Hematopoese e Elementos Celulares do Sangue

O tecido hematopoético é o local onde ocorre a formação de células sanguíneas que substituem as perdidas em processos fisiológicos ou patológicos. Este tecido constitui, estrutural e funcionalmente, a medula óssea, que é o órgão responsável pela hematopoese na vida pós-natal. Durante a vida pré-natal, a hematopoese ocorre em órgãos como baço, fígado, timo e linfonodos, a partir de células mesenquimais que migram do saco vitelino. Nesse período, também é observado o início da atividade hematopoética pela medula óssea. A medula óssea hematogênica é um órgão amplamente distribuído no corpo, volumoso e com alta atividade funcional. Com uma produção diária de aproximadamente 6 bilhões de células, essa atividade é ajustada de acordo com as necessidades de cada indivíduo. Alocada no canal medular de ossos longos e entre as trabéculas do osso esponjoso, ela ocorre nas variedades vermelha e amarela. Ambas encontram-se separadas da matriz óssea pelo endósteo (ver capítulo Tecido Ósseo). A medula óssea vermelha retém essa coloração devido à sua riqueza em eritrócitos em diversos estágios de maturação. A medula óssea amarela é rica em adipócitos e não possui atividade hematopoética, como ocorre com a variedade vermelha. A medula óssea amarela surge com o avanço da idade. O neonato possui apenas a variedade vermelha, que aos poucos vai sendo substituída pela variedade amarela. No adulto, a medula óssea vermelha ocorre apenas no esterno, costelas, vértebras e ossos chatos. No entanto, havendo necessidade, a medula óssea amarela pode se converter novamente na variedade vermelha, reassumindo sua atividade hematopoética. Tanto a medula óssea vermelha quanto a amarela são desprovidas de capilares linfáticos, mas em ambas ocorrem acúmulos de linfócitos formando nódulos linfáticos.

A medula óssea vermelha, assim como todos os órgãos, é formada por uma parte estrutural (o estroma) e uma funcional (o parênquima). O estroma da medula óssea vermelha é constituído de uma matriz extracelular altamente reticular (colágeno tipo III), células reticulares (também chamadas células adventiciais) e macrófagos. O arranjo tridimensional desses elementos forma uma esponja altamente irrigada por capilares sinusoides e também constitui o ambiente onde residem as células hematopoéticas, ou seja, o parênquima medular. Além de fibras reticulares, a MEC contém colágeno tipo I, proteoglicanos, fibronectina, laminina e hemonectina, uma glicoproteína que mantém as células fixas temporariamente. O estroma e o parênquima se organizam em dois compartimentos: vascular e hematopoético. O compartimento vascular corresponde aos capilares sinusoides que se originam a partir de artérias que entram no canal medular através do forame nutrício e drenam para veias que percorrem o canal nutrício até saírem dos ossos. Células hematopoéticas, adventiciais, macrófagos e fibras reticulares formam o compartimento hematopoético. O parênquima medular apresenta regiões onde predominam determinados tipos de células. Células que formam megacariócitos e eritrócitos situam-se próximas a capilares. Já as células que originam granulócitos encontram-se distantes. A maior parte da população de células da medula corresponde a células em processo de maturação em diferentes estágios. A medula óssea também possui a função de armazenar o ferro sob a forma de ferritina e hemossiderina.

