ERYTROCYTY (KRWINKI CZERWONE): CHARAKTERYSTYKA, FUNKCJE - ANATOMIA I FIZJOLOGIA - 2025

W erytrocytach , zwane również czerwonych krwinek, są bardzo giętkie i liczne komórki krwi wklęsła w kształcie dysku. Odpowiadają za transport tlenu do wszystkich tkanek organizmu dzięki obecności hemoglobiny w komórce, a także uczestniczą w transporcie dwutlenku węgla i zdolnościach buforowych krwi.

U ssaków wnętrze erytrocytów składa się zasadniczo z hemoglobiny, ponieważ utraciła ona wszystkie przedziały subkomórkowe, w tym jądro. Wytwarzanie ATP ogranicza się do metabolizmu beztlenowego.

Erytrocyty stanowią prawie 99% formalnych pierwiastków obecnych we krwi, podczas gdy pozostały 1% to leukocyty i płytki krwi lub trombocyty. W mililitrze krwi znajduje się około 5,4 miliona czerwonych krwinek.

Komórki te są wytwarzane w szpiku kostnym i mogą żyć średnio 120 dni, podczas których mogą przebyć ponad 11 000 kilometrów przez naczynia krwionośne.

Czerwone krwinki były jednym z pierwszych pierwiastków zaobserwowanych pod mikroskopem w 1723 roku. Jednak dopiero w 1865 roku badacz Hoppe Seyler odkrył zdolność tej komórki do transportu tlenu.

Charakterystyka ogólna

Są to dyskoidalne komórki o przybliżonej średnicy 7,5 do 8,7 um i grubości 1,7 do 2,2 um. Są cieńsze w środku komórki niż na krawędziach, co nadaje im wygląd ratownika. Zawierają w sobie ponad 250 milionów cząsteczek hemoglobiny.

Erytrocyty to komórki o niezwykłej elastyczności, ponieważ podczas krążenia muszą poruszać się przez bardzo cienkie naczynia o średnicy około 2 do 3 µm. Przechodząc przez te kanały komórka odkształca się i na końcu przejścia wraca do swojego pierwotnego kształtu.

Jerome Walker, źródło Wikimedia Commons

Cytosol

Cytozol o tej strukturze zawiera cząsteczki hemoglobiny, odpowiedzialne za transport gazów podczas krążenia krwi. Objętość cytozolu komórkowego wynosi około 94 µm ³ .

Dojrzałe erytrocyty ssaków nie posiadają jądra komórkowego, mitochondriów i innych organelli cytoplazmatycznych, co czyni je niezdolnymi do syntezy lipidów i białek lub fosforylacji oksydacyjnej.

Innymi słowy, erytrocyty zasadniczo składają się z błony otaczającej cząsteczki hemoglobiny.

Sugeruje się, że erytrocyty starają się pozbyć wszelkich przedziałów subkomórkowych, aby zapewnić maksymalną możliwą przestrzeń do transportu hemoglobiny - w taki sam sposób, w jaki chcielibyśmy usunąć wszystkie elementy z naszego samochodu, gdybyśmy mieli przewozić dużą liczbę rzeczy.

Błona komórkowa

Błona komórkowa erytrocytów składa się z dwuwarstwy lipidowej i sieci spektryn, które wraz z cytoszkieletem zapewniają elastyczność i podatność na tę strukturę. Ponad 50% składu to białka, nieco mniej lipidów, a pozostała część to węglowodany.

Błona erytrocytów to błona biologiczna, której poświęcono najwięcej uwagi i jest ona najszerzej rozumiana, prawdopodobnie ze względu na łatwość jej izolacji i względną prostotę.

Błona zawiera szereg integralnych i obwodowych białek połączonych z dwuwarstwą lipidową i spektryną. Połączenia, które obejmują wiązanie białek, są znane jako interakcje pionowe, a te, które obejmują dwuwymiarową macierz spektryny do cząsteczek aktyny, to interakcje poziome.

