memorias de la real academia de ciencias y artes de barcelona

MEMORIAS
DE LA
REAL ACADEMIA DE CIENCIAS Y ARTES
DE BARCELONA
TERCERA ÉPOCA NÚM. 1036
VOL. LXV NÚM. 9
EL GLÒBUL VERMELL VIST PER UN ENGINYER
MEMÒRIA LLEGIDA PER L'ACADÈMIC ELECTE
Dr. LLUIS BERGA CASAFONT
A l’acte de la seva recepció el dia 24 d’abril de 2014
DISCURS DE RESPOSTA PER L’ACADÈMIC NUMERARI
Excm. Sr. MODEST BATLLE i GIRONA
Publicada el mes d’octubre de 2014
BARCELONA
2 0 14
RESUM
La sang és el medi intern que té la missió de transportar l’oxigen i diverses
substàncies metabòliques a les cèl·lules dels òrgans i sistemes del cos humà.
Igualment, serveix com a fluid de comunicació i exerceix les funcions de
defensa davant les intrusions estranyes a l’organisme. El comportament
reològic del plasma i de la sang humana mostra que el plasma sanguini és un
líquid newtonià, al contrari de la sang total, que té un comportament no
newtonià, que disminueix la seva viscositat aparent quan augmenta la
velocitat de deformació, a causa principalment del fenomen de l’agregació i
desagregació reversible dels glòbuls vermells amb la velocitat del flux.
Una de les cèl·lules sanguínies que hi tenen un paper fonamental són
els glòbuls vermells, hematies o eritròcits. El glòbul vermell normal té un
forma característica de disc bicòncau, que és l’adaptació morfològica a la
seva funció. En aquesta memòria s’analitza la morfologia eritrocitària,
fonamentalment mitjançant microscòpia electrònica de rastreig (MER), que
permet obtenir una millor descripció de les morfologies eritrocitàries, per la
qual cosa, la MER és una eina molt útil per a analitzar les diverses formes dels
glòbuls vermells, i serveix d’ajuda a la comprensió de diversos mecanismes
fisiopatològics, i al diagnòstic de las patologies eritrocitàries. Es descriu la
deformabilitat eritrocitària, que és la capacitat que té el glòbul vermell de
canviar ràpidament de forma quan se’l sotmet a un estat tensional. La
deformabilitat de l’eritròcit depèn bàsicament de tres factors: factor de
forma, viscositat del medi intern eritrocitari i propietats viscoelàstiques de la
membrana.
Posteriorment es descriu el naixement, la vida i la mort dels glòbuls
vermells. Les hematies neixen en la medul·la òssia, que produeix centenars
de milers de milions de glòbuls vermells cada dia. D’allà passen al torrent
circulatori, on viuen uns 120 dies desenvolupant la funció d’abastament
d’oxigen a les cèl·lules, i recollida de diòxid de carboni i altres productes
residuals del metabolisme cel·lular. Per a realitzar aquesta funció, les
hematies han d’esquivar diversos obstacles en la circulació, entre els quals
destaquen els conductes estrets dels capil·lars de la microcirculació, i el pas a
través del filtre esplènic. Així, és fonamental que tinguin una deformabilitat
adequada. Per això, els discòcits són un exemple excel·lent de la relació
biològica entre forma i funció.
S’analitzen les funcions de la melsa com a òrgan de control de la
viabilitat eritrocitària, i les característiques especials que té de filtre dels
glòbuls vermells; es mostra la tipologia que presenta la circulació de la sang
en la melsa i la seva alteració en diverses anèmies hemolítiques.
En resum, es presenta una forma diferent de l’anàlisi dels glòbuls
vermells, des d’un punt de vista morfològic, mitjançant microscòpia
electrònica, i amb una visió més reològica i de la bioenginyeria, i es destaca la
incidència que tenen les propietats mecàniques de les hematies i
fonamentalment la seva deformabilitat en la viabilitat eritrocitària, per tal de
poder complir els objectius bàsics que han de desenvolupar durant la vida
curta que tenen en la circulació sanguínia.
RESUMEN
La sangre es el medio interno que tiene la misión de transportar el oxígeno y
diversas sustancias metabólicas a las células de los órganos y sistemas del
cuerpo humano. Igualmente, sirve como fluido de comunicación y ejerce las
funciones de defensa frente a las intrusiones extrañas al organismo. El
comportamiento reológico del plasma y de la sangre humana muestra que el
plasma sanguíneo es un líquido newtoniano, al contrario de la sangre total,
que tiene un comportamiento no newtoniano, disminuyendo su viscosidad
aparente cuando aumenta la velocidad de deformación, debido
principalmente al fenómeno de la agregación y desagregación reversible de
los glóbulos rojos con la velocidad del flujo.
