ERYTROBLASTY: CZYM ONE SĄ, ERYTROPOEZA, POWIĄZANE PATOLOGIE - BIOLOGIA - 2026

W erytroblasty są komórek prekursorowych erytrocytów kręgowców. Spadek stężenia tlenu w tkankach będzie sprzyjał zdarzeniom różnicowania komórkowego w tych komórkach, które spowodują wzrost dojrzałych erytrocytów. Zbiór wszystkich tych zdarzeń nazywany jest erytropoezą.

Podczas erytropoezy wzrasta synteza hemoglobiny. Obfite białko w erytrocytach, które pośredniczy w dostarczaniu tlenu do tkanek i detoksykacji z nich dwutlenku węgla, produktu odpadowego oddychania komórkowego, który jest toksyczny dla komórek.

Barwiony rozmaz erytroblastów, komórki prekursorowe dojrzałych erytrocytów. Autor: Instytut Patologii Sił Zbrojnych (AFIP), źródło Wikimedia Commons Całkowita utrata jądra, a także organelli komórkowych, oznacza kulminację procesu erytropoezy w komórkach kręgowców ssaków. U pozostałych kręgowców, takich jak gady, jądro utrzymuje się po zakończeniu procesu różnicowania.

Błędy w procesie różnicowania erytroblastów prowadzą do szeregu patologii krwi, które razem nazywane są anemiami megaloblastycznymi.

Co to są erytrocyty?

Obraz erytrocytów uzyskany za pomocą mikroskopii holograficznej. Egelberg, źródło Wikimedia Commons Czerwone krwinki, powszechnie znane jako czerwone krwinki, są najliczniejszymi komórkami krwi kręgowców.

Mają charakterystyczną morfologię podobną do dwuwklęsłych dysków, a ich główną funkcją jest transport tlenu (O2) do różnych tkanek organizmu, jednocześnie odtruwając je z dwutlenku węgla (CO2) wytwarzanego podczas oddychania komórkowego. .

Ta wymiana CO2 na O2 jest możliwa, ponieważ komórki te zawierają duże ilości charakterystycznego czerwonego białka zwanego hemoglobiną, zdolnego do interakcji z obydwoma formami chemicznymi poprzez grupę hemową obecną w ich strukturze.

Cechą szczególną tych komórek u ssaków w porównaniu z pozostałymi kręgowcami jest brak jądra komórkowego i organelli cytoplazmatycznych. Jednak w początkowych fazach produkcji we wczesnych stadiach rozwoju embrionalnego zaobserwowano, że prekursory komórkowe, z których pochodzą, stanowią przejściowe jądro.

To ostatnie nie jest zaskakujące, biorąc pod uwagę, że wczesne etapy rozwoju zarodka są zwykle podobne u wszystkich kręgowców, różniąc się tylko tymi etapami, które prowadzą do większego zróżnicowania.

Co to są erytroblasty?

Erytroblasty to komórki, które dadzą początek dojrzałym erytrocytom po przejściu kolejnych zdarzeń różnicowania komórek.

Te komórki prekursorowe pochodzą ze szpiku kostnego kręgowców ze wspólnego szpiku jako komórki jądrzaste, zaopatrzone w jądra i organelle komórkowe.

Zmiany w zawartości jego cytoplazmy i rearanżacja cytoszkieletu zakończą się wytworzeniem gotowych do krążenia erytrocytów. Zmiany te odpowiadają na bodźce środowiskowe wskazujące na spadek zawartości tlenu w tkankach, a tym samym zapotrzebowanie na produkcję erytrocytów.

Co to jest erytropoeza?

Erytropoeza to termin używany do określenia procesu, w którym zachodzi produkcja i rozwój czerwonych krwinek, niezbędnych do utrzymania dopływu tlenu do różnych narządów i tkanek.

Proces ten jest precyzyjnie regulowany przez działanie erytropoetyny (EPO), hormonu syntezy nerek, który z kolei jest modulowany przez stężenie tlenu dostępnego w tkankach.

Niskie stężenia tlenu w tkankach indukują syntezę EPO przez czynnik transkrypcyjny indukowany przez hipoksję (HIF-1), który stymuluje proliferację erytrocytów poprzez wiązanie się z receptorami EpoR obecnymi w komórkach prekursorowych erytrocytów.

U ssaków erytropoeza przebiega w dwóch etapach, zwanych erytropoezą pierwotną i erytropoezą ostateczną.

Pierwsza występuje w woreczku żółtkowym podczas rozwoju embrionalnego, powodując powstanie dużych erytroblastów jądrzastych, podczas gdy druga występuje w wątrobie płodu i kontynuuje się w szpiku kostnym po drugim miesiącu ciąży, wytwarzając mniejsze erytrocyty wyłuszczone.

Inne białka, takie jak antypoptotyczna cytokina Bcl-X, której transkrypcja jest regulowana przez czynnik transkrypcyjny GATA-1, również wpływają pozytywnie na proces erytropoezy. Oprócz tego niezbędne jest również zaopatrzenie w żelazo, witaminę B12 i kwas foliowy.

