Fisiología humana

Fisiología de la sangre

Grupos sanguíneos

Principios fisiológicos

La pérdida de cantidades grandes de sangre conduce, en poco tiempo, a la muerte. Por ello no es de extrañar que, ya desde antiguo, se haya intentado reemplazar la sangre perdida por medio de inyecciones de sangre procedente de otras personas e incluso de animales. Sin embargo, la transfusión indiscriminada de sangre ocasionaba, a veces, efectos fatales para el enfermo que la recibía. Así cuando fueron intentadas las primeras transfusiones de sangre, se producía a menudo la aglutinación inmediata o retrasada y la hemólisis de los glóbulos rojos, causando reacciones de transfusión que, con frecuencia, conducían a la muerte. Pronto se descubrió que las sangres de personas diferentes tienen diferentes antígenos, de modo que los anticuerpos en el plasma de una sangre reaccionan con antigenos sobre las superficies de las células rojas. Se han encontrado al menos unos 30 antígenos comunes y cientos de otros, menos frecuentes, en las membranas de las células sanguíneas. La mayor parte son débiles, y no dan lugar a reacciones de transfusión, utilizándose para determinar relaciones de parentesco.

La incompatibilidad sanguínea, es un ejemplo de reacción inmunitaria, y da lugar a una serie de reacciones, que son el resultado de la interacción de antígenos de la membrana de los hematíes con macromoléculas presentes en el plasma del sujeto receptor.

En una reacción de aglutinación ("agrupamiento") y posterior hemólisis ("rotura"), interviene un aglutinógeno presente en los eritrocitos del donante y una aglutinina específica presente en el plasma del receptor. Evidentemente, ninguna de estas combinaciones se da de forma natural puesto que se produciría una reacción de autoaglutinación.

La aglutinación suele ser visible en pocos minutos. Las células aglutinadas tienen un aspecto de granos en un líquido claro. Si no hay aglutinación el líquido sigue teniendo un aspecto rosado uniforme.

Si se administra a un paciente la sangre equivocada, la aglutinación de los eritrocitos puede bloquear los pequeños vasos sanguíneos en órganos vitales, como los pulmones o el cerebro. La consiguiente hemólisis de los glóbulos aglutinados puede dar lugar a la aparición de hemoglobina en la orina y finalmente a una insuficiencia renal y a la muerte.

3.1.1  Sistema AB0

LANDSTEINER descubrió la existencia de dos factores hereditarios en los hematíes: los aglutinógenos o antígenos A y B, y en el plasma aglutininas o anticuerpos específicos para antígenos del mismo sistema. Los eritrocitos de algunos individuos poseen el antígeno A, otros individuos tienen en sus eritrocitos el antígeno B, un tercer grupo de personas posee ambos antígenos y, finalmente, hay un cuarto grupo cuyos hematíes no tienen en su membrana ninguno de estos antígenos. Existen, por lo tanto, cuatro tipos sanguíneos de este sistema que denominamossistema A B 0, estos son: A, B, AB y 0 (cero), los cuales están determinados genéticamente. Dado que este sistema de antígenos no está, exclusivamente, distribuido en las membranas de los hematíes, sino que bien al contrario, este tipo de antígenos se encuentra en multitud de secreciones y/o células, los contactos interespecíficos permiten que se desarrolle actividad inmunitariacontra los antígenos que no se poseen. Ello permite que se produzca la situación siguiente:

• La sangre del grupo A contiene el antígeno A en sus hematíes y el anticuerpo anti-B en el plasma.
• La sangre del grupo B tiene el aglutinógeno B en sus hematíes y la aglutinina anti-A en su plasma.
• La sangre del grupo 0 no tiene antígenos en sus hematíes y, en consecuencia, tiene aglutininas anti-A y anti-B.
• La sangre del grupo AB tiene hematíes con los dos tipos de antígenos A y B, pero su plasma no contiene aglutininas.

Genotipo	Grupo sanguíneo	Aglutinógenos	Aglutininas
00	0	-	Anti-A y Anti-B
0A o AA	A	A	Anti-B
0B o BB	B	B	Anti-A
AB	AB	A y B	-

Frecuencia relativa de los diferentes grupos del sistema AB0.

Grupo	Frecuencia
0	47%
A	41%
B	9%
AB	3%

3.1.2  Sistema Rh

Además de los antígenos del sistema AB0, existen otros innumerables aglutinógenos en los eritrocitos. Los del sistema Rh tienen importancia clínica En este sistema los individuos se clasifican como Rh positivos o Rh negativos, perteneciendo el 85% de la población española al primer tipo. A diferencia del sistema de grupos anterior su distribución en las células y secreciones orgánicas está menos extendida, lo que significa que para que en el plasma de una persona Rh negativa existan anticuerpos Rh se hace necesario un primer contacto, que active el sistema inmunitario.

