A importância dos eritrócitos na viscosidade do sangue na microcirculação

A saúde dos nossos órgãos e tecidos depende de como estes são nutridos e oxigenados. Como a nutrição e oxigenação dos tecidos é feita na microcirculação, e a viscosidade do sangue pode interferir na nutrição e oxigenação dos tecidos, alguns comportamentos dos glóbulos vermelhos são muito importantes para que os tecidos e orgãos sejam nutridos e oxigenados adequadamente.

The rule of erythrocytes on blood viscosity in the microcirculation

The health of our organs and tissues depends on how they are nourished and oxygenated. Since tissue nutrition and oxygenation are done in microcirculation, and blood viscosity can interfere with tissue nutrition and oxygenation, some behaviors of red blood cells are very important for tissues and organs to be properly nourished and oxygenated.

As seen in the previous post (The Blood and its Viscosity), the viscosity of the blood depends on the viscosity of plasma (the liquid phase of the blood), the hematocrit (the percentage of red blood cells), and two characteristics of red blood cells, the aggregation erythrocyte (when erythrocytes become “stuck”) and erythrocyte deformability (the ability of the erythrocyte to deform).

Na microcirculação (já detalhada no post A Microcirculação), conforme o calibre das artérias diminui, a importância dos glóbulos vermelhos na viscosidade sanguínea aumenta. Alguns capilares são até mais finos que o diâmetro de um eritrócito.

In the microcirculation (already detailed in the post The Microcirculation), as the caliber of the arteries decreases, the importance of red blood cells in blood viscosity increases. Some capillaries are even thinner than the diameter of one erythrocyte.

A figura abaixo mostra o que acontece com os eritrócitos conforme o diâmetro dos vasos sanguineos diminui. Nos vasos menores, a distância entre os eritrócitos fica maior, ou seja, a proporção entre glóbulos vermelhos e plasma (o hematócrito) diminui (este fenômeno é conhecido como efeito Fåhræus). A viscosidade do sangue nos vasos mais finos também diminui (efeito Fåhræus e Lindqvist). Enquanto os capilares sanguíneos forem de diâmetro maiores que os eritrócitos, a viscosidade do sangue nestes vasos muito pequenos vai ficar próxima da viscosidade do plasma. Já nos vasos menores em diâmetro que os glóbulos vermelhos, os eritrócitos serão os grandes responsáveis pela fluidez do sangue.

The figure below shows what happens to the erythrocytes as the blood vessel diameter decreases. In the smaller vessels, the distance between erythrocytes increases, that is, the proportion between red blood cells and plasma (the hematocrit) decreases (this phenomenon is known as the Fåhræus effect). Blood viscosity in thinner vessels also decreases (Fåhræus and Lindqvist effect). As long as the blood capillaries are larger in diameter than the erythrocytes, the blood viscosity in these very small vessels will be close to the plasma viscosity. In the vessels smaller in diameter than red blood cells, erythrocytes will be largely responsible for the fluidity of blood.

A influência dos eritrócitos na viscosidade sanguínea na microcirculação é maior nos vasos sanguíneos cujo diâmetro é menor que 300 µm. Duas características dos eritrócitos influenciam a viscosidade do sangue na microcirculação: A agregação eritrocitária (quando os glóbulos vermelhos ficam “grudados”) e a deformabilidade eritrocitárias (o quanto os glóbulos se deformam).

The rule of erythrocytes on blood viscosity in the microcirculation increases when blood vessel diameter drops below 300 µm. Two characteristics of erythrocytes influence the viscosity of blood in the microcirculation: Erythrocyte aggregation (when red blood cells are “stuck”) and erythrocyte deformability (how much the red blood cells can be deformed).

A Agregação Eritrocitária

The Erythrocyte Aggregation

A figura abaixo à direita mostra como os eritrócitos tendem a se agregar. Estes agregados, como pilhas de moedas são conhecidos como rouleau (singular) ou rouleaux (plural).

The figure below on the right shows how erythrocytes tend to aggregate. These aggregates, like stacks of coins, are known as rouleau (singular) or rouleaux (plural).