Zawodzenie któregokolwiek z tych oddziaływań pionowych lub poziomych powoduje możliwe zmiany gęstości spektyny, powodując z kolei zmiany w morfologii erytrocytów.

Starzenie się czerwonych krwinek znajduje odzwierciedlenie w stabilności błony, zmniejszając ich zdolność do akomodacji w układzie krążenia. Kiedy to nastąpi, układ monocytów-makrofagów rozpoznaje słabo funkcjonalny element, eliminując go z obiegu i zawracając jego zawartość.

Białka błony komórkowej

Białka znajdujące się w błonie komórkowej erytrocytów można łatwo rozdzielić na żelu do elektroforezy. W układzie tym wyróżniają się następujące prążki: spektyna, ankiryna, pasmo 3, białka 4.1 i 4.2, kanał jonowy, glukoforyny oraz enzym dehydrogenaza gliceroaldehydo-3-fosforanu.

W zależności od funkcji, białka te można podzielić na cztery grupy: transportery błonowe, cząsteczki i receptory adhezyjne, enzymy i białka, które wiążą błonę ze składnikami cytoszkieletu.

Białka transporterowe kilkakrotnie przekraczają błonę, a najważniejszym z tej grupy jest pasmo 3, anionitowy wymieniacz chlorków i wodorowęglanów.

Ponieważ erytrocyt jest pozbawiony mitochondriów, większość enzymów zakotwicza się w błonie komórkowej, w tym enzymy glikolizy, aldolaza fruktozowo-bisfosforanowa A, α-enolaza, ALDOC, dehydrogenaza gliceraldehydo-3-fosforanu, kinaza fosglicerynianowa i kinaza pirogronianowa. kinaza.

Jeśli chodzi o białka strukturalne, najliczniejsze są prążek 3, spektyny, ankiryna, aktyna i białko pasma 4.1, podczas gdy białko pasma 4.2, dematyna, addukcyny, tropomodulina i tropomiozyna są uważane za drugorzędne składniki błony.

Spectrin

Spectrin to nitkowate białko zbudowane z łańcucha alfa i beta, których struktury są helisami alfa.

Włókna spektyny przypominają sprężyny w materacu, a fragmenty tkaniny otaczające materac w tym hipotetycznym przykładzie reprezentowałyby błonę plazmatyczną.

Hemoglobina

Hemoglobina jest złożonym białkiem o strukturze czwartorzędowej, syntetyzowanym w erytrocytach i stanowi podstawowy element tych komórek. Składa się z dwóch par łańcuchów, dwóch alfa i dwóch nie-alfa (mogą to być beta, gamma lub delta) połączonych ze sobą wiązaniami kowalencyjnymi. Każda jednostka ma grupę hemową.

Zawiera w swojej strukturze grupę hemu i odpowiada za charakterystyczny czerwony kolor krwi. Jeśli chodzi o jego wielkość, ma masę cząsteczkową 64 000 g / mol.

U osób dorosłych hemoglobina składa się z dwóch łańcuchów alfa i dwóch łańcuchów beta, podczas gdy niewielka część zastępuje beta z delta. W przeciwieństwie do tego hemoglobina płodowa składa się z dwóch łańcuchów alfa i dwóch łańcuchów gamma.

Opublikowane przez OpenStax College, za pośrednictwem Wikimedia Commons

cechy

Transport tlenu

Tlen, który jest rozcieńczony w osoczu krwi nie wystarcza, aby sprostać wysokim wymaganiom komórki, dlatego za jej transport musi odpowiadać podmiot. Hemoglobina jest cząsteczką białka i jest par excellence transporterem tlenu.

Najważniejszą funkcją erytrocytów jest przechowywanie w nich hemoglobiny, aby zapewnić dopływ tlenu do wszystkich tkanek i narządów organizmu, dzięki transportowi i wymianie tlenu i dwutlenku węgla. Wspomniany proces nie wymaga nakładów energetycznych.