Hematopoese: Formação das Células Sanguíneas

Cada célula sanguínea é originada a partir de uma célula progenitora denominada célula-tronco hematopoética pluripotente (CTHP). Através de diversas divisões e subsequentes diferenciações, a CTHP origina duas populações de células progenitoras multipotentes, sendo uma mieloide e outra linfoide. Essas células são denominadas unidade formadora de colônia esplênica (UFC-Es) e unidade formadora de colônia linfocítica (UFC-Li), respectivamente. As UFC-Es darão origem aos eritrócitos, granulócitos, monócitos e megacariócitos. As UFC-Li originarão os linfócitos T e B. A partir das UFC, uma terceira população de células-tronco unipotentes será formada. Essas células dão origem a um único tipo de célula sanguínea e são nomeadas de acordo com sua célula de destino. Assim, as unidades formadoras de colônia de eosinófilos (UFC-Eo) formam eosinófilos, as unidades formadoras de colônia de megacariócitos (UFC-Meg) formam megacariócitos, etc. De acordo com o tipo de célula formada, o processo é classificado em: eritropoese, granulocitopoese, monocitopoese, linfocitopoese e megacariocitopoese. As populações de células pluripotentes, multipotentes e unipotentes são idênticas morfologicamente entre si, com um aspecto linfoide. Os processos de divisão e diferenciação são modulados por diversos fatores específicos de origem local ou sistêmica. Conjuntamente, as interleucinas 1, 2 e 6 estimulam a CTHP e as UFC multipotentes e, quando isoladas, podem tanto estimular quanto suprimir a atividade hematopoética. As UFC unipotentes são estimuladas por fatores como a eritropoetina e o fator de estimulação de colônia granulocítica (FEC-G). Após a diferenciação das UFC unipotentes, as células tornam-se diferenciadas e a relação núcleo:citoplasma diminui. As UFC deixam o compartimento hematopoético e seguem até o compartimento vascular, permanecendo comprimidas entre os capilares sinusoides onde completarão seu processo de maturação. As células já maturadas são liberadas para a circulação através dos capilares sinusoides e este processo é modulado por diversos fatores, alguns conhecidos como o componente C3 do complemento, glicocorticoides e algumas toxinas bacterianas.

Eritropoese: Formação dos Glóbulos Vermelhos

Corresponde ao processo mais amplo e ativo da hematopoese. Estima-se que a cada semana cerca de 1,5 trilhões de eritrócitos sejam produzidos, e essa taxa pode aumentar de 4 a 8 vezes de acordo com as necessidades do indivíduo. Após a formação da UFC-Es, estas dão origem à célula progenitora eritrocitária (CP-E), e esta, por sua vez, originará a unidade formadora de colônia eritrocitária (UFC-E). Cada UFC-E dá origem a um proeritroblasto, que são as maiores células da linhagem eritrocitária com núcleo bem evidente. Os proeritroblastos se diferenciam em eritroblastos basofílicos, que são células menores e se caracterizam pelo citoplasma heterocromático (azul escuro). Em seguida, formam-se os eritroblastos policromáticos, que possuem cromatina condensada e, devido ao aumento de hemoglobina no citoplasma, tornam-se acidófilos. Os eritroblastos ortocromáticos são a última linhagem eritrocitária a possuir núcleo, pois nesta fase os núcleos picnóticos são expelidos e fagocitados pelos macrófagos presentes no tecido hematopoético. Os reticulócitos, então, são liberados na corrente sanguínea com agregados de mitocôndrias e ribossomos no citoplasma. Eles circulam por 1 a 2 dias até que completem sua maturação e, então, são convertidos em eritrócitos funcionais.

Granulocitopoese: Formação dos Granulócitos

A partir das UFC-Es mieloides multipotentes, são formadas 2 populações de células-tronco unipotentes: unidade formadora de colônia eosinofílica (UFC-Eo) e unidade formadora de colônia basofílica (UFC-B); e uma bipotente: unidade formadora de colônia de neutrófilos e monócitos (UFC-NM). As UFC-NM, por sua vez, se diferenciam em unidade formadora de colônia neutrofílica (UFC-N) e unidade formadora de colônia monocítica (UFC-M). Os mieloblastos são as primeiras células precursoras da granulocitopoese, idênticos entre si e que possivelmente retêm a capacidade de se converterem em qualquer célula granulocítica. Em seguida, surgem os promielócitos, que são células de grande relação núcleo:citoplasma e por isso diferenciam-se de seus precursores. A partir desse momento, surgem 3 linhagens de células progenitoras (mielócitos, metamielócitos e bastonetes), com menor relação núcleo:citoplasma e que apresentam especificidade quanto à célula de destino (ver quadro I).

Monocitopoese e Linfocitopoese

A identificação dos precursores dos agranulócitos e, consequentemente, o estudo deles é dificultada por fatores como a ausência de grânulos citoplasmáticos específicos e lobulações nucleares. Essa identificação é feita levando em conta a morfologia da cromatina e por histotécnicas especializadas, como a imuno-histoquímica. Antes da formação dos linfócitos circulantes, ocorrem duas linhagens de células progenitoras. As UFC-Li originam o linfoblasto, que tem citoplasma basófilo, ausência de grânulos primários e dois ou três núcleos. O prolinfócito vem em seguida e também possui citoplasma basófilo, mas, diferentemente dos linfoblastos, são menores, possuem grânulos primários e originam diretamente os linfócitos circulantes.

