(Ciencias de Joseleg)(Biología)(Introducción y biología celular)(La sangre)(Introducción)(Historia)(El citosol y otros fluidos intracelulares)(Diferentes tipos de sangre)(Los colores de la sangre)(Las funciones de la sangre)(Plasma sanguíneo y sus componentes)(Propiedades de la sangre total y su análisis)(Sistema de grupos sanguíneos)(Glóbulos rojos o eritrocitos)(Glóbulos blancos o leucocitos)(Las plaquetas o trolbocitos)(Hematopoyesis)(Origen de otros componentes de la sangre)(Referencias bibliográficas)(Versión documento word)
Químicamente, la parte liquida de la sangre puede entenderse como una
solución química, como es muy acuosa, es un medio se solución relativamente
polar. Este solvente participa en muchas reacciones químicas generalmente
relacionadas con la disociación en un medio líquido polar de muchas sustancias
iónicas. Por ejemplo, los ácidos tienden a desprotonarse en el plasma,
generando iones hidronio y el ion inorgánico en cuestión, un ejemplo es el
ácido carbónico “ahora llamado dihidrogeno(trioxidocarbonato)”, el cual en la
sangre se disocia de acuerdo a su equilibrio químico para formar iones
bicarbonato “ahora llamado hidrogeno(trioxidocarbonato)(1-)” carbónico “ahora
llamado trioxidocarbonato(2-), un ion protio(1+) y moléculas de ácido molecular
en estado de equilibrio químico.
Muchas de las sustancias en la sangre son de naturaleza orgánica
que experimentan disociaciones incompletas, es decir son electrolitos débiles
que se disuelven mediante un equilibrio químico, tal es el caso del
dihidrogeno(trioxidocarbonato) “H2CO3” o ácido carbónico, el cual es producido
cuando el dióxido de carbono producido por el metabolismo celular reacciona con
el agua del plasma, a su vez y de manera instantánea el
dihidrogeno(trioxidocarbonato) experimenta dos reacciones de equilibrio,
generando el ion hidrogeno(trioxidocarbonato)(1-) “HCO3(1-)” y el ion
trioxidocarbonato(2-) “CO3(2-)”. Todas las especies de esta reacción conviven
de manera mutua en un estado de equilibrio dinámico en la sangre. La alteración
en la cantidad de una especie afecta al resto, por ejemplo, un incremento de
gas carbónico genera un incremento de todas las especies hasta llegar a un
nuevo equilibrio y viceversa.
Otras moléculas polares que experimentan la disociación al estar en el
medio acuoso del plasma son los iones de diferentes sales, por ejemplo, la sal
de cocina al estar en la sangre nunca se encuentra de forma molecular, si no en
forma iónica disociada, como iones cloruro(1-) y iones sodio(1+). Los
constituyentes más comunes del plasma sanguíneo son las proteínas. Otros
constituyentes incluyen nutrientes como azúcares, aminoácidos, lípidos solubles
o contenidos en estructuras solubles como los quilomicrones, los cuales deben
ser transportados hacia los tejidos.
El plasma es la parte liquida de la sangre. Está compuesta en su mayoría por agua (93%) la cual es responsable de las propiedades como solvente y el restante 7% es una combinación de solutos (6% sustancias orgánicas y el restante 1% sustancias inorgánicas). El plasma puede obtenerse al recolectar sangre total con un anticoagulante como el ácido etilenadiaminatetracetico (EDTA), citrato o heparina. Luego, una centrifugación por unos 5 minutos separara la sangre. La forma en que aparece el resultado es bastante clásico, una capa de plasma amarillo en la parte superior, una pequeña capa intersticial de células blancas y una parte inferior de células rojas.
Figura 29. Al centrifugar una muestra de sangre tratada de manera apropiada
con un anticoagulante se obtienen tres fracciones que corresponden a varios
tipos de componentes celulares. En el fondo se encuentra la fracción de los
glóbulos rojos, en medio hay una capa muy fina y en ocasiones difícil de ver
compuesta por los glóbulos blancos y en la parte superior quedan el plasma con
sus componentes inorgánicos.