En realidad el sistema Rh está determinado genéticamente por tres pares de alelos (C, c, D, d, E y e), los cuales determinan la expresión en la membrana de los hematíes de los antígenos correspondientes (C, D y E). El más importante es, con mucho, el aglutinógeno D.

Cuando se inyectan glóbulos rojos que contienen el factor Rh, en una persona Rh negativa, las aglutininas anti-Rh se desarrollan lentamente alcanzando su máxima concentración de 2 a 4 meses después.

La respuesta inmune es mucho más potente en unas personas que en otras. Si se producen más exposiciones al antígeno la persona puede quedar sensibilizada al factor Rh. En una transfusión de células Rh positivo a un individuo Rh negativo puede no observarse una reacción inmediata, sin embargo al cabo de unas 2-4 semanas se ha sintetizado suficiente cantidad de aglutininas para eliminar la totalidad de las células Rh positivas que se encontraban circulantes. Se produce, por tanto, una reacción retardada aunque habitualmente débil. En subsiguientes transfusiones, cuando la persona está inmunizada, la reacción puede ser inmediata y potente, del mismo tipo que las provocadas por el sistema AB0.

Hemostasia: plaquetas

Se define hemostasia como todos aquellos procesos destinados a evitar o disminuir las pérdidas de sangre por lesiones en las paredes vasculares.

4.1 Plaquetas

Las plaquetas o trombocitos se encuentran en número de 150.000 a 400.000 por mm³ de sangre. Las plaquetas son los elementos formes más pequeños de la sangre. Tienen un diámetro de unas 2μ. Son corpúsculos anucleados con multitud de gránulos citoplasmáticos que son segregados durante su activación. Se forman en la médula ósea, mediante un proceso denominado trombopoyesis. En condiciones normales se forman 40.000 mm³/día.

En su citoplasma se encuentran gránulos de dos tipos:

1. Gránulos α que contienen proteínas como el factor plaquetario 4 (o factor de crecimiento de los fibroblastos), factores de la coagulación como factor V y VIII, y otras proteínas como la fibronectina, trombospondina, α₁-antitripsina o α₂-macroglobulina.
2. El segundo tipo de gránulos se denomina cuerpos densos y contienen serotonina, Ca⁺⁺, ADP, ATP, tromboxano A₂, y otras sustancias que participan en la hemostasia.

Las funciones plaquetarias son:

• Mantenimiento de la integridad vascular.
• Interrupción inicial de la hemorragia, mediante la formación del tapón plaquetario, clavo plaquetario o trombo blanco.
• Estabilización del tapón mediante los factores necesarios para la formación de fibrina.
• Retracción del trombo.
• Restauración del endotelio vascular mediante la producción de factores de crecimiento.

4.1.1  Trombopoyesis

De la célula precursora se diferencian los megacarioblastos, después los megacariocitos y al fragmentarse dan lugar a las plaquetas.

4.2 Hemostasia

4.2.1  Hemostasia primaria

Es el conjunto de fenómenos que lleva a la formación del tapón plaquetario, primer paso en la detención de la hemorragia, impidiendo la salida de elementos formes de la sangre. Durante esta fase intervienen dos mecanismos: uno vascular y otro plaquetario.

• a) Espasmo vascular. De manera inmediata a la producción de la rotura del vaso, se produce una potente contracción de las fibras musculares del mismo. El resultado es una vasoconstricción que disminuye el calibre del vaso, e incluso si es pequeño puede llegar a cerrarse, disminuyendo la pérdida de sangre.
• b) Formación del tapón plaquetario. En la formación del tapón plaquetario pueden distinguirse las siguientes etapas:

1. Adhesión o adherencia plaquetaria.
2. Secreción y agregación plaquetaria.

4.2.1.1  Adhesión o adherencia plaquetaria

Tras la ruptura del endotelio vascular las plaquetas se adhieren a las estructuras subendoteliales, principalmente a las fibras de colágeno que afloran por le superficie rota y entran en contacto con las plaquetas. En este proceso las plaquetas pierden su forma discoide, haciéndose esféricas y emitiendo espículas por medio de las cuales se adhieren al tejido circundante. En el proceso de adhesión se precisan varias glucoproteínas de la membrana plaquetaria, el factor de von Willebrand plasmático y el colágeno y la membrana basal subendoteliales. Este proceso dura muy poco, unos 2-3 segundos.