Nieprawidłowości

Anemia sierpowata

Anemia sierpowata lub anemia sierpowata składa się z szeregu patologii, które wpływają na hemoglobinę, powodując zmianę kształtu czerwonych krwinek. Komórki skracają swój okres półtrwania ze 120 dni do 20 lub 10 dni.

Patologia występuje w wyniku wyjątkowej zmiany reszty aminokwasowej, glutaminianu na walinę, w łańcuchu beta tego białka. Stan ten można wyrazić w stanie homozygotycznym lub heterozygotycznym.

Dotknięte krwinki czerwone mają kształt sierpa lub śpiączki. Na zdjęciu normalne komórki krwi porównuje się z patologicznymi. Dodatkowo tracą swoją charakterystyczną elastyczność, przez co mogą pękać przy próbie przecięcia naczyń krwionośnych.

Stan ten zwiększa lepkość wewnątrzkomórkową, wpływając na przechodzenie dotkniętych krwinek czerwonych przez mniejsze naczynia krwionośne. Zjawisko to powoduje zmniejszenie prędkości przepływu krwi.

Opublikowane przez OpenStax College, za pośrednictwem Wikimedia Commons

Sferocytoza wrodzona

Sferocytoza rany to wrodzona choroba, która obejmuje błonę czerwonych krwinek. Pacjenci, którzy na nią cierpią, charakteryzują się mniejszą średnicą erytrocytów i większym niż normalnie stężeniem hemoglobiny. Ze wszystkich chorób, które wpływają na błonę czerwonych krwinek, jest to najczęstsze.

Jest to spowodowane defektem białek, które pionowo łączą białka cytoszkieletu z błoną. Mutacje związane z tym zaburzeniem znajdują się w genach kodujących alfa i beta spektyny, ankirynę, pasmo 3 i białka 4.2.

Osoby dotknięte chorobą często należą do populacji kaukaskiej lub japońskiej. Nasilenie tego stanu zależy od stopnia utraty połączenia w sieci spektryny.

Dziedziczna eliptocytoza

Dziedziczna eliptocytoza jest patologią obejmującą różne zmiany kształtu erytrocytów, w tym komórki eliptyczne, owalne lub wydłużone. Prowadzi to do zmniejszenia elastyczności i trwałości czerwonych krwinek.

Częstość występowania choroby wynosi od 0,03% do 0,05% w Stanach Zjednoczonych i wzrosła w krajach afrykańskich, ponieważ zapewnia pewną ochronę przed pasożytami wywołującymi malarię, Plasmodium falciparum i Plasmodium vivax. Ta sama oporność występuje u osób z niedokrwistością sierpowatokrwinkową.

Mutacje wywołujące tę chorobę obejmują geny kodujące alfa i beta spektynę oraz białko 4.2. Zatem mutacje w spektrynie alfa wpływają na tworzenie heterodimeru alfa i beta.

Wartości normalne

Hematokryt jest miarą ilościową wyrażającą objętość erytrocytów w stosunku do całkowitej objętości krwi. Normalna wartość tego parametru różni się w zależności od płci: u dorosłych mężczyzn wynosi od 40,7% do 50,3%, natomiast u kobiet od 36,1% do 44,3%.

Pod względem liczby komórek normalny zakres u mężczyzn wynosi od 4,7 do 6,1 miliona komórek na ul, a u kobiet od 4,2 do 5,4 miliona komórek na ul.

Jeśli chodzi o prawidłowe wartości hemoglobiny, u mężczyzn wynosi ona od 13,8 do 17,2 g / dl, au kobiet od 12,1 do 15,1 g / dl.

Podobnie, prawidłowe wartości różnią się w zależności od wieku osobnika, noworodki wykazują wartości hemoglobiny 19 g / dl i stopniowo zmniejszają się do 12,5 g / dl. Kiedy dziecko jest małe i nadal karmi piersią, oczekiwany poziom wynosi od 11 do 14 g / dl.