Los colores del plasma pueden variar dependiendo de la interpretación,
pero en general la podemos visualizar como una sustancia turbia de un color
amarillo grisáceo pálido. Cuando este aparece lechoso significa que existe una
gran cantidad de lípidos disueltos, lo cual puede deberse a una enfermedad, o a
que simplemente les sacaron sangre poco tiempo después de comer. Las muestras
más rojas pueden deberse a hemolisis, lo que quiere decir que los glóbulos
rojos explotaron liberando la hemoglobina en la solución. Cuando a la sangre se
le permite coagular, usualmente en un periodo de tiempo de 15 a 30 minutos, el
líquido remanente, después de centrifugarlo adquiere la denominación de suero.
El suero es un líquido claro bastante similar al agua, pero con una
concentración de sales muy específica.
Para muchas pruebas
bioquímicas, el plasma y el suero pueden usarse de manera indistinta. Para
algunas pruebas solo puede usarse el suero, debido a que los factores de
coagulación interfieren con los ensayos. Para pruebas de coagulación solo el
plasma puede ser usado, porque se requieren los factores de coagulación para
ver cómo se están comportando. El plasma puede ser almacenado a una temperatura
de – 20 °C para análisis futuros, pero este debe ser congelado entre 6 a 8
horas después de la donación para preservar los factores de coagulación.
El plasma congelado puede ser almacenado en bancos de sangre por 1 a 7 años y puede ser usado para terapias de plasma. El suero también es usado como un suplemento de sales para medios de cultivo en biología de tejidos, biología celular, bacteriología y virología. La enorme cantidad de proteínas, nutrientes, hormonas, iones salinos y factores unidos convierten al suero como un excelente medio de cultivo para el crecimiento de células in vivo.
Figura 30. Los quilomicrones son un mecanismo para el transporte de lípidos
en su interior. La membrana externa está hecha por fosfolípidos los cuales son
lípidos especiales capaces de diluirse en agua gracias a sus grupos fosfato
(cabezas azules)
Cerca del 55% de la sangre total está hecha de plasma, la
parte liquida de la sangre. El plasma contiene electrolitos (sustancias
generadas por la electrolisis, es decir el rompimiento de una molécula en un
solvente polar), los cuales pueden ser iones cargados negativamente (aniones) o
positivamente (cationes), sustancias que le confieren conductividad eléctrica a
los líquidos como el agua o el plasma.
La sangre es electroneutra, lo que quiere decir que las
cargas positivas se anulan con las negativas, básicamente la única evidencia de
la presencia de los electrolitos es la tremenda conductividad de nuestros
cuerpos a la electricidad. El catión sodio I es el ion positivo más abundante
en la sangre, mientras que los aniones más comunes son el ion cloro I o el grupo
bicarbonato. Estos tres solutos son los componentes que generan la mayoría de
la presión osmótica en la sangre. Es decir, pérdidas o ganancias de sodio I por
ejemplo provocaran disminución o incremento en el volumen de agua,
respectivamente. Algunos electrolitos son proteínas, las cuales tienen carga
negativa al pH fisiológico. Existen cerca de 1400 tipos de proteínas disueltas
en el plasma que han sido identificadas.
Las proteínas son necesarias para prácticamente todo en las
células y los tejidos: ellas funcionan como enzimas que aceleran las reacciones
químicas, hormonas que controlan el orden de las reacciones químicas del
cuerpo, anticuerpos que protegen al cuerpo de invasiones, transportadores que
se unen a sustancias no solubles y les permiten solubilizarse en el plasma. Las
proteínas también contribuyen al balance osmótico y al balance acido base o pH.
Inclusive, debido a sus esqueletos de carbono y a que son moléculas grandes de
estado reducido, pueden ser usadas como fuentes de energía durante condiciones
de necesidad.
Se los clasifica en microelementos y traza según las
cantidades en mg que se necesitan: los microelementos se necesitan más de 100
mg por día. Se hallan en el organismo como partículas cargadas eléctricamente
(iones, electrolitos), sirven para conservar la polaridad de eléctrica de la
membrana celular, para mantenerla presión osmótica y para producir las señales
nerviosas. Contrarrestan tanto las sustancias ácidas como las alcalinas,
preservando la neutralidad del medio interno. Actúan asimismo como coenzimas,
activando o inhibiendo la acción de muchas enzimas. También son componentes de
los tejidos duros, como huesos y dientes. La carencia de micro elementos se
presenta en le caso de consumo insuficiente o de excesiva eliminación a través
de sudor, vómitos y diarrea. De las trazas se sabe que se emplean en proteínas
como grupos prostéticos, es decir en el centro funcional de la proteína, lo
cual hace que se necesiten en pocas cantidades, pero sus funciones son muy
impactantes como en el caso del hierro(2+) y el hierro(3+).
