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ERITROPOESE
Formação de eritrócitos
Profa Elvira Shinohara
Stiene-Martin e cols, 1999
Diminuição sutil da tensão renal de O2
Produção de eritropoetina (concentrações normalmente baixas)
Liberação de reticulócitos no sangue periférico
Precursores eritroides iniciais estimulados à diferenciação
Tensão renal de O2
reduzida
Manutenção da massa eritrocitária normal
Aumento da produção de eritropoetina
Aumento do estímulo à diferenciação de precursores eritroides iniciais
Aumento do número de reticulócitos policromáticos
(“estresse”) liberados no sangue periférico
Aumento da massa eritrocitária
Tensão renal de O2 normal
Destruição mínima
(processo de envelhecimento
normal)
Diminuição da massa eritrocitária → anemia (p. ex., hemólise, perdas
sanguíneas)
Eritropoese Normal Eritropoese Aumentada (em resposta à anemia)
Eritropoese
• Cerca de são 2x 1011 eritrócitos são produzidos diariamente para repor a perda das células destruídas
• O principal fator que regula a emissão dos eritrócitos para o sangue periférico é o nível das trocas de gases que ocorre entre as células e os tecidos
• Tensão de O2 no tecido = estímulo • Tensão de O2 no tecido = deprime
• A maturação das células desde as fases mais imaturas até a
formação dos reticulócitos é 5 dias
Willians Hematology 2010
ERITROPOESE
Célula tronco
CFU-GEMM
BFU-E
CFU-E
Eritroblastos
Reticulócitos
Eritrócitos
Papel da Eritropoetina (EPO) e do Receptor de Eritropoetina(EPOR)
Greer e cols. Wintrobe’s Clinical Hematology, 2004
Medula óssea
Sangue periférico
Orgãos linfoides
Precursores dos eritrócitos
Pro-eritroblastos
Eritroblasto Basófilo
Eritroblasto Policromatófilo
Eritroblasto ortocromático
Reticulócito
ERITRÓCITO
PRECURSORES ERITROIDES
A - Pró-eritroblastos B - Eritroblasto basófilo C - Eritroblasto policromático D - Eritroblasto E - Eritroblasto ortocromático (asterisco)
Sinclair et al. - Biologics: Targets and Therapy 2012:6 163–189
MODELO DE PROLIFERAÇÃO ERITROIDE E SEUS RECEPTORES
Cada proeritroblasto dá origem:
50 eritroblastos
113 reticulócitos
Célula Progenitores Precursores Células Tronco BFU-E e CFU-E Eritroblastos Maduras
Receptores
EPO GM-CSF/IL3
Transferrina Fibronectina
Willians Hematology 2010
ILHAS ERITROIDES
A. Erythroblastic island as seen in Wright-Giemsa-stained marrow. Note central macrophage surrounded by a cohort of attached erythroblasts.
B. Erythroblastic island in the living state examined by phase-contrast microscopy. The macrophage shows dynamic movement in relation to its surrounding erythroblasts.
Proliferação e maturação do eritrón
Pró-eritroblasto tem capacidade de se dividir, em condições normais, sofre três divisões celulares sucessivas
A divisão celular cessa no estágio de eritroblasto
policromático Ao atravessar os sinusóides do baço, os reticulócitos
sofrem a ação dos macrófagos esplênicos, tornando-se eritrócitos (maduros)
Os macrófagos esplênicos têm a função de retirar os
corpúsculos intracitoplasmáticos e o excesso de membrana dos reticulócitos. Esses processos são chamados respectivamente de “pitting” e “remodeling”.
Lorenzi e cols, 2003
ERITROBLASTOS (MEDULA ÓSSEA)
Eritrobastos no sangue periférico (casos patológicos)
Transmission electron micrograph of mouse femoral marrow.
Composite of reticulocytes in egress. A- Small protrusion of marrow reticulocyte into sinus lumen (L). B- Reticulocyte in egress, with approximately half the cell in the sinus lumen. C. Reticulocyte virtually in the sinus. Egress occurs through a migration pore that is parajunctional in position (arrows point to endothelial cell junctions).
Macrófago na
medula óssea
Yawata Y – Atlas de Doenças Hematológicas, 1998
Stress reticulocytes. A. Blood film. Hemolytic anemia. The polychromatophilic macrocyte with puckering
evident by the cloverleaf-shaped clear areas (folds) is a characteristic stress erythrocyte, so named because they are prematurely released from the marrow by high levels of erythropoietin, usually as a result of a hemolytic anemia. They are large, intensely polychromatophilic, and often have evidence of excess surface area as evident by folds.
B. Phase contrast microscopy of the blood cells in suspension from a case of hemolytic anemia. The arrows point to two macrocytes with puckered (folded) surfaces, characteristic of stress reticulocytes.
C. A scanning electron micrograph of a stress reticulocyte. Note the markedly increased surface area to volume relationship for a red cell.