4.2.1.2  Secreción y agregación plaquetaria

Se llama agregación al proceso por el cual las plaquetas se fijan unas a otras. Este proceso requiere Ca⁺⁺ y ADP que deben liberarse de los gránulos plaquetarios mediante un proceso denominado activación o secreción plaquetaria.

Las plaquetas sufren una profunda transformación estructural. Las membranas de los gránulos densos se unen con la membrana plasmática liberando su contenido al exterior y los gránulos α liberan su contenido. Las sustancias liberadas tienen muy diferentes tipos de actividad biológica:

• Estimulan los cambios estrucuturales de las propias plaquetas.
• Aumentan la adherencia plaquetaria y la secreción de más gránulos plaquetarios.
• Aumentan el reclutamiento y activación de más plaquetas.
• Favorecen la agregación y la coagulación.

Esta secreción produce más modificaciones en las plaquetas adheridas y atrae a otras plaquetas, para irse agregando paulatinamente. Las plaquetas se mantienen unidas entre sí por puentes de enlace entre sus membranas y el tejido subendotelial. De esta forma se ha establecido una barrera, aún permeable por los espacios que quedan libres entre las plaquetas, pero que forma una línea de defensa inicial, el tapón plaquetario, o trombo blanco, para la posterior actuación del proceso de la coagulación.

4.2.2  Hemostasia secundaria o coagulación

Es un proceso que modifica el estado líquido de la sangre dándola una estructura de tipo gel. Consiste en la transformación de una proteína soluble, el fibrinógeno, en una proteía insoluble: lafibrina; formando una malla o red que encierra elementos formes (coágulo), fortaleciendo así la unión entre plaquetas con el objeto de impedir de forma definitiva la hemorragia.

De forma esquemática se puede representar como una cascada enzimática realizada por y sobre proteínas plasmáticas.

Tiene varias fases:

1. Formación de protrombinasa o activador de protrombina.
2. Formación de trombina.
3. Formación de fibrina.

4.2.2.1  Formación de protrombinasa

Puede seguir dos vías:

• Vía extrínseca, extravascular o exógena (ver esquemas de la presentación en material complementario).
• Vía intrínseca, intravascular o endógena (ver esquemas de la presentación en material complementario).

Las dos vías coinciden activando el factor X para a partir de este punto formar la vía final común. Este factor junto con el factor plaquetario 3, el calcio y el factor V forma un complejo enzimático denominado protrombinasa o activador de la protrombina.

4.2.2.2  Formación de trombina

Se realiza en una única reacción sobre la protrombina (Factor II).

4.2.2.3  En la sangre se encuentra presente una proteína inactiva, el Factor I o fibrinógeno.

La trombina cataliza el fraccionamiento de esta molécula formando monómeros de fibrina, solubles e inestables que en presencia de Ca⁺⁺ y Factor XIII activado se polimerizan; formando un polímero insoluble en forma de red o malla tridimensional que cierra los espacios entre las plaquetas y sella de forma definitiva el tapón plaquetario, dando lugar al trombo rojo o coágulo.

4.2.3  Fibrinolisis o resolución tras la coagulación

Esta última fase tiene lugar una vez que la pared vascular se ha reconstituido de nuevo, y ya no se requiere la presencia del coágulo. Este proceso se denomina fibrinolisis y consiste en la eliminación de la fibrina. Su importancia es mayor bajo el punto de vista de control en la prevención de la formación de coágulos, que en la eliminación de los mismos. El equilibrio entre la formación de fibrina y su eliminación contribuye a la limitación del proceso hemostático a la región circundante al punto de lesión.

La reacción fundamental es la conversión de una proteína plasmática inactiva el plasminógeno en una activa la plasmina. Esta activación es realizada por factores endógenos como el factor activador del plasminógeno presente en las células endoteliales o la eritrocinasa presente en células sanguíneas.

4.2.4  Sistemas anticoagulantes

La prevención de la coagulación sanguínea en el sistema vascular es un capítulo importante, ya que tan relevante es la formación de un coágulo como su limitación a un tamaño adecuado evitando que se produzca una coagulación indiscriminada.

La superficie endotelial es uno de los mejores factores de seguridad ya que el mantenimiento de su integridad es una garantía para impedir la activación de la hemostasia. Las proteínas de membrana de la célula endotelial repelen los factores de coagulación. Una de estas proteínas es la trombomodulina que actúa como un receptor para la trombina uniéndose a ella y dando lugar a la activación de unas proteínas plasmáticas (C y S) que inactivan factores de coagulación y bloquean la formación de trombina.