El ion sodio(1+) se emplea en la regulación de la presión
osmótica celular, es una moneda de intercambio para que otras sustancias con
carga puedan pasar o permanezcan e algún lado de la membrana. También es
empleado en los potenciales de acción para los impulsos nerviosos y como
cofactor enzimático. El ion potasio(1+) se encuentra vinculado en los
potenciales de acción a través de la bomba de sodio y potasio, la contracción
muscular, la activación enzimática (cofactor enzimático), la presión osmótica
intracelular, como compone el tejido óseo y en la formación de la sangre.
El ion calcio(2+) actúa como mediador intracelular
cumpliendo una función de segundo mensajero; por ejemplo, el ion Ca(2+)
interviene en la contracción de los músculos y es imprescindible para la
coagulación de la sangre y la apoptosis. El principal almacén de calcio dentro
de las células es el retículo endoplasmático. También está implicado en la
regulación de algunas enzimas quinasas que realizan funciones de fosforilación,
por ejemplo, la proteína quinasa C (PKC), y realiza unas funciones enzimáticas
similares a las del magnesio en procesos de transferencia de fosfato (por
ejemplo, la enzima fosfolipasa A2). Además, diversos estudios apuntan a que el
calcio también podría ser una señal de apoptosis, a través de la excesiva
recaptación del ión en la mitocondria y, por tanto, donde lugar a una
generación de estrés oxidativo. Algunas de sus sales son bastante insolubles,
por ejemplo, el sulfato (CaSO4), carbonato (CaCO3),
oxalato, etc. y forma parte de distintos biominerales. Así, en el ser humano,
está presente en los huesos como hidroxiapatito cálcico, Ca10(OH)2(PO4)6.
El calcio interviene en la formación de las placas de algunas arterioesclerosis.
El ion magnesio(2+) es un oligoelemento, es decir, un
elemento químico esencial para todas las formas de vida. Se ha comprobado que
el manganeso tiene un papel tanto estructural como enzimático. Está presente en
distintas enzimas, destacando la superóxido dismutasa de manganeso (Mn-SOD),
que cataliza la dismutación de superóxidos, O(2-); la Mn-catalasa, que cataliza
la dismutación de peróxido de hidrógeno, H2O2; así como
en la concavanila A (de la familia de las lectinas), en donde el manganeso tiene
un papel estructural. El cuerpo humano logra absorber el manganeso en el
intestino delgado, acabando la mayor parte en el hígado, de donde se reparte a
diferentes partes del organismo. Alrededor de 10 mg de manganeso son
almacenados principalmente en el hígado y los riñones. En el cerebro humano el
manganeso es unido a metaloproteínas de manganeso, siendo la más relevante la
glutamina sintetasa en los astrocitos. El manganeso es también importante en
fotosíntesis oxigénica en las plantas. El complejo oxigénico es parte del
fotosistema II contenido en las membranas de los cloroplastos; es responsable
de la fotoxidación final del agua durante la fase luminosa de la fotosíntesis y
tiene una metaloenzima con cuatro átomos de manganeso. Por esta razón, la mayoría
de los fertilizantes contienen manganeso.
Los iones hierro(2+) y hierro(3+), Aunque solo existe en
pequeñas cantidades en los seres vivos, el hierro ha asumido un papel vital en
el crecimiento y en la supervivencia de los mismos y es necesario no solo para
lograr una adecuada oxigenación tisular sino también para el metabolismo de la
mayor parte de las células. La proteína más importante vinculada al hierro es
la hemoglobina, un pigmento que se encarga del transporte de los gases de
importancia metabólica por medio de la vinculación del gas al hierro en el
centro del grupo prostético que vira entre sus formas oxidada (3+) y reducida
(2+) para unirse, ya sea al oxígeno o al dióxido de carbono.