D. Scanning electron micrograph of a marrow sinus of a mouse. L denotes the sinus lumen. The asterisk is the edge of the endothelial lining of the sinus, torn in preparation for microscopy. The arrow points to two anucleate red cells folded amidst the reticular cell extensions that make up the stroma of marrow. Note the severe folding of reticulocytes in situ. Note similarity between folds of the cell to the scanning image in (C). Just below the asterisk is an enucleated red cell (reticulocyte) half in the hematopoietic space and half in the lumen, presumptively in egress. Note the surface folding required when traversing the narrow pore in endothelium.
E. A marrow sinus with an anucleate red cell emerging into the lumen. Note the folding required to negotiate the narrow pore through which the cell is exiting. (See Chap. 4 for details of erythrocyte egress.)
(Used with permission from Lichtman’s Atlas of Hematology, www.accessmedicine.com.)
CONTAGEM DE RETICULÓCITOS
Reticulócitos são eritrócitos anucleados
e imaturos que contém ácido
ribonucléico (RNA) e continuam a
sintetizar 1/3 hemoglobina após a perda
do núcleo
Aumento de 1.000 vezes
A contagem de reticulócitos reflete a eritropoese
CONTAGEM DE RETICULÓCITOS Coloração supra-vital e contra coloração com corante panótico
Aumento de 1.000 vezes
Willians Hematology 2010
ERITROPOESE
Célula tronco
CFU-GEMM
BFU-E
CFU-E
Eritroblastos
Reticulócitos
Eritrócitos
Papel da Eritropoetina (EPO) e do Receptor de Eritropoetina(EPOR)
Regulação da eritropoese
• Citocinas
• Via de sinalização JAK-STAT (transdução de sinal)
• Fatores de transcrição e cofatores
• microRNAs
Outline of erythropoietin–erythropoietin receptor (EPO–EPOR) signaling.
Activation of JAK2 and STAT5 represents erythropoiesis-promoting signals.
Interaction of CIS and HCP inhibit erythropoiesis.
PI3 kinase (PI3K) activation of Bcl-xL inhibits apoptosis of erythroid progenitors. HCP, hematopoietic
cell phosphatase.
Regulação da eritropoese pela hipóxia HIF-1, hypoxia inducible factor-1; VEGF, vascular endothelial growth factor I.
Eritropoetina (EPO)
• É secretada por células tubulares ou células endoteliais peritubulares dos rins que possuem receptores capazes de detectar pequenas variações na concentração de O2
• Cerca 10% da EPO é produzida nas células hepáticas ou mesmo macrófago da medula óssea
Eritropoetina
Hipóxia renal ERITROPOETINA (EPO)
estimula a proliferação das células indiferenciadas ,
produzindo número de mitoses
estimula o amadurecimento das células indiferenciadas,
número de eritroblastos
aumenta síntese hemoglobina eritroblastos
acelera liberação de reticulócitos
• glicoproteína
• PM = 34.000 daltons
• soro = 5 a 30 mU/mL
• urina
Regulação da eritropoese
Hoffman & Pettit, 2001
WILLIAMS Hematology. BEUTLER, E. ; LICHTMAN, M.A.; COLLER, B.S.; KIPPS, T.J (editores)
Célula-tronco BFU-E CFU-E Precursores eritroides
Massa eritrocitária Eritropoetina
Sensor O2 Produção de eritropoetina
O2 atmosférico Função cardiopulmonar Volume sanguíneo Concentração de Hb Afinidade pelo O2
Fluxo sanguíneo renal Consumo renal de O2
Rim (células peritubulares) Fígado (hepatócitos)
Efeito dos esteróides androgênicos sobre a eritropoese
• Estímulo direto sobre as unidades formadoras de colônia eritróides (CFU-E)
• Ação indireta, por estímulo à produção de eritropoetina
• No hipogonadismo a concentração de hemoglobina cai, voltando a normalidade após a terapêutica androgênica
• Tratamento com testosterona, em homen com deficiência deste hormonio, aumentou o Ht de 38 para 43,1% em tres meses de tratamento
Outros fatores importantes na eritropoese
• Função endócrina normal da tireóide (1/3 dos pacientes com hipotireiodismo não tratados são anêmicos)
• Função endócrina normal dos hormônios do cortex das adrenais, tais como cortisol
(Pacientes com Doença de Addison, na qual há uma diminuição da produção de cortisol, são anêmicos)
Outros fatores importantes na eritropoese
• Ferro, vitamina B12 e ácido fólico
• Proteínas, carboidratos, lipídios, aminoácidos e sais minerais
Andrews NC. N Engl J Med 1999;341:1986–1995
Ferro da dieta
Utilização
Utilização
Duodeno
(média: 1 a 2 mg
por dia)
Músculos
(mioglobina)
(300 mg)
Fígado
(1,000 mg)
Medula óssea
(300 mg)
Hemáceas
circulantes
(hemoglobina)
(1.800 mg)
Macrófagos
Retículo-endoteliais
(600 mg)
Descamação das células mucosas
Descamação/Menstruação
Outras perdas de sangue
(média: 1 a 2 mg por dia)
Estoque
de ferro
Transferrina
plasmática
(3 mg)
Perda de ferro
Distribuição do Ferro
Absorção do ferro
Robbins Pathology
Proteínas envolvidas na absorção, regulação, reciclagem e distribuição do ferro
Pantopoulos et al. (2012)
Papel do receptor de transferrina
Shirlyn B. McKenzie, Textbook of Hematology, 1996
SÍNTESE DA
HEMOGLOBINA
Hematologia Clínica e Ilustrada. Manual e Atlas Colorido. A.V. HOFFBRAND & J.E. PETTIT.