O monócito, ao contrário das demais células do sangue, não é terminal, pois deve migrar para os tecidos e assumir a função fagocitária. São as células brancas com o menor grau de linhagens progenitoras, sendo conhecido apenas um estágio entre a forma circulante e a UFC-M (unidade formadora de colônia de monócito): o promonócito. Esta é uma célula grande (20 µm de diâmetro), com numerosos grânulos primários e várias organelas em seu citoplasma. O promonócito se divide duas vezes antes de formar o monócito circulante. Alguns autores admitem a existência de um estágio mais jovem, o monoblasto, mas essa tese não é universal.

Megacariocitopoese: Formação das Plaquetas

Compreende o processo de formação do megacariócito, cujos fragmentos citoplasmáticos correspondem às plaquetas. As UFC-Meg (unidade formadora de colônia do megacariócito) formam diretamente o megacarioblasto. Através de endomitoses, o megacarioblasto multiplica seu material genético, tornando-se uma célula com alta ploidia. O megacarioblasto, então, é convertido em megacariócito que se aloca adjacente a um capilar sinusoide, emitindo prolongamentos citoplasmáticos para a luz do vaso. Nos prolongamentos ocorrem invaginações denominadas canais de demarcação. Esses canais formam aglomerados de pró-plaquetas, que são liberadas na corrente sanguínea. Quando o citoplasma do megacariócito se esgota, esta célula é fagocitada por macrófagos. As plaquetas circulam no sangue por aproximadamente 10 dias antes de serem removidas.

Elementos Celulares do Sangue

O sangue é um tecido dinâmico onde suas células se encontram em constante processo de renovação e remoção. Os elementos celulares do sangue são produzidos na medula óssea hematogênica, que corresponde ao tecido hematopoético localizado no interior de ossos. A hematopoese ocorre através de processos como a multiplicação e a diferenciação. Esses processos são regulados por diversos fatores locais e sistêmicos (ver capítulo Tecido Hematopoético). As células sanguíneas são categorizadas em três grupos: glóbulos vermelhos, glóbulos brancos e plaquetas. Os glóbulos vermelhos, como o próprio nome diz, correspondem às células vermelhas do sangue, também chamadas eritrócitos ou hemácias. Os glóbulos brancos reúnem as células de defesa que atuam nos tecidos durante os processos imunes. O conjunto de glóbulos brancos é conhecido como leucócitos e se subdivide em: granulócitos e agranulócitos. Os granulócitos compreendem os neutrófilos, eosinófilos e basófilos. Os agranulócitos são os monócitos e os linfócitos. As plaquetas, também chamadas trombócitos, na verdade são fragmentos celulares que atuam na coagulação do sangue.

Eritrócitos (Glóbulos Vermelhos)

Os eritrócitos são células anucleadas, bicôncavas e flexíveis que medem aproximadamente de 7 a 8 µm de diâmetro. Sua principal função é carrear oxigênio (O₂) dos alvéolos pulmonares para os tecidos e remover destes o gás carbônico (CO₂), levando-o para ser eliminado nos pulmões. Para tanto, os eritrócitos são células especialmente projetadas para esta função. São células anucleadas, bicôncavas e flexíveis. Por serem bicôncavas (o centro da célula possui menos de 1 µm de espessura), possuem uma maior superfície de contato, podendo assim transportar uma considerável quantidade de gases por célula. Essa morfologia se deve ao arranjo filamentoso de uma proteína contrátil presente na membrana eritrocitária, denominada espectrina, e o formato bicôncavo é mantido através de consumo de energia. Além disso, são flexíveis, podendo ajustar-se ao pequeno diâmetro dos capilares e não possuem núcleo nem organelas citoplasmáticas, apenas membrana, citoesqueleto, hemoglobina e enzimas glicolíticas. Assim, são arquitetadas especialmente para a função de trocas gasosas. São as células sanguíneas presentes em maior quantidade, com 500 a 1000 vezes mais células do que os leucócitos. Os eritrócitos humanos possuem uma vida útil de aproximadamente 120 dias, quando são fagocitados por macrófagos no baço e no fígado e substituídos por células em estado imaturo chamadas reticulócitos. Os reticulócitos representam de 1% a 2% dos eritrócitos circulantes, e qualquer alteração nesse valor é indicativo de alterações na eritropoese (produção de eritrócitos), além de subsidiar a classificação das anemias (regenerativa e arregenerativa). Diferentemente dos eritrócitos, os reticulócitos possuem mecanismos para síntese proteica (RER, ribossomos e mitocôndrias). Aproximadamente 1/3 do citoplasma eritrocitário é ocupado pela hemoglobina, uma proteína conjugada formada por 4 cadeias polipeptídicas ligadas a um grupo HEME (porfirina ligada ao ferro). A hemoglobina carreia tanto o O₂ quanto o CO₂ através de ligações instáveis com a porção globina. Quando ligada ao O₂, forma a oxihemoglobina e, quando ligada ao CO₂, a carboaminohemoglobina. Através da enzima metahemoglobina redutase, a hemoglobina com ferro no estado ferroso é convertida em hemoglobina com ferro na forma férrica (funcional) que tem grande afinidade pelo O₂. A liberação do O₂ nos tecidos é facilitada pelo 2,3-difosfoglicerato (2,3-DPG), que diminui a afinidade da hemoglobina pelo O₂. O 2,3-DPG é liberado em tecidos com depleção de O₂.

