Erytrocytt

erytrocytt

Bilde tatt med et elektronmikroskop som viser, fra venstre mot høyre: en rød blodcelle , en blodplate og en hvit blodcelle .
Navn og klassifisering
synonymer Rød blodcelle;
rød blodcelle
latin erytrocytus; hematia
TH H2.00.04.1.01001
TH H2.00.04.1.01001
anatomisk informasjon
System Kardiovaskulær
Produsert av beinmarg
 medisinsk melding 

Erytrocytter (fra gresk ἐρυθρός 'rød' og κύτος 'pose') også kalt røde blodceller eller røde blodceller , er de mest tallrike cellene i blodet . Hemoglobin er en av dets hovedkomponenter, og dens funksjon er å transportere oksygen til ulike typer kroppsvev. [ 1 ] Menneskelige erytrocytter , så vel som de fra andre pattedyr, mangler en kjerne og mitokondrier , så de må få sin metabolske energi gjennom melkesyregjæring . [ 2 ] Mengden som anses som normal hos menneskearten varierer mellom 4.500.000 (hos kvinner ) og 5.400.000 (hos menn ) per kubikkmillimeter (eller mikroliter ) blod, [ 3 ] det vil si omtrent 1.000 ganger mer enn leukocytter . Overskuddet av røde blodlegemer kalles polycytemi , og mangelen på dem kalles anemi . [ 4 ] [ 5 ] Røde blodlegemer er ofte brukt i transfusjoner i klinisk praksis og har blitt foreslått som bærere for medikamenter og nanopartikler. [ 6 ]

Beskrivelse

Erytrocytten er en bikonkav skive mellom 5 og 7,5 μm i diameter, [ 7 ] 1 μm tykk og 80 til 100 femtoliter i volum. Cellen har mistet rest - RNA og mitokondrier , samt noen viktige enzymer ; dermed er den ikke i stand til å syntetisere nye proteiner eller lipider . Cytoplasmaet deres inneholder stort sett pigmentet hemoglobin , som gir dem deres karakteristiske røde farge (som kan være mørkere avhengig av oksygenering) og er ansvarlig for oksygentransport . [ 8 ]​ [ 9 ]

Denne beskrivelsen gjelder imidlertid pattedyrerytrocytter, siden hos resten av virveldyr, med noen unntak, mangler erytrocytter den bikonkave formen og er vanligvis større enn de som er beskrevet ovenfor. Dette er fordi de røde blodcellene til andre virveldyr fortsatt har en kjerne.

Erytrocytter er avledet fra engasjerte stamceller kalt hemocytoblaster . Erytropoietin , et veksthormon som produseres i nyrevev , stimulerer erytropoiesis ( dvs. dannelsen av erytrocytter) og er ansvarlig for å opprettholde en erytrocyttmasse i konstant tilstand. Erytrocytter, som leukocytter , har sin opprinnelse i benmargen .

Erytrocyttkonsentrasjonen varierer etter kjønn, alder og geografisk plassering. Høyere konsentrasjoner av erytrocytter finnes i høye områder, hos menn og hos nyfødte. Reduksjoner under referanseområdet fører til en sykdomstilstand som kalles anemi . Denne endringen forårsaker vevshypoksi . Økt konsentrasjon av røde blodlegemer ( polycytemi ) er mindre vanlig.

Hemolyse er ødeleggelsen av gamle erytrocytter og forekommer i makrofagene i milten og leveren . De essensielle elementene, globin og jern , blir bevart og gjenbrukt. Hem - delen av molekylet kataboliseres til bilirubin og biliverdin , og utskilles til slutt gjennom tarmkanalen . Intravaskulær erytrocyttruptur frigjør hemoglobin direkte i blodet, hvor molekylet dissosieres til α- og β- dimerer , som binder seg til transportproteinet, haptoglobin . Dette transporterer dimerene til leveren, hvor de deretter kataboliseres til bilirubin og skilles ut.

Erytrocytter hos pattedyr

Erytrocytter fra pattedyr har ikke en kjerne når de blir modne, det vil si at de mister cellekjernen og dermed DNA ; amfibier , krypdyr og fugler har erytrocytter med en kjerne. Erytrocytter mister også mitokondriene og bruker glukose til energi gjennom prosessen med glykolyse etterfulgt av melkesyregjæring .