Różnicowanie erytroblastów do erytrocytów

W procesie ostatecznej erytropoezy erytrocyty powstają w szpiku kostnym z niezróżnicowanej komórki progenitorowej lub wspólnego progenitora szpiku zdolnego do zapoczątkowania innych komórek, takich jak granulocyty, monocyty i płytki krwi.

Ta komórka musi otrzymywać odpowiednie sygnały zewnątrzkomórkowe, aby zagrozić jej różnicowaniu do linii erytroidalnej.

Po osiągnięciu tego zobowiązania rozpoczyna się sekwencja zdarzeń różnicowania, która rozpoczyna się od powstania pronormoblastu, znanego również jako proerytroblast. Duża komórka prekursorowa erytroblastów z jądrem.

Następnie proerytroblast będzie doświadczał stopniowego spadku objętości komórek jądrowych, któremu będzie towarzyszył wzrost syntezy hemoglobiny. Wszystkie te zmiany zachodzą powoli, gdy ta komórka przechodzi przez różne stadia komórkowe: zasadofilny erytroblast lub normoblast, polichromatyczny erytroblast i ortochromatyczny erytroblast.

Proces kończy się całkowitą utratą jądra, a także organelli obecnych w erytroblastach ortochromatycznych, z których pochodzi dojrzały erytrocyt.

Aby w końcu to osiągnąć, ta ostatnia musi przejść przez etap retikulocytów, wyłuszczoną komórkę, która nadal zawiera organelle i rybosomy w swojej cytoplazmie. Całkowita eliminacja jądra i organelli odbywa się przez egzocytozę.

Dojrzałe erytrocyty opuszczają szpik kostny do krwiobiegu, gdzie krążą przez około 120 dni, zanim zostaną połknięte przez makrofagi. Dlatego erytropoeza jest procesem, który zachodzi nieprzerwanie przez całe życie organizmu.

Różnicowanie komórek

W miarę postępów erytroblastów w kierunku całkowitego różnicowania do dojrzałych erytrocytów, ulegają one wielu zmianom w swoim cytoszkieletu, a także w ekspresji białek adhezyjnych komórek.

Mikrofilamenty aktyny ulegają depolimeryzacji i powstaje nowy cytoszkielet oparty na spektrynie. Spectrin jest białkiem błony obwodowej znajdującym się na powierzchni cytoplazmatycznej, które oddziałuje z ankiryną, białkiem, które pośredniczy w wiązaniu cytoszkieletu z białkiem transbłonowym pasma 3.

Te zmiany w cytoszkieletu oraz w ekspresji receptorów Epo, a także w mechanizmach, które je modulują, mają kluczowe znaczenie dla dojrzewania erytrocytów.

Wynika to z faktu, że pośredniczą w ustanawianiu interakcji między erytroblastami a komórkami obecnymi w mikrośrodowisku szpiku kostnego, ułatwiając przekazywanie sygnałów niezbędnych do rozpoczęcia i zakończenia różnicowania.

Po zakończeniu różnicowania zachodzą nowe zmiany, które sprzyjają utracie adhezji komórek do szpiku i ich uwolnieniu do krwiobiegu, gdzie będą spełniać swoją funkcję.

Patologie związane z błędami w różnicowaniu erytroblastów

Błędy podczas różnicowania erytroblastów w szpiku kostnym powodują pojawienie się chorób krwi, takich jak anemie megaloblastyczne. Pochodzą one z niedoborów witaminy B12 i folianów niezbędnych do promowania różnicowania erytroblastów.

Termin megaloblastyczny odnosi się do dużych rozmiarów, które erytroblasty, a nawet erytrocyty osiągają jako produkt nieskutecznej erytropoezy charakteryzującej się wadliwą syntezą DNA.

Bibliografia

1. Ferreira R, Ohneda K, Yamamoto M, Philipsen S. Biologia molekularna i komórkowa. 2005; 25 (4): 1215-1227.
2. Kingsley PD, Malik J, Fantauzzo KA, Palis J. Prymitywne erytroblasty pochodzące z worka żółtkowego wyłuszczają się podczas embriogenezy ssaków. Blood (2004); 104 (1): 19–25.
3. Konstantinidis DG, Pushkaran S, Johnson JF, Cancelas JA, Manganaris S, Harris CE, Williams AE, Zheng Y, Kalfa TA. Wymagania sygnalizacyjne i cytoszkieletowe w wyłuszczeniu erytroblastów. Krew. (2012); 119 (25): 6118–6127.
4. Migliaccio AR. Enukleacja erytroblastów. Haematologica. 2010; 95: 1985-1988.
5. Shivani Soni, Shashi Bala, Babette Gwynn, Kenneth E, Luanne L, Manjit Hanspal. Brak białka erytroblastów makrofagów (Emp) prowadzi do niepowodzenia ekstruzji jądrowej erytroblastów. Dziennik chemii biologicznej. 2006; 281 (29): 20181-20189.
6. Skutelsky E, Danon D. Mikroskopowe badanie elektronowe eliminacji jądrowej z późnego erytroblastu. J Celi Biol, 1967; 33 (3): 625–635.
7. Tordjman R, Delaire S, Plouet J, Ting S, Gaulard P, Fichelson S, Romeo P, Lemarchandel V. Erytroblasty są źródłem czynników angiogennych. Blood (2001); 97 (7): 1968-1974.