Una de las células sanguíneas que tienen un papel fundamental son
los glóbulos rojos, hematíes o eritrocitos. El eritrocito normal tiene una
forma característica de disco bicóncavo, que es la adaptación morfológica a
su función. En esta memoria se analiza la morfología eritrocitaria,
fundamentalmente mediante microscopia electrónica de barrido (MEB), que
permite obtener una mejor descripción de las morfologías eritrocitarias, por
lo que la MEB es una herramienta muy útil para el análisis, de las diversas
formas de los glóbulos rojos, y sirve de ayuda a la comprensión de distintos
mecanismos fisiopatológicos y al diagnóstico de las patologías eritrocitarias.
Se describe la deformabilidad eritrocitaria, que es la capacidad que posee el
glóbulo rojo de cambiar rápidamente de forma cuando se lo somete a un
estado
tensional.
La
deformabilidad
del
hematíe
depende
fundamentalmente de tres factores: factor de forma, viscosidad del medio
interno eritrocitario y propiedades viscoelásticas de la membrana.
Posteriormente se describe el nacimiento, la vida y la muerte de los
glóbulos rojos. Los hematíes nacen en la medula ósea, que produce cientos
de miles de millones de glóbulos rojos cada día. De allí pasan al torrente
circulatorio, donde viven unos 120 días desarrollando su función de
abastecimiento de oxígeno a las células, y recogida de dióxido de carbono y
otros productos residuales del metabolismo celular. Para realizar esta
función, los hematíes tienen que sortear distintos obstáculos en la
circulación, entre los que destacan los conductos estrechos de los capilares
de la microcirculación y el paso a través del filtro esplénico. Así, es
fundamental que tengan una deformabilidad adecuada. Por ello, los
discocitos son un excelente ejemplo de la relación biológica entre forma y
función.
Se analizan las funciones del bazo como órgano de control de la
viabilidad eritrocitaria, y sus especiales características de filtro de los
glóbulos rojos; se muestra la tipología que presenta la circulación de la
sangre en el bazo y su alteración en diversas anemias hemolíticas.
En resumen, se presenta una forma diferente del análisis de los
glóbulos rojos, desde un punto de vista morfológico, mediante microscopia
electrónica, y con una visión más reológica y bioingenieril, destacándose la
incidencia que tienen las propiedades mecánicas de los hematíes y
fundamentalmente su deformabilidad en la viabilidad eritrocitaria, para así
poder cumplir los objetivos básicos que tienen que desarrollar durante su
corta vida en la circulación sanguínea.
SUMMARY
The blood is the internal fluid that has the main function of RBCs - oxygen
transport through blood circulation to the cells of the organs and systems of
the human body. Equally, it serves as communication fluid, and it has the
functions of defense front the strange intrusions into the organism. The
rheological behavior of the plasma and human blood shows that the plasma
is a Newtonian liquid, contrary to the blood, that has a non-Newtonian
behavior, diminishing its apparent viscosity when the shear rates increases,
due mainly to the phenomenon of the reversible rouleaux formation of the
red globules with the speed of the flow.
One of the blood cells that have a fundamental role is the red cell, or
erythrocyte. The normal red cell has a characteristic shape of biconcave disk
that is the morphological adaptation to its function. In this memory the red
cell morphology is analyzed, fundamentally by means of Scanning Electronic
Microscopy (SEM), that allows to obtain a better description of the
erythrocyte morphologies. For it, SEM is a very useful tool for the analysis of
the diverse red cell shapes, and also it constitutes a help for understanding
different physiopathological mechanisms, and for the diagnosis of the red
cell pathologies.
Red cell deformability, which it is the capacity that has the
erythrocyte of changing its shape quickly under a shear stress state, is
described. The red cell deformability depends fundamentally on three
factors: geometric factor, internal viscosity, and membrane vis-coelastic
properties. Later on, the birth, life and death of the red globules are
described. The red cell born in the bone marrow that produces hundreds of
thousands of millions of erythrocytes every day. Of there, red cells pass to
the circulatory stream, where they live about 120 days developing their
function of oxygen supply to the cells, and collection of CO2. To carry out this
function, the red cells have to draw different obstacles in the circulation,
among those highlight the narrow capillaries of the microcirculation, and the
cross of spleen filter. This way, it is fundamental that they have an
appropriate deformability. Thus, the discocytes are an excellent example of
the biological relationship between form and function.
The functions of the spleen as organ of control of the erythrocyte
viability and their special characteristics of filter of the red cells are analyzed,
being shown the special and unique pathway that presents the circulation of
the blood in the spleen, and its alteration in several hemolytic anemias.
In summary, a different angle of the analysis of the red cells is
presented, from a morphological point of view by means of electronic
microscopy, and with a more rheological and bioengineerical vision, standing
out the incidence that the mechanical properties of the red cell have in the
erythrocyte viability, and fundamentally in its deformability, for this way to
be able to carry out the basic objectives that they have to develop during its
short life in the blood circulation.