Røde blodlegemer produseres kontinuerlig i benmargen til lange bein , selv om i embryoet er leveren hovedprodusenten av røde blodceller. Milten fungerer som et reservoar for røde blodlegemer, men dens funksjon er noe begrenset hos mennesker. Hos andre pattedyr, som hunder og hester , frigjør imidlertid milten et stort antall erytrocytter i stressende tider . Noen idrettsutøvere har forsøkt å utnytte denne funksjonen til milten ved å prøve å frigjøre reservene av erytrocytter gjennom medisiner , men denne praksisen setter det kardiovaskulære systemet i fare , siden det ikke er forberedt på å støtte blod hvis viskositet er høyere enn det som anses som normalt.

Menneskelige erytrocytter

Erytrocytter har en flatet, bikonkav, oval form med en fordypning i midten. Denne utformingen er optimal for utveksling av oksygen med omgivelsene, da den gir dem fleksibilitet til å kunne passere gjennom kapillærene , hvor de frigjør oksygenbelastningen. Diameteren til en typisk erytrocytt er 6-8 µm. Røde blodlegemer inneholder hemoglobin , som er ansvarlig for transport av oksygen og karbondioksid. Det er også pigmentet som gir blodet dens røde farge.

Verdier som anses som normale for erytrocytter hos voksne Erytrocyttmodning

På grunn av det konstante behovet for å fylle på røde blodceller, er de erytropoietiske cellene i benmargen blant de raskest voksende og reproduserende i hele kroppen. Derfor, som man kan forvente, blir modningen og produksjonen sterkt påvirket i tilfeller av betydelige ernæringsmangler.

For den endelige modningen av erytrocytter er det spesielt to vitaminer som trengs: vitamin B12 og folsyre . Begge er essensielle for DNA -syntese fordi begge, på forskjellige måter, er nødvendige for dannelsen av tymidintrifosfat, en av de essensielle komponentene i DNA. Derfor forårsaker mangelen på vitamin B12 eller folsyre en reduksjon i DNA-produksjonen og bestemmer følgelig en svikt i nukleær modning og deling.

Likeledes gir de erytroblastiske cellene i benmargen, i tillegg til at de ikke formerer seg raskt, hovedsakelig opphav til større enn normale erytrocytter kalt makrocytter, med en veldig tynn, uregelmessig og oval membran, i stedet for den vanlige bikonkave skiven. Disse misdannede cellene, etter å ha kommet inn i det sirkulerende blodet, transporterer oksygen normalt, men på grunn av deres skjørhet, blir deres levetid forkortet med en halv til en tredjedel. Av denne grunn sies vitamin B12- eller folsyremangel å gi en svikt i erytropoietisk modning.

Det er andre årsaker som endrer modningen av erytrocytter, for eksempel jernmangel og andre genetiske abnormiteter som fører til produksjon av unormale hemoglobiner. Alle disse problemene vil føre til endringer i erytrocyttene , ved endring av membranen, cytoskjelettet eller andre.

Morfologiske utviklingsstadier

De morfologiske utviklingsstadiene til erytroidcellen inkluderer (i rekkefølge av økende modenhet) følgende stadier:

  • Pluripotent stamcelle.
  • Multipotent stamcelle.
  • Progenitorcelle eller CFU-S (kolonidannende enhet i milten).
  • BFU-E (erythrocyte budding unit).
  • CFU-E (erythrocyte colony-forming unit), som senere vil danne proerytroblastene .
  • Proerytroblast : Stor celle med rikelig cytoplasma, stor kjerne med tykt kromatin, nukleoler ikke særlig godt definert (20-25 mikron).
  • Basofil erytroblast : Mindre enn den forrige (16-18 mikron), basofil cytoplasma, tykt og klumpete kromatin, her begynner dannelsen av hemoglobin.
  • Polychromatophilic erythroblast : Den måler 10-12 mikron, cytoplasmaet begynner å få en rosa farge på grunn av tilstedeværelsen av hemoglobin, her er den siste mitotiske fasen for dannelsen av røde blodceller, den har ikke nukleoler og kjerne/cytoplasma-forholdet er 4:1.
  • Ortokromatisk erytroblast : Den måler 8-10 mikron, har kompakt kromatin og kjernen begynner å forsvinne.
  • Retikulocytt : Nesten differensiert til modne erytrocytter. Tilstedeværelsen av retikulocytter i perifert blod) indikerer riktig funksjon av benmargen .
  • Erytrocytt , endelig, når den allerede mangler en kjerne og mitokondrier. Den har transportkapasitet (gasser, hormoner, medisiner osv.).

