Produzione di globuli rossi (eritropoiesi)
I globuli rossi sono prodotti continuamente nel midollo di alcune ossa. Come detto sopra, negli adulti i principali siti di produzione di globuli rossi, chiamati eritropoiesi, sono gli spazi midollari delle vertebre, delle costole, dello sterno e del bacino. All’interno del midollo osseo il globulo rosso deriva da un precursore primitivo, o eritroblasto, una cellula nucleata in cui non c’è emoglobina. La proliferazione avviene come risultato di diverse divisioni cellulari successive. Durante la maturazione, l’emoglobina appare nella cellula e il nucleo diventa progressivamente più piccolo. Dopo alcuni giorni la cellula perde il suo nucleo e viene introdotta nel flusso sanguigno nei canali vascolari del midollo. Quasi l’1% dei globuli rossi viene generato ogni giorno, e l’equilibrio tra la produzione di globuli rossi e la rimozione di globuli rossi invecchiati dalla circolazione viene mantenuto con precisione. Quando il sangue viene perso dalla circolazione, l’attività eritropoietica del midollo aumenta fino a quando il numero normale di cellule circolanti è stato ripristinato.
In un adulto normale i globuli rossi di circa mezzo litro (quasi una pinta) di sangue sono prodotti dal midollo ogni settimana. Un certo numero di sostanze nutritive sono necessarie per questo processo. Alcuni nutrienti sono i mattoni di cui sono composti i globuli rossi. Per esempio, gli aminoacidi sono necessari in abbondanza per la costruzione delle proteine dei globuli rossi, in particolare dell’emoglobina. Anche il ferro è un componente necessario dell’emoglobina. Circa un quarto di grammo di ferro è necessario per la produzione di un litro di sangue. Altre sostanze, richieste in tracce, sono necessarie per catalizzare le reazioni chimiche con cui vengono prodotti i globuli rossi. Importanti tra queste sono diverse vitamine come la riboflavina, la vitamina B12 e l’acido folico, necessarie per la maturazione dei globuli rossi in via di sviluppo; e la vitamina B6 (piridossina), necessaria per la sintesi dell’emoglobina. Le secrezioni di diverse ghiandole endocrine influenzano la produzione di globuli rossi. Se c’è un apporto inadeguato di ormone tiroideo, l’eritropoiesi è ritardata e compare l’anemia. L’ormone sessuale maschile, il testosterone, stimola la produzione di globuli rossi; per questo motivo, la conta dei globuli rossi degli uomini è più alta di quella delle donne.
La capacità del midollo osseo di produrre globuli rossi è enorme. Se stimolato all’attività di punta e se fornito adeguatamente di sostanze nutritive, il midollo può compensare la perdita di diverse pinte di sangue alla settimana. L’emorragia o la distruzione accelerata dei globuli rossi porta ad una maggiore attività del midollo. Il midollo può aumentare la sua produzione di globuli rossi fino a otto volte il tasso abituale. Dopo di che, se la perdita di sangue continua, si sviluppa l’anemia. Il tasso di eritropoiesi è sensibile alla tensione di ossigeno del sangue arterioso. Quando la tensione di ossigeno scende, vengono prodotti più globuli rossi e il numero di globuli rossi aumenta. Per questo motivo, le persone che vivono ad alta quota hanno una conta di globuli rossi più alta di quelle che vivono a livello del mare. Per esempio, c’è una piccola ma significativa differenza tra la conta media dei globuli rossi delle persone che vivono a New York City, alla pressione del livello del mare, e le persone che vivono a Denver, Colo, più di 1,5 km (1 miglio) sopra il livello del mare, dove la pressione atmosferica è inferiore. I nativi delle Ande, che vivono a quasi 5 km (3 miglia) sopra il livello del mare, hanno un numero di globuli rossi estremamente alto.
Il tasso di produzione di eritrociti è controllato dall’ormone eritropoietina, che è prodotto in gran parte nei reni. Quando il numero di globuli rossi circolanti diminuisce o quando l’ossigeno trasportato dal sangue diminuisce, un sensore non identificato rileva il cambiamento e la produzione di eritropoietina aumenta. Questa sostanza viene poi trasportata attraverso il plasma al midollo osseo, dove accelera la produzione di globuli rossi. Il meccanismo dell’eritropoietina funziona come un termostato, aumentando o diminuendo il tasso di produzione di globuli rossi in base al bisogno. Quando una persona che ha vissuto ad alta quota si sposta in un ambiente a livello del mare, la produzione di eritropoietina viene soppressa, il tasso di produzione di globuli rossi diminuisce e il conteggio dei globuli rossi scende fino a raggiungere il valore normale a livello del mare. Con la perdita di un litro di sangue, il meccanismo dell’eritropoietina si attiva, la produzione di globuli rossi viene potenziata, e in poche settimane il numero di globuli rossi circolanti viene riportato al valore normale. La precisione del controllo è straordinaria, così che il numero di nuovi globuli rossi prodotti compensa accuratamente il numero di cellule perse o distrutte. L’eritropoietina è stata prodotta in vitro (fuori dal corpo) con la tecnica dell’ingegneria genetica (DNA ricombinante). L’ormone purificato e ricombinante è promettente per le persone con insufficienza renale cronica, che sviluppano anemia a causa della mancanza di eritropoietina.