Los iones cloruro(1-), representan las dos terceras partes
de la carga negativa de todos los aniones en la sangre. Juegan un papel
esencial en el mantenimiento de la estabilidad de los fluidos corporales y en
el correcto pH de los jugos gástricos. Ingerir iones cloruro, principalmente en
forma de cloruro de sodio es indispensable para nuestra salud, principalmente
si sudamos mucho y en los casos de diarreas. El cloro se almacena en el
organismo en los tejidos subcutáneos y en el esqueleto. Los jugos gástricos
contienen una disolución de cloruros y en el estómago mantenemos una
concentración en cloruro de hidrógeno ácido, HCl indispensable para que se
realice la digestión. El sudor, la orina y la excreción en el proceso digestivo
son las tres maneras que tiene nuestro organismo de eliminar iones cloruro.
Puesto que el organismo mantiene un perfecto, aunque delicado equilibrio entre
el cloro que entra y el que expulsa, en el caso de que se elimine más cloro del
que entra, es indispensable compensar esta pérdida. La mejor manera, sin
embargo de proporcionar el cloro indispensable al organismo es la sal común,
aunque no debe abusarse de ella, puesto que al mismo tiempo que tomamos iones
cloruro también entran iones sodio(1+), y un exceso de estos iones favorece la
retención de agua en las células y puede crear problemas en el riñón. La carne,
la leche y los huevos contienen también iones cloruro y son una fuente adecuada
de éstos.
2
Los iones del fosfato en equilibrio.
El grupo fosfato es uno de los grupos funcionales más
importantes para la vida. Se halla en los nucleótidos, tanto en los que forman
parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN), como los que intervienen en el
transporte de energía química (ATP). También está presente en los fosfolípidos,
moléculas que forman el esqueleto de las bicapas lipídicas de todas las
membranas celulares. Tanto en los ácidos grasos como en los fosfolípidos. El
grupo fosfato forma enlaces fosfodiéster.
Los iones del carbonato en equilibrio (1)
son importantes en el mantenimiento de la acidez en la sangre y demás fluidos
vitales, y también de las presiones osmóticas. Se forma espontáneamente cuando
del dióxido de carbono gaseoso se diluye lo bastante como para reaccionar con
el agua, lo cual forma el ácido, y de allí se generan las dos disociaciones del
hidrógeno para formar los dos carbonatos. Algunos seres vivos emplean los
carbonatos para crear conchas carbonatadas. A demás de ser un estabilizador
osmótico, el equilibrio triple de los carbonatos también funciona como solución
reguladora de acidez o buffer, la cual mantiene la acidez de la sangre dentro
de rangos tolerables por los tejidos que ella circundante y por sus elementos
celulares.
Estos son solo algunos de los iones más comunes, pues el
cuerpo emplea comúnmente trazas de otros cationes y aniones para funciones muy
importantes. El hecho de que el cuerpo necesito poco de algo no quiere decir
que no sea importante, al contrario, significa que esa sustancia es tan
poderosa que se necesita muy poco de ella, y su carencia conlleva a severos
desordenes nutricionales.
A diferencia de lo que ocurre en el MEC o en citosol, en la
sangre se espera que las proteínas se encuentren en suspensión. Aquí
mencionaremos solo las proteínas más importantes:
Una de las proteínas más importantes es la albumina, la cual
es una proteína de pequeño tamaño, pero que suma el 60% del total de las
proteínas disueltas en el plasma. Una de las funciones principales de la
albumina es la de mantener la presión oncónica, la cual representa el 0,5% del
total de la presión osmótica. La presión osmótica juega roles importantes en el
intercambio de fluidos a través de los capilares, debido a que la albumina no
puede atravesar las membranas de los epitelios capilares fácilmente.
Una segunda función de la albumina es la de transportar
ácidos grasos (al ser grasas apolares, no se disuelven en un solvente polar,
por lo que requieren de una sustancia que se una a ellas y las vuelva solubles,
similar a lo que hace un jabón). La albumina también puede transportar
hormonas, drogas y otras sustancias no solubles en un solvente polar como el
plasma de la sangre. La albumina es producida en el hígado, y una baja de
concentración en el suero puede indicar enfermedad del hígado o desnutrición.