Når cellen modnes, øker hemoglobinproduksjonen, noe som fører til en endring i fargen på cytoplasmaet i blodprøver farget med Wrights farge , fra mørkeblått til rødlig-rosa-grå. Kjernen blir gradvis pyknotisk , og blir drevet ut av cellen i det ortokromatiske stadiet.

Erytrocyttmembranen er et bilipid-proteinkompleks, som er viktig for å opprettholde celledeformerbarhet og selektiv permeabilitet. Når cellen eldes, blir membranen stiv, permeabel, og erytrocytten blir ødelagt i milten . Gjennomsnittlig halveringstid for den normale erytrocytten er 100 til 120 dager.

Membransammensetning

Erytrocyttmembranen har flere roller som hjelper til med overflateregulering av deformasjon, fleksibilitet, adhesjon til andre celler og immunologisk gjenkjennelse. Disse funksjonene er svært avhengig av deres sammensetning, som definerer egenskapene deres. Erytrocyttmembranen er sammensatt av tre lag: glykokalyxen på utsiden, som er rik på karbohydrater; lipid - dobbeltlaget som inneholder flere transmembranproteiner i tillegg til dets hovedlipidbestanddeler; og membrancytoskjelettet , et strukturelt nettverk av proteiner lokalisert på den indre overflaten av lipid-dobbeltlaget. Halvparten av erytrocyttmembranmassen hos mennesker og de fleste pattedyr er protein, den andre halvparten er lipider, hovedsakelig fosfolipider og kolesterol .

Membranlipider

Erytrocyttmembranen er sammensatt av et lipid-dobbeltlag, lik det som finnes i praktisk talt alle menneskelige celler. Dette lipid-dobbeltlaget er sammensatt av kolesterol og fosfolipider i like vektandeler. Lipidsammensetning er viktig fordi den definerer mange fysiske egenskaper som permeabilitet og fluiditet . Videre er aktiviteten til flere membranproteiner regulert av interaksjon med lipidene i dobbeltlaget. I motsetning til kolesterol, som er jevnt fordelt mellom de indre og ytre monolagene, er de 5 hovedfosfolipidene arrangert asymmetrisk:

i det ytre monolaget

I det indre monolaget

Den asymmetriske fordelingen av fosfolipider i dobbeltlaget er et resultat av funksjonen til noen energiavhengige og energiuavhengige fosfolipidtransportproteiner. Flippaser er proteiner som flytter fosfolipider fra det ytre til det indre monolaget, mens de såkalte flopasene gjør det motsatte, mot konsentrasjonsgradienten på en energiavhengig måte. I tillegg er det scramblaseproteinene som beveger fosfolipider i begge retninger samtidig, ned sine energiuavhengige konsentrasjonsgradienter. Identiteten til membranvedlikeholdsproteinene i erytrocytter er fortsatt under diskusjon.

Opprettholdelsen av den asymmetriske distribusjonen av fosfolipider i dobbeltlaget er kritisk for cellens integritet og funksjonalitet av flere grunner:

  • Makrofager gjenkjenner og fagocyterer erytrocytter som har eksponert fosfatidylserin på den ytre overflaten. Derfor er det avgjørende å holde fosfatidylserin i det indre monolaget for cellens overlevelse i dens hyppige møter med makrofager i retikulo-endotelsystemet , spesielt i milten.
  • For tidlig ødeleggelse av talassemi og sigdcelleerytrocytter har vært knyttet til forstyrrelse av lipidasymmetri som fører til eksponering av fosfatidylserin i det ytre monolaget.
  • En eksponering for fosfatidylserin kan forbedre adhesjonen av erytrocytter til vaskulære endotelceller, og effektivt forhindre normal transitt gjennom mikrovaskulaturen. Derfor er det viktig å holde fosfatidylserin i det indre monolaget av dobbeltlaget for å sikre normal blodstrøm i mikrosirkulasjonen.
  • Fosfatidylserin og fosfatidylinositol-4,5-bisfosfat (PtdIns(4,5)P2) kan regulere den mekaniske funksjonen til membranen, på grunn av deres interaksjoner med cytoskjelettproteiner som spektrin og protein 4.1R . Nyere studier indikerer at binding av spektrin til fosfatidylserin fremmer mekanisk stabilitet i membranen. PtdIns(4,5)P2 øker bindingen av protein 4.1R til glykoforin C, men reduserer interaksjonen med proteinbånd 3, og kan dermed modulere bindingen av dobbeltlaget til cytoskjelettet.

