2.
Controlul formării şi eliberării CO2 de pe Hb
gradul de oxigenare al Hb (efect Haldane);
O2 tinde să elibereze CO2:
- la ţesuturi: elib. O2 de pe Hb favorizează fixarea CO2
- la plămâni: O2 determină eliberarea CO2 din HbCO2
Curba de disociereCurba de disociere-fixare-fixare a CO a CO22
- este influenţată de PCO2 şi de saturaţia în O2 a Hb.
- nu atinge platou; creşterea progresivă a PCO2 cantitatea de CO2 dizolvată în plasmă nu există pct. de saturaţie
- Sângele arterial - curbă de fixare-disociere a CO2 mai deprimată faţă de cea a sângelui venos (E cu oxiHb pot fixa mai putin CO2 ).
- La ţesuturi: fixarea CO2 se face uşor pe E, datorită PO2 şi a pH-ului mai acid.
- La plămâni cedarea CO2 este determinată de PO2 şi pH ceva mai alcalin.
Prin:1. sistemele tampon eritrocitare: HbK/HbH,
HbO2K/HbO2H, care asigură ¾ din capacitatea tampon a sângelui
2. fixarea CO2 sub formă de HbCO2
3. creşterea capacităţii tampon a plasmei (NaHCO3), ca urmare a fenomenului Hamburger
Funcţiile eritrocitelorFuncţiile eritrocitelor2. Rolul eritrocitelor în menţinerea EAB