Constituyen cerca del 36% del total de las proteínas
disueltas en el plasma. Las globulinas a y b son producidas en el hígado y
realizan una diversidad de funciones, como transportadores o sustratos de
reacción.
Por ejemplo, el transportador para la tiroxina es una
globulina de tipo a2; y el transportador para el plasminógeno, una forma
inactiva de la proteína plasmina es una globulina tipo b. Las globulinas tipo
gamma producidas por el tejido linfático son anticuerpos necesarios para la
activación de la parte humoral del sistema inmune.
Son moléculas de alto peso molecular que son sintetizadas en el hígado, las cuales representan cerca del 4% de las proteínas disueltas en plasma. Cuando se convierten en su forma insoluble llamada fibrina, se agrupan en una masa llamada coagulo. En los tubos de ensayo, el plasma que es liberado del fibrinógeno es incapaz de coagular correctamente.
Figura 31. El fibrinógeno es reclutado de la fibrina en el plasma por parte
de las plaquetas para formar los coagulos.
Altos niveles de fibrinógeno en la sangre son un indicador
de alto riesgo para una obstrucción arterial, lo que puede generar incremento
en la presión, taponamiento, infarto o derrame.
Los principales lípidos del plasma son el colesterol, los
fosfolípidos y los triglicéridos. El colesterol es un componente importante de
las membranas celulares y también es la base para la síntesis de ciertas
hormonas. Los fosfolípidos se forman en el hígado y son usados principalmente
como bloques de construcción para las membranas celulares, debido a que tienen
la capacidad de formar bicapas lipídicas. Los triglicéridos son importantes
para la transferencia de la energía derivada de los alimentos a las células.
Debido a la naturaleza apolar y por lo tanto hidrofóbica de los lípidos, estos
no se disuelven en medios acuosos como el plasma de la sangre, lo que implica
la necesidad de la unión a proteínas de transporte, que conviertan a los
lípidos en sustancias solubles.
Los triglicéridos y el colesterol obtenidos del intestino
delgado son ensamblados en la mucosa del intestino en forma de quilomicrones,
para luego ser liberados a través del sistema linfático a la circulación. Sin
embargo, estos no son la mayoría de los triglicéridos o el colesterol
circulante en la sangre, y para ser más sinceros “feamente”, la mayoría del
colesterol y los triglicéridos circulantes en la sangre son sintetizados por el
hígado a partir de otras sustancias.
Los triglicéridos y el colesterol sintetizados por el hígado son empaquetados en lipoproteínas de muy baja densidad (VLDL) y luego liberados en el plasma para distribuir los lípidos en los tejidos. Los VLDL pueden ser convertidos a lipoproteínas de baja densidad (LDL). El hígado y el intestino delgado también forman y segregan proteínas de alta densidad (HDL). Los quilomricrones y las proteínas de transporte de lípidos como el LDL y el HDL poseen una estructura similar entre sí, variando en el tipo de proteína que llevan insertadas en sus bicapas lipídicas y en sus funciones. El quilomicrón será el más grande, mientras que el HDL será el más denso y pequeño.
Figura 32. Transportadores de grasa, el LDL se encuentra relacionado con la
arteriosclerosis (YouTube).
Las HDL inicialmente no tienen colesterol unidas a ellas, y
su misión es recorrer el cuerpo ubicando y uniéndose al colesterol unido a los
tejidos, a algunas células plantas o incluso a las arterias ateroscleróticas,
luego lo transportan al hígado, donde son liberadas del cuerpo al ser
segregadas por la bilis.
En el video anterior podemos apreciar el colesterol bueno (HDL)
es un nombre algo impreciso al igual que con los quilomricrones, las
lipoproteinas de transporte son burbujas compuestas por una bicapa de
fosfolípidos y proteínas asociadas, y son estas proteínas quienes le
confieren sus propiedades. El HDL o (bueno) es un recolector de colesterol,
mientras que el LDL (malo) es un distribuidor.
Los principales carbohidratos del plasma son la glucosa.
Existe muy pocas trazas de otros azucares presentes en la sangre. La glucosa es
la principal fuente de energía para el cuerpo, incluyendo a los glóbulos rojos.
Los niveles de glucosa en la sangre son fuertemente regulados a concentraciones
que varían entre 70 a 110 mg/dL.
