ERYTROCYTY (ČERVENÉ KRVINKY): VLASTNOSTI, FUNKCE - ANATOMIE A FYZIOLOGIE - 2025

Tyto erytrocyty, nazývané také červených krvinek, jsou velmi flexibilní a hojné krvinky bikonkávní tvarovaného disku. Jsou odpovědné za přenos kyslíku do všech tělesných tkání díky přítomnosti hemoglobinu v buňce a také přispívají k transportu oxidu uhličitého a pufrovací kapacitě krve.

U savců se vnitřní část erytrocytů v zásadě skládá z hemoglobinu, protože ztratil všechny subcelulární kompartmenty, včetně jádra. Generování ATP je omezeno na anaerobní metabolismus.

Erytrocyty odpovídají téměř 99% formálních prvků přítomných v krvi, zatímco zbývajících 1% je tvořeno leukocyty a krevními destičkami nebo trombocyty. V mililitru krve je přibližně 5,4 milionů červených krvinek.

Tyto buňky jsou produkovány v kostní dřeni a mohou žít v průměru 120 dní, během kterých mohou cestovat přes krevní cévy více než 11 000 kilometrů.

Červené krvinky byly jedním z prvních prvků pozorovaných pod mikroskopem v roce 1723. Avšak až v roce 1865 objevil vědec Hoppe Seyler transportní kapacitu kyslíku v této buňce.

Obecné vlastnosti

Jsou to diskoidální buňky o přibližném průměru 7,5 až 8,7 um a tloušťce 1,7 až 2,2 um. Jsou tenčí ve středu buňky než na okrajích, což dává zachránce vzhled. Obsahují v nich více než 250 milionů molekul hemoglobinu.

Erytrocyty jsou buňky se značnou flexibilitou, protože se musí během cirkulace pohybovat velmi tenkými cévami o průměru asi 2 až 3 um. Při průchodu těmito kanály se buňka deformuje a na konci průchodu se vrací do svého původního tvaru.

Jerome Walker z Wikimedia Commons

Cytosol

Cytosol této struktury obsahuje molekuly hemoglobinu, které jsou zodpovědné za transport plynů během krevního oběhu. Objem buněčného cytosolu je kolem 94 um ³.

Když zralé, savčí erytrocyty postrádají buněčné jádro, mitochondrie a další cytoplazmatické organely, což je činí neschopnými syntézy lipidů a proteinů nebo oxidační fosforylace.

Jinými slovy, erytrocyty v podstatě sestávají z membrány, která obklopuje molekuly hemoglobinu.

Navrhuje se, aby se erytrocyty snažily zbavit jakéhokoli subcelulárního kompartmentu, aby se zajistil maximální možný prostor pro transport hemoglobinu - stejným způsobem, jak bychom se snažili odstranit všechny prvky z našeho automobilu, kdybychom přepravovali velké množství věcí.

Buněčná membrána

Buněčná membrána erytrocytů obsahuje lipidovou dvojvrstvu a spektrinovou síť, která společně s cytoskeletem poskytuje pružnost a poddajnost této struktuře. Více než 50% kompozice jsou proteiny, o něco méně lipidů a zbývající část odpovídá uhlohydrátům.

Membrána erytrocytů je biologická membrána, která získala největší pozornost a je nejrozšířenější, pravděpodobně kvůli její snadné izolaci a relativní jednoduchosti.

Membrána obsahuje řadu integrálních a periferních proteinů spojených s lipidovou dvojvrstvou a spektrinem. Spojení, která zahrnují vazbu proteinu, jsou známá jako vertikální interakce a spojení, která zahrnují dvojrozměrné spektrum spektrinů prostřednictvím aktinových molekul, jsou horizontální interakce.

Pokud některá z těchto vertikálních nebo horizontálních interakcí selže, má to za následek možné změny v hustotě spektrinů, což zase způsobuje změny morfologie erytrocytů.

Stárnutí červených krvinek se odráží ve stabilitě membrány, což snižuje její schopnost přizpůsobit se oběhové soustavě. Pokud k tomu dojde, systém monocytů a makrofágů rozpozná špatně funkční prvek, odstraní jej z oběhu a recykluje jeho obsah.