Leucócitos (Glóbulos Brancos)

Representando o mecanismo central de defesa do corpo contra diversas injúrias (microorganismos, toxinas, etc.), os leucócitos migram através do sangue até o local da agressão, atraídos por substâncias químicas em um processo denominado quimiotaxia. São células de formato esférico e, por isso, apresentam menor resistência ao sangue e, consequentemente, maior fluidez. O processo de passagem pelo endotélio vascular (diapedese e endereçamento) de certo modo “deforma” os leucócitos e estes tornam-se pleomórficos (várias formas). Ocorrem no citoplasma dos leucócitos diversos grânulos característicos dessas células. Esses grânulos, na verdade, são lisossomos revestidos por membrana, com diversas enzimas em seu interior e podem ser classificados em: primários (ou azurófilos) e secundários (ou específicos). Os grânulos primários são os maiores, ocorrem em todas as células brancas e contêm lisozima, hidrolase ácida, mieloperoxidase, elastase, colagenase e catepsina G. Os grânulos secundários são menores (0,1 µm de diâmetro), ocorrem apenas nos granulócitos e possuem enzimas bactericidas como a lisozima e outras proteases.

Neutrófilo

Os neutrófilos são leucócitos granulócitos e correspondem à célula branca mais frequentemente encontrada no sangue, constituindo cerca de 60% a 70% dos leucócitos circulantes. Assim como os demais granulócitos, estas células têm seu diâmetro variando entre 12 a 15 µm. Sua principal característica é a intensa segmentação do núcleo, que também é heterocromático. As lobulações nucleares encontram-se unidas por filamentos de cromatina e nucleoplasma. Nas fêmeas, pode ocorrer uma lobulação em forma de raquete que corresponde à cromatina sexual. O citoplasma é preenchido com organelas e grânulos (primários e secundários) que se coram fracamente. Assim como os eritrócitos, utilizam a via anaeróbia para produzir ATP (energia). São as primeiras células recrutadas diante de uma ameaça microbiana (principalmente bactérias), sendo atraídas até o sítio da lesão por quimiotaxia (ver capítulo Sistema Imune). Estas células fagocitam microrganismos que são englobados pelos grânulos primários ao mesmo tempo em que liberam enzimas hidrolíticas, ocasionando degradação da MEC (ver capítulo Tecidos Conjuntivos Adultos). Além das substâncias presentes nos grânulos, outras substâncias atuam no processo imune, como as que reagem com o oxigênio (superóxido e peróxido de hidrogênio [H₂O₂]) e a lactoferrina, que quela o ferro necessário para o crescimento bacteriano. Durante a execução de seus processos imunes, os neutrófilos também são destruídos. O conjunto dessas células mortas, juntamente com os microrganismos e MEC degradada, dá-se o nome de pus. Os neutrófilos também liberam leucotrienos que promovem reação inflamatória localizada e quimiotaxia para outras células de defesa.

