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.