Proteiny buněčné membrány

Proteiny nalezené v buněčné membráně erytrocytů lze snadno separovat na elektroforézním gelu. V tomto systému vynikají následující pásy: spektrin, ankyrin, pás 3, proteiny 4.1 a 4.2, iontový kanál, glukoforiny a enzym glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenáza.

Tyto proteiny mohou být seskupeny do čtyř skupin podle jejich funkce: membránové transportéry, adhezivní molekuly a receptory, enzymy a proteiny, které vážou membránu se složkami cytoskeletu.

Transportní proteiny několikrát procházejí membránou a nejdůležitější z této skupiny je pás 3, aniontoměnič chloridu a bikarbonátu.

Protože erytrocyt postrádá mitochondrie, většina enzymů se ukotvuje k plazmatické membráně, včetně glykolytických enzymů fruktóza-bisfosfát aldoláza A, a-enoláza, ALDOC, glyceraldehyd-3-fosfát dehydrogenáza, fosglycerát kináza a pyruvátkináza. kináza.

Co se týče strukturálních proteinů, nejhojnější jsou pás 3, spektriny, ankyrin, aktin a protein pásového 4.1, zatímco pásový protein 4,2, dematin, adduciny, tropomodulin a tropomyosin jsou považovány za minoritní složky membrány.

Spektrin

Spektrin je vláknitý protein tvořený alfa a beta řetězcem, jehož struktury jsou alfa helixy.

Spektinová vlákna připomínají prameny v matraci a části textilie, které matraci obklopují, by v tomto hypotetickém příkladu představovaly plazmovou membránu.

Hemoglobin

Hemoglobin je komplexní protein s kvartérní strukturou syntetizovanou v erytrocytech a je základním prvkem těchto buněk. Skládá se ze dvou párů řetězců, dvou alfa a dvou ne-alfa (mohou být beta, gama nebo delta) spojené kovalentními vazbami. Každá jednotka má skupinu heme.

Ve své struktuře obsahuje skupinu hem a je odpovědný za charakteristickou červenou barvu krve. Pokud jde o jeho velikost, má molekulovou hmotnost 64 000 g / mol.

U dospělých jedinců je hemoglobin tvořen dvěma alfa a dvěma beta řetězci, zatímco malá část nahradí beta deltou. Naproti tomu fetální hemoglobin je tvořen dvěma alfa a dvěma gama řetězci.

OpenStax College, prostřednictvím Wikimedia Commons

Funkce

Transport kyslíku

Kyslík zředěný v krevní plazmě nestačí ke splnění náročných požadavků buňky, z tohoto důvodu musí existovat entita odpovědná za její transport. Hemoglobin je molekula proteinu a je dokonalým transportérem kyslíku.

Nejdůležitější funkcí erytrocytů je umístění hemoglobinu v nich, aby byl zajištěn přísun kyslíku do všech tkání a orgánů těla díky transportu a výměně kyslíku a oxidu uhličitého. Uvedený proces nevyžaduje energetické výdaje.

Abnormality

Anémie kosáčích buněk

Anémie srpkovitých buněk nebo anémie srpkovitých buněk sestává z řady patologií ovlivňujících hemoglobin, které způsobují změnu tvaru červených krvinek. Buňky zkracují svůj poločas rozpadu ze 120 dnů na 20 nebo 10.

K patologii dochází jedinečnou změnou aminokyselinového zbytku, glutamátu pro valin, v beta řetězci tohoto proteinu. Podmínka může být vyjádřena v homozygotním nebo heterozygotním stavu.

Postižené červené krvinky mají tvar srpu nebo kómatu. Na obrázku jsou normální krvinky porovnány s patologickými. Navíc ztratí svou charakteristickou flexibilitu, takže se mohou při pokusu o překročení krevních cév zlomit.

Tento stav zvyšuje intracelulární viskozitu a ovlivňuje průchod postižených červených krvinek menšími cévami. Tento jev má za následek snížení rychlosti průtoku krve.