1 - ALA sintase 2 - ALA deidratase 3 - PBG deaminase 4 - Uro’gen III cosintase 5 - Uro’gen decarboxilase 6 - Copro’gen oxidase 7 - Proto’gen oxidase 8 - Ferroquelatase
MITOCONDRIA
Citossol
Metabolismo das cobalaminas
• Metil-Cbl
• Adenosil-Cbl
• Hidroxi-Cbl
• Ciano-Cbl
Funções da cobalamina e folato
Nielsen et al., 2012
Cobalamina
• A Cbl é encontrada apenas em ALIMENTOS DE ORIGEM ANIMAL
(carnes, fígado, rins, frutos do mar e laticínios)
• Nos países ocidentais = dieta média diária contém entre 5 a 30 µg de Cbl,
desta quantidade cerca de 1 a 5 µg é absorvida,
menos de 250 ng aparece na urina
o restante não absorvido é excretado pelas fezes (Heyssel, Bozian et al., 1966; Green, 2010).
• A necessidade mínima de Cbl/dia recomendada para:
• adultos saudáveis 2,4 µg
• gestantes 2,6 µg
• lactentes 2,8 µg
PROTEÍNAS LIGANTES (CBL):
Proteínas R
Fator Intrínseco (FI), glicoproteína de 60kD, segregada
pelas células parietais da mucosa gástrica
Transcobalaminas (TC)
FONTES DE CBL:
conteúdo: fígado, rins e coração
< quantidade: carnes, pescados, ovos e leite
NECESSIDADES DIÁRIAS:
± 2 g
Alimentação mista: 5 a 30 g
Metabolismo da cobalamina
Metabolismo da homocisteína e metionina
Formas de ácido fólico
Nos alimentos forma de poliglutamatos
Forma sintética (fortificação e terapêutica)
Fontes de folato
• Vegetais (1 mg/quilo seco): aspargos, brócolis, alface, espinafre, feijão
• Frutas: limão, banana e melão
• Fígado, rins, fermento e cogumelos
Serina
B6
N5N10-metileno FH4 (5,10 metilenetetraidrofolato)
Glicina
N5-metil FH4 (MTHF) (5-metil tetrahidrofolato)
Metionina sintase
FH4 (tetrahidrofolato)
Metionina
Homocisteína
Metilcobalamina
DIETA
dCTP
UMP (deoxiuridina
)
dUMP (Deoxiuridilat
o monofosfato)
Timidilato sintase
Timidina
dTTP (Deoxitimidilato
trifosfato)
DNA
dATP dGTP
FH2 (dihidrofolato)
Dihidrofolato redutase
MTHFR
INIBIDORES DA ERITROPOESE
• Vírus (parvovírus B19)
• Interferon
• Toxinas urêmicas produzidas na doença renal
• IL-1
• Fator de necrose tumoral alfa (TNF-)
• Álcool (atua inibindo algumas enzimas da bio-síntese do heme)
• TGF – beta
Referências Bibliográficas
• Hattangadi S.M., Wong P., Zhang L., Flygare J., Lodish H.F.- From stem cell to red cell: regulation of erythopoiesis at multiple levels by multiple proteins, RNAs, and chromatn modifications. Blood 2011; 118:6258-6268.
• Chateavieux S., Grigorakaki C., Morceau F., Dicato M., Diederich M. – Erythropoetin, erythropiesis and beyond. Biochemical Pharmacology 2011; 82:1291-1303.
• Prchal J.T. – Production of erythrocytes. In Willians Hematology. 2010.
• Elliott S. & Sinclair A.H. – The effect of erythropoietin on normal and neoplastic cells. Biologics: Targets and Therapy 2012; 6:163-189.
• Ganz H. & Nemeth E. – Hepcidin and iron homeostasis. Biochimica et Biophysica Acta 2012; 1823: 1434-1443.
• Ganz H. & Nemeth E. – Iron metabolism: Interactions with normal and disordered erythropoiesis. Cold Spring Harbor Perspect Med 2012; 2:a011668.