U dorastających chłopców dojrzewanie prowadzi do wzrostu z 14 g / dl do 18 g / dl. U rozwijających się dziewcząt miesiączka może prowadzić do spadku żelaza.

Niski poziom erytrocytów

Kiedy liczba czerwonych krwinek jest niższa niż normalne wartości wymienione powyżej, może to być spowodowane szeregiem niejednorodnych warunków. Spadek liczby czerwonych krwinek jest związany ze zmęczeniem, tachykardią i dusznością. Objawy obejmują również bladość, bóle głowy i ból w klatce piersiowej.

Patologie medyczne związane ze spadkiem to choroby serca i ogólnie układu krążenia. Również patologie, takie jak rak, przekładają się na niskie wartości erytrocytów. Mielosupresja i pancytopenia zmniejszają produkcję krwinek

Podobnie anemie i talasemie powodują zmniejszenie liczby tych krwinek. Anemie mogą być spowodowane czynnikami genetycznymi (takimi jak anemia sierpowata) lub niedoborem witaminy B12, kwasu foliowego lub żelaza. Niektóre kobiety w ciąży mogą odczuwać objawy niedokrwistości.

Wreszcie, nadmierne krwawienie, czy to z rany, hemoroidów, obfitych krwawień miesiączkowych czy wrzodów żołądka, prowadzi do utraty czerwonych krwinek.

Wysoki poziom erytrocytów

Przyczyny wysokiego poziomu erytrocytów są tak różne, jak te związane z niskim poziomem. Stan, w którym występuje duża liczba czerwonych krwinek, nazywany jest czerwienicą.

Najbardziej nieszkodliwy występuje u osobników zamieszkujących tereny wysoko, gdzie stężenie tlenu jest znacznie niższe. Generalnie również odwodnienie powoduje stężenie czerwonych krwinek.

Przyczyną tego wzrostu mogą być choroby nerek, układu oddechowego oraz choroby układu krążenia.

Niektóre czynniki zewnętrzne i szkodliwe nawyki, takie jak palenie, mogą zwiększać liczbę czerwonych krwinek. Długotrwałe używanie papierosów obniża poziom tlenu we krwi, zwiększając zapotrzebowanie i zmuszając organizm do wytwarzania większej liczby erytrocytów.

Spożycie sterydów anabolicznych może stymulować produkcję czerwonych krwinek w szpiku kostnym, podobnie jak doping erytropoetyną, który jest stosowany w celu optymalizacji wydolności fizycznej.

W niektórych przypadkach niedokrwistości, gdy pacjent jest odwodniony, działanie obniżające stężenie osocza przeciwdziała spadkowi liczby czerwonych krwinek, dając pozornie prawidłową wartość. Patologia wychodzi na jaw, gdy pacjent jest nawodniony i można stwierdzić nieprawidłowo niskie wartości erytrocytów.

Bibliografia

1. Campbell, NA (2001). Biologia: pojęcia i relacje. Edukacja Pearson.
2. Diez-Silva, M., Dao, M., Han, J., Lim, C.-T. & Suresh, S. (2010). Kształt i charakterystyka biomechaniczna ludzkich krwinek czerwonych w zdrowiu i chorobach. MRS Bulletin / Materials Research Society, 35 (5), 382–388.
3. Dvorkin, M., Cardinali, D. i Iermoli, R. (2010). Fizjologiczne podstawy praktyki medycznej Best & Taylor. Panamerican Medical Ed.
4. Kelley, WN (1993). Medycyna wewnętrzna. Panamerican Medical Ed.
5. Rodak, BF (2005). Hematologia: podstawy i zastosowania kliniczne. Panamerican Medical Ed.
6. Ross, MH i Pawlina, W. (2012). Histologia: atlas tekstu i kolorów z biologią komórkową i molekularną. Artykuł redakcyjny Médica Panamericana.
7. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Histologia. Panamerican Medical Ed.