A pesar de que la glucosa es el principal componente en
terminos de carbohidratos disueltos en la sangre, asociados a esta se
encuentran otros. Por ejemplo, las proteínas asociadas a los tipos de sangre,
que son proteínas unidas a las membranas de los glóbulos rojos poseen varios
tipos de carbohidratos complejos.
El perfil de lípidos sanguíneos ayuda a determinar el riesgo
de un paciente para presentar enfermedades de tipo cardiovascular. Un perfil de
lípidos sanguíneos normal incluye valores para colesterol total, colesterol
unido a LDL, colesterol unido a HDL y triglicéridos totales. El colesterol malo
es una estructura similar al quilomicrón más pequeña y de baja densidad
"con un volumen mayor al de su hermano el bueno" su función no es ser
maligno, tan solo distribuir colesterol a las células que lo necesitan, y se
designa LDL "lipoproteina de baja densidad por sus siglas en inglés".
El colesterol bueno es más pequeños que el malo, se denomina HDL “lipoproteina
de alta densidad por sus siglas en inglés”, en la imagen siguiente se presentan
modelos de ambas lipoproteínas.
Esto de la al médico una herramienta importante a cerca del
riesgo que tiene el paciente de desarrollar condiciones de riesgo
cardiovasculares. Por lo general los indicadores de riesgo son altos niveles de
triglicéridos y LDL y bajos niveles de HDL. Altos niveles de LDL, el riesgo de
comenzar a generar taponamiento arterial (arteriosclerosis) se incrementa, ya
que los LDL son los principales transportadores de lípidos a hacia los tejidos.
Bajos niveles de LDL indican un incremento en la habilidad del cuerpo para
remover el colesterol.
Al igual que todos los tejidos, el corazón funciona con
dioxígeno y nutrientes que son proporcionados por una arteria, la arteria
cardíaca, cuando esta arteria se obstruye genera un infarto localizado que
genera la muerte del sistema nervioso del corazón lo que a su vez provoca el
infarto general que concluye con la muerte del individuo. Muchas personas con
obesidad, enfermedad cardíaca y/o diabetes también presentan altos valores de
triglicéridos. Varios radios (divisiones entre valores de concentración) como
el radio LDL/HDL o el radio triglicéridos/HDL son empleados como valores de
predicción de riesgo de enfermedad cardiovascular.
El panel metabólico básico o BMP por sus siglas en inglés,
es un grupo de pruebas químicas que incluye análisis de glucosa, catión calcio
II, catión sodio I, catión potasio I, dióxido de carbono diluido, anión
bicarbonato, anión cloro I, nitrógeno contenido en urea sanguínea y creatinina.
Los dos últimos son metabolitos de desecho celular que son extraídos por
filtración de la sangre por los riñones, por lo que su incremento en el plasma
sanguíneo es un buen indicador del mal funcionamiento de los riñones.
Dependiendo de los problemas clínicos, se puede hacer un
panel solo de electrolitos o monitorear el cambio en e tiempo de uno solo. El
panel metabólico completo incluye los análisis de panel básico además de
análisis para albumina, proteínas totales, fosfato alcalino, transaminasa
alanina, transaminasa de aspartato y bilirrubina, donde los últimos cuatro
componentes se reaccionan con la función del hígado.
Como lo discutiremos más a fondo en la sección de biología
molecular, la electroforesis es una metodología diseñada para la separación de
sustancias de acuerdo a su tamaño y polaridad.
Las proteínas más grandes se mueven poco y las más pequeñas se desplazan
a una mayor velocidad y distancia. La electroforesis es un método muy utilizado
para análisis de sangre y sirve para separar las proteínas totales en
diferentes grupos más fáciles de analizar.
Cuando las proteínas totales migran, después de un tiempo
suelen agruparse en 5 zonas o picos, donde el 59% corresponde a la albumina, y
las demás zonas reciben los nombres respecticos a1 con un 4%, a2 con un 7,5%, b
con un 12% y g con un 17,5% Estas zonas pueden variar entre los diferentes
individuos y depender de sus condiciones de salud. Por ejemplo, un incremento
en la concentración de la región b1 es típica de deficiencia de hierro debido
al incremento de una proteína de transporte de hierro llamada transferrina.
No hay comentarios:
Publicar un comentario