As forças que impedem a agregação eritrocitária são a tensão de cisalhamento, a energia elástica da membrana dos eritrócitos e a repulsão eletrostática entre os glóbulos vermelhos. Na microcirculação, conforme a tensão de cizalhamento diminui, os glóbulos vermelhos tendem a se agregar.

The forces that prevent erythrocyte aggregation are shear stress, the elastic energy of the erythrocyte membrane, and the electrostatic repulsion between red blood cells. In the microcirculation, as shear stress decreases, the red blood cells tend to aggregate.

A força elétrica de repulsão entre as hemácias é um fator que vai ser detalhado em um post posterior, devido a sua complexidade. A elasticidade da membrana dos glóbulos vermelhos também está relacionada ao outro comportamento dos eritrócitos que interfere com a viscosidade do sangue na microcirculação: A deformabilidade eritrocitária.

The electrical force of repulsion between the red blood cells is a factor that will be detailed in a later post, due to its complexity. The elasticity of the red blood cell membrane is also related to the other behavior of erythrocytes that interferes with blood viscosity in the microcirculation: Erythrocyte deformability.

A Deformabilidade Eritrocitária

The Erythrocyte Deformability

Como vimos no vídeo no post anterior (para quem quiser ver novamente o link é https://youtu.be/n8Xv70JlRu4 ) os glóbulos vermelhos são deformáveis. Quando submetidos a uma pressão, como a tensão de cizalhamento ou o contato com as paredes dos vasos sanguíneos, os eritrócitos se deformam, retornando na sua forma original bicôncova quando a pressão diminui. Na microcirculação, principalmente nos capilares mais finos, os eritrócitos se “espremem”, se deformam, para que possam passar por estes vasos sanguíneos.

As we saw in the video of the previous post (for those who want to see again the link is https://youtu.be/n8Xv70JlRu4) red blood cells are deformable. Under a pressure such as shear stress or contact with blood vessel walls, erythrocytes deform, returning to their original biconcave form when pressure decreases. In microcirculation, especially in the thinnest capillaries, erythrocytes “squeeze”, deform, so that they can pass through these blood vessels.

A capacidade dos glóbulos vermelhos de se deformarem depende de vários fatores, como a elasticidade da membrana celular e a viscosidade interna do eritrócito. Glóbulos vermelhos de forma alterada, diferentes do formato de disco bicôncavo original, não se deformam adequadamente. Eritrócitos muito alterados, como na anemia falciforme, deformam muito pouco, prejudicando a microcirculação (figura abaixo).

The capacity of red blood cells to deform depends on several factors, such as the elasticity of the cell membrane and the internal viscosity of the erythrocyte. Altered red blood cells, distinct from the original biconcave disc shape, do not deform properly. Very altered erythrocytes, as in sickle cell anemia, deform very little, impairing the microcirculation (figure below).

Doenças como diabetes, obesidade e doenças cardiovasculares entre outras, cursam com piora na agregação eritrocitária e deformabilidade eritrocitária. Essas doenças também apresentam alterações da microcirculação. Portanto tratamentos com o objetivo de melhorar a saúde destes pacientes devem melhorar também a microcirculação e a nutrição e oxigenação dos tecidos e órgãos. E neste sentido, o comportamento dos glóbulos vermelhos, como a agregação e a deformabilidade podem ser a chave para uma saúde melhor.

Diseases such as diabetes, obesity, and cardiovascular diseases, among others, are associated with erythrocyte aggregation and erythrocyte deformability impairment. These diseases also manifest alterations in microcirculation. Therefore, treatments aiming to improve the health of these patients should also improve microcirculation and the nutrition and oxygenation of tissues and organs. And in this sense, the behavior of red blood cells, such as aggregation and deformability, may be the key to better health.

Doutor Paulo Luiz Farber
Secretário-Geral da Sociedade Portuguesa de Hemorreologia e Microcirculação
Médico do Hospital da Luz de Aveiro

Paulo Luiz Farber MD, PhD
General-Secretary of the Portuguese Society of Hemorheology and Microcirculation
Medical doctor at the Hospital da Luz de Aveiro