Eosinófilo

Os eosinófilos constituem a segunda maior população de leucócitos agranulócitos, correspondendo a 3% a 7% dos glóbulos brancos circulantes. O núcleo é heterocromático, bilobulado e raramente apresenta mais de três lobulações. Também se utilizam da via anaeróbia para produzir energia na forma de ATP. Os grânulos primários se convertem em secundários ainda na medula óssea. Além das substâncias encontradas comumente, os grânulos destas células contêm proteínas catiônicas de ação parasiticida. Estas células possuem limitada capacidade fagocitária, que é mais direcionada para complexos antígeno-anticorpo. São requeridas nos processos imunes contra parasitos helmintos e também atuam em processos alérgicos. Na membrana plasmática destas células, ocorrem numerosos receptores para a histamina, leucotrienos e FQE-A, sendo atraídas por essas substâncias nas invasões parasitárias, alergias e inflamações.

Basófilo

Com cerca de 0% a 3% de participação nos leucócitos circulantes, os basófilos são a menor população de glóbulos brancos do sangue. Estas células possuem grânulos (predominantemente secundários) que reagem positivamente ao método Giemsa. No interior desses grânulos estão presentes muitas substâncias encontradas nos grânulos dos mastócitos (histamina, heparina, FQE-A). Como possuem poucos grânulos primários, sua atividade fagocitária é mais limitada dentre os granulócitos. Estas células atuam de forma semelhante aos mastócitos, onde antígenos se ligam aos receptores (IgE), provocando assim a degranulação dos basófilos. Devido às semelhanças morfológicas e funcionais, os basófilos e mastócitos são frequentemente ditos como células de mesma origem embriológica.

Monócito

As maiores células do sangue, com diâmetro entre 12 a 18 µm e aproximadamente 5% do número total de leucócitos circulantes, são os monócitos. Além do seu tamanho, estas células caracterizam-se pelo seu núcleo quase sempre se encontrar em posição excêntrica e assumir formas variadas (reniforme, grão de feijão, trilobulados, etc.). O citoplasma é ocupado por mitocôndrias, RER, lisossomos, glicogênio e grânulos primários maiores que o convencional, havendo carência de grânulos secundários. Após serem formados na medula óssea, os monócitos passam poucos dias na corrente sanguínea, quando então migram para os tecidos e lá duram meses na qualidade de macrófagos (ver capítulo Tecidos Conjuntivos Adultos).

Linfócito

Os linfócitos são a segunda maior população de glóbulos brancos, correspondendo a aproximadamente 20% do número de leucócitos circulantes. São menos pleomórficos, com núcleo grande, arredondado e com pequenos grânulos primários. São classificados de acordo com a função em: linfócitos T, linfócitos B e células NK. Os linfócitos T são os mais frequentes e, quando ativados, participam dos processos imunes celulares. Quando ativados, se subdividem em três tipos celulares: células T auxiliares (1 e 2), células T citotóxicas, células T de memória e células T supressoras. Essas células, no entanto, só se ligam ao antígeno quando este é reconhecido por uma célula apresentadora de antígeno (ex.: macrófago). Os linfócitos B participam dos processos imunes humorais (produção de anticorpos) e, quando estimulados, se subdividem em plasmócitos (células efetoras produtoras de anticorpos) e células B de memória, que são recrutadas em uma segunda exposição. O processo de produção de anticorpos ocorre quase sempre na presença de células T. Mas, há os chamados antígenos timo-independentes que desencadeiam a produção de anticorpos na ausência de células T, embora apenas IgM seja produzida e células de memória não sejam formadas. As células NK, matadoras naturais (do inglês natural killer), são capazes de destruir células estranhas por citotoxicidade sem a influência de células B ou células T.

Plaquetas (Trombócitos)

As plaquetas ou trombócitos são fragmentos de uma célula poliplóide, localizada na medula óssea, denominada megacariócito. São células anucleadas, que apresentam vários tamanhos e possuem vida curta, não chegando a duas semanas. Possuem duas regiões distintas: granulômero e hialômero. No granulômero ocorrem mitocôndrias, peroxissomos, lisossomos, glicogênio e três tipos de grânulos: α, β e λ (lisossômico). A região do hialômero é preenchida por microtúbulos paralelos à membrana que conferem forma à plaqueta. O glicocálix é bem desenvolvido, o que promove alta capacidade de adesão a essas células. A principal função das plaquetas é participar ativamente do processo de contenção do sangue (hemostasia) quando da ocorrência de lesão vascular. As plaquetas se agregam formando um tampão hemostático e, posteriormente, liberam seus grânulos, formando assim o coágulo secundário, que é constituído de proteína plasmática (fibrinogênio), agregados plaquetários e fatores de coagulação.