OpenStax College, prostřednictvím Wikimedia Commons

Dědičná sférocytóza

Sferocytóza ran je vrozená porucha, která zahrnuje membránu červených krvinek. Pacienti, kteří jej trpí, se vyznačují tím, že mají menší průměr v erytrocytech a koncentraci hemoglobinu vyšší než je obvyklé. Ze všech nemocí, které ovlivňují membránu červených krvinek, je to nejčastější.

Je to způsobeno vadou proteinů, které svisle spojují cytoskeletální proteiny s membránou. Mutace související s touto poruchou se nacházejí v genech, které kódují alfa a beta spektrin, ankyrin, pás 3 a proteiny 4.2.

Postižení jedinci často patří k bělošským nebo japonským populacím. Závažnost tohoto stavu závisí na stupni ztráty připojení v spektrální síti.

Dědičná eliptocytóza

Dědičná eliptocytóza je patologie, která zahrnuje různé změny tvaru erytrocytů, včetně eliptických, oválných nebo protáhlých buněk. To vede ke snížení pružnosti a trvanlivosti červených krvinek.

Výskyt onemocnění je ve Spojených státech od 0,03% do 0,05% a v afrických zemích byl zvýšen, protože poskytuje určitou ochranu před parazity způsobujícími malárii, Plasmodium falciparum a Plasmodium vivax. Stejný odpor je vidět u jedinců se srpkovitou chorobou.

Mutace, které způsobují toto onemocnění, zahrnují geny, které kódují alfa a beta spektrin a protein 4.2. Mutace v alfa spektrinu tedy ovlivňují tvorbu alfa a beta heterodimeru.

Normální hodnoty

Hematokrit je kvantitativní měřítko, které vyjadřuje objem erytrocytů ve vztahu k celkovému objemu krve. Normální hodnota tohoto parametru se liší podle pohlaví: u dospělých mužů je to 40,7% až 50,3%, zatímco u žen je normální rozmezí od 36,1% do 44,3%.

Pokud jde o počet buněk, je normální u mužů 4,7 až 6,1 milionů buněk na ul a u žen mezi 4,2 a 5,4 miliony buněk na ul.

Pokud jde o normální hodnoty hemoglobinu, je to u mužů mezi 13,8 až 17,2 g / dl a u žen od 12,1 do 15,1 g / dl.

Podobně se normální hodnoty mění podle věku jedince, novorozenci vykazují hodnoty hemoglobinu 19 g / dl a postupně klesají až do dosažení 12,5 g / dl. Když je dítě mladé a stále kojí, očekává se hladina od 11 do 14 g / dl.

U dospívajících chlapců vede puberta ke zvýšení ze 14 g / dl na 18 g / dl. U vyvíjejících se dívek může menstruace vést ke snížení obsahu železa.

Nízké hladiny erytrocytů

Pokud je počet červených krvinek nižší než výše uvedené normální hodnoty, může to být způsobeno řadou heterogenních podmínek. Pokles červených krvinek je spojen s únavou, tachykardií a dušností. Mezi příznaky patří také bledost, bolesti hlavy a bolest na hrudi.

Lékařské patologie spojené s úpadkem jsou onemocnění srdce a oběhového systému obecně. Také patologie, jako je rakovina, se promítají do nízkých hodnot erytrocytů. Myelosuprese a pancytopenie snižují tvorbu krevních buněk

Podobně anémie a thalassemie způsobují pokles těchto krevních buněk. Anémie může být způsobena genetickými faktory (jako je srpkovitá anémie) nebo nedostatkem vitaminu B12, folátu nebo železa. U některých těhotných žen se mohou vyskytnout příznaky anémie.

Konečně, nadměrné krvácení, ať už z rány, hemoroidů, těžkého menstruačního krvácení nebo žaludečních vředů, vede ke ztrátě červených krvinek.

Vysoké hladiny erytrocytů

Příčiny vysoké hladiny erytrocytů jsou stejně rozmanité jako příčiny nízké hladiny erytrocytů. Stav vykazující vysoký počet červených krvinek se nazývá polycythemia.

Nejnebezpečnější se vyskytuje u jedinců, kteří žijí