Los propios hilos de fibrina absorben entre el 85% y el 90% de la trombina formada, limitando su difusión y su acción proteolítica. Otros inhibidores de la trombina son la antitrombina III que se une a ella inactivándola; y la α2-macroglobulina y la α1-antitripsina. La heparina es un glucosaminoglucano secretado por los mastocitos y leucocitos basófilos que es administrado cuando se requiere una acción anticoagulante rápido. Su mecanismo de acción es unirse a la antitrombina III y potenciar su acción. Otros anticoagulantes funcionan secuestrando el calcio e impidiendo de esta forma la coagulación, como el citrato sódico, oxalato sódico o EDTA sódico. O los denominados anticoagulantes indirectos (cumarinas) que bloquean la absorción de la vitamina K impidiendo la síntesis proteica en el hígado de los factores de coagulación II, VII, IX y X.

La Hemostasia

La hemostasia es el conjunto de los fenómenos fisiológicos que concurren a la prevención y detención de las hemorragias. 

Esta participa en la reparación de la brecha vascular y, de manera general, se encarga del mantenimiento de la integridad de los vasos.

La hemostasia incluye:

• La hemostasia primaria, con:
  
  • el tiempo vascular
  • el tiempo plaquetario
• La coagulación plasmática, que pone en juego numerosos factores e inhibidores
• La fibrinólisis

 

La hemostasia primaria:

Cuando existe una brecha en un vaso sanguíneo, la primera misión consiste en "tapar" esta brecha. Son principalmente las plaquetas (pequeños elementos de la sangre) y el fibrinógeno los que entrarán en acción, a fin de "taponear" la brecha, formando un clavo plaquetario.

FIGURA 1: Formación del clavo hemostático (fuente: Introduction à l'étude de l'Hémostase et de la thrombose - B. Boneu, J-P. Cazenave - 1997). La detención de la hemorragia a nivel de la brecha vascular se obtiene por la formación de un clavo hemostático extravascular. La sección de un pequeño vaso provoca una vasoconstricción transitoria, la pérdida de sangre y luego la adhesión de las plaquetas al tejido conjuntivo subendotelial y la agregación de las plaquetas. La iniciación de la coagulación provocará la formación de fibrina, la cual estabiliza el clavo hemostático y activa la hemostasia.

Al provocar la formación de un coágulo, la coagulación permite detener la hemorragia consecutiva a una herida. Este proceso es la consecuencia del encadenamiento de reacciones químicas que implican diversos sustratos y encimas plasmáticos. Este pone en juego un cierto número de factores (hasta el momento, se conoce 13 factores de coagulación) que intervienen en esta cadena de reacciones. Estas interacciones complejas tienen como resultado la transformación de una proteína soluble, el fibrinógeno, en una proteína insoluble, la fibrina, la cual constituye la armadura del coágulo.

Desarrollo

El proceso de Coagulación consta de tres fases principales sucesivas:

• La tromboplastinoformación da lugar a la formación de una encima, el factor X activado.
• La trombinoformación da lugar a la formación de otra encima, la trombina.
• La fibrinoformación corresponde a la transformación del fibrinógeno en fibrina, gracias a la trombina.

 

Trastornos de la Hemostasia

Una hemostasia deficiente es generalmente la consecuencia de una trombopenia (insuficiencia de plaquetas), de una carencia de diferentes factores de coagulación o de una anomalía de los vasos sanguíneos. Estas afecciones tienen diversas causas. Estas pueden ser congénitas (hemofilia, enfermedad de Willebrand); adquiridas (enfermedad hepática, trastornos digestivos, coagulación intravascular diseminada para la carencia en factores de coagulación; infecciones virales y enfermedades autoinmunes para la carencia en plaquetas); provocadas por la absorción de ciertos medicamentos (anticoagulantes, ácido acetilsalicílico); provocadas por una carencia de vitaminas (carencia de vitamina C del escorbuto). 

Estas se traducen en una propensión a las hemorragias internas o externas. 

Una coagulación demasiado importante, o hipercoagulación, puede estar vinculada al aumento de la tasa de factores de coagulación, al final de un embarazo, por ejemplo, a una disminución de la cantidad de inhibidores de la coagulación (enfermedad del hígado) o a una deceleración del flujo sanguíneo.  Esta sobrecoagulación puede provocar una trombosis (formación de un coágulo en una arteria o en una vena).