Tilstedeværelsen av spesialiserte strukturer kalt lipidflåter i erytrocyttmembranen er beskrevet i nyere studier. Disse strukturene rike på kolesterol og sfingolipider er assosiert med spesifikke membranproteiner, slik som G-proteinet . [ 10 ]​ [ 11 ]

Erytrocytt energimetabolisme

Metabolismen av erytrocytter er begrenset på grunn av fraværet av kjernen , mitokondriene og andre subcellulære organeller . Selv om binding, transport og frigjøring av oksygen og karbondioksid er en passiv prosess som ikke krever energi, er det en rekke energiavhengige metabolske prosesser som er avgjørende for cellelevedyktighet.

De viktigste metabolske veiene for den modne erytrocytten krever glukose som substrat. Disse veiene refererer til:

Disse banene bidrar med energi ved å opprettholde:

  • høyt intracellulært kalium, lavt intracellulært natrium og svært lavt intracellulært kalsium ( kationpumpe );
  • hemoglobin i redusert form;
  • forhøyede nivåer av redusert glutation ;
  • integritet og deformerbarhet av membranen.
Embden–Meyerhof-vei eller anaerob glykolyse

Gir ATP for regulering av intracellulær kationkonsentrasjon (Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ ) gjennom kationpumper. Erytrocytten får energi i form av ATP fra nedbrytningen av glukose via denne veien. Normale erytrocytter har ikke glykogenlagre , de er helt avhengige av omgivelsesglukose for glykolyse . Glukose kommer inn i cellen ved tilrettelagt diffusjon, en prosess som ikke forbruker energi. Det metaboliseres til laktat, hvor det gir en netto gevinst på to mol ATP per mol glukose.

Pentose syklus

Gir nikotinamidadenindinukleotidfosfat og redusert glutation for å redusere cellulære oksidanter. Omtrent 5 % av cellulær glukose går inn i den oksidative pentosebanen, et hjelpesystem for å produsere reduserte koenzymer . Redusert glutation beskytter cellen mot mange skader forårsaket av permanente oksidasjonsmidler. Oksidasjoner i cellen oksiderer sulfhydryl (-SH) gruppene i hemoglobin, med mindre oksidantene reduseres av redusert glutation . Dette er grunnen til at funksjonen til denne banen er avgjørende i erytrocytten.

Hemoglobinreduktasevei

Den beskytter hemoglobin mot oksidasjon via NADH og methemoglobinreduktase . Det er en alternativ vei til Embden-Meyerhof-banen, avgjørende for å opprettholde hemjern i redusert Fe ++- tilstand . Hemoglobin med jern i jernholdig tilstand, Fe 3+ , er kjent som methemoglobin . Denne formen for hemoglobin klarer ikke å kombinere med oksygen. Methemoglobinreduktase, i forbindelse med NADH produsert av Embden-Meyerhof-banen, beskytter hemjern mot oksidasjon. Uten dette systemet ville de 2 % av methemoglobinet som dannes hver dag til slutt stige til 20-40 %, noe som sterkt begrenser blodets oksygenbærende kapasitet. Oksiderende legemidler kan forstyrre methemoglobinreduktase og produsere enda høyere methemoglobinverdier. Dette forårsaker cyanose .

Rapoport–Luebering-syklus

Denne syklusen er en del av Embden-Meyerhof-veien, og dens formål er å forhindre dannelse av 3- fosfoglyserat og ATP. BPG (2,3 - bisfosfoglyserat ) er tilstede i erytrocytten i en konsentrasjon på én mol BPG/mol hemoglobin, og binder seg sterkt til deoksyhemoglobin , og holder dermed hemoglobinet i en deoksygenert tilstand og letter frigjøringen av oksygen. Økningen i konsentrasjonen av difosfoglyserat letter frigjøringen av oksygen til vevet ved å redusere hemoglobinets affinitet for oksygen. På denne måten har erytrocytten en indre mekanisme for å regulere tilførselen av oksygen til vevene.

Hemoglobin

Det er et spesielt pigment som gir erytrocytter sin karakteristiske røde farge. Molekylet har jern, og dets funksjon er transport av oksygen. Det er til stede i alle dyr, bortsett fra i noen grupper av lavere dyr. Den deltar i prosessen der blodet frakter de nødvendige næringsstoffene til kroppens celler og frakter avfallsstoffene til utskillelsesorganene. Det frakter også oksygen fra lungene (eller fra gjellene hos fisk), hvor det tas opp av blodet, til kroppens vev.

Når hemoglobin binder seg med oksygen for å bli transportert til kroppens organer, kalles det oksyhemoglobin . Når hemoglobin binder seg til CO 2 for å bli eliminert ved ekspirasjon , som skjer i lungene , kalles det karboaminohemoglobin (også kalt deoksyhemoglobin når hemoglobin ikke er bundet til oksygen). Hvis hemoglobin binder seg til karbonmonoksid (CO), dannes en meget stabil forbindelse kalt karboksyhemoglobin , som har en veldig sterk binding til hemegruppen av hemoglobin og forhindrer opptak av oksygen, som lett genererer en anoksi som fører til døden.

Hemoglobin transporterer også avfallsstoffer og karbondioksid tilbake til vevene. Mindre enn 2 % av det totale oksygenet, og mesteparten av CO 2 , holdes i oppløsning i blodplasmaet . Hemoglobin representerer 35 % av vekten av erytrocytten. En beslektet forbindelse, myoglobin , fungerer som et oksygenlager i muskelceller .

Se også

Referanser

  1. ↑ X, Kilder Arderiu (1998). Klinisk biokjemi og molekylær patologi. II . omvendt. ISBN  978-84-291-1855-1 . Hentet 27. november 2019 . 
  2. ^ Campbell, Neil A.; Reece, Jane B. (2007). Biologi . Pan American Medical Ed. ISBN  978-84-7903-998-1 . Hentet 27. november 2019 . 
  3. ↑ Donnersberger, Anne B.; Lesak, Anne E. (2002-12). Laboratoriebok for anatomi og fysiologi . Redaksjonell Paidotribo. ISBN  978-84-8019-652-9 . Hentet 27. november 2019 . 
  4. ↑ Arturo M. Musso: Erytrocytter og erytrocytopatier . Hematology, Vol.18 nr. 2: 151-155, mai - august 2014.
  5. ↑ Guyton, AC Treatise on Medical Physiology . ISBN 0-7216-4394-9
  6. ↑ Brenner, Jacob S.; Pan, Daniel C.; Myerson, Jacob W.; Marcos-Contreras, Oscar A.; Villa, Carlos H.; Patel, Priyal; Hekierski, Hugh; Chatterjee, Shampa et al. (11. juli 2018). "Hitchhiking med røde blodlegemer øker leveringen av nanobærere til utvalgte organer i størrelsesordener" . Naturkommunikasjon 9 ( 1). ISSN 2041-1723 . doi : 10.1038/s41467-018-05079-7 . Hentet 12. juli 2018 .  
  7. ↑ Welsch, Ulrich; Sobotta, Johannes (2008). Histologi . Pan American Medical Ed. ISBN  978-84-9835-178-1 . Hentet 27. november 2019 . 
  8. ↑ Mary Louise Turgeon (2004). Klinisk hematologi: teori og prosedyrer . Lippincott Williams og Wilkins. s. 100. ISBN  9780781750073 . 
  9. ^ McLaren CE, Brittenham GM, Hasselblad V (april 1987). "Statistisk og grafisk evaluering av erytrocyttvolumfordelinger". Am. J. Physiol. 252 (4 Pt 2): H857-66. PMID  3565597 . 
  10. ^ Mohandas N, Gallagher PG (november 2008). "Rød cellemembran: fortid, nåtid og fremtid" . Blood 112 (10): 3939-48. PMC  2582001 . PMID  18988878 . doi : 10.1182/blood-2008-07-161166 . 
  11. ↑ Rodi PM, Trucco VM, Gennaro AM (juni 2008). "Faktorer som bestemmer vaskemiddelresistens til erytrocyttmembraner". Biophysical Chemistry 135 (1–3): 14-8. PMID  18394774 . doi : 10.1016/j.bpc.2008.02.015 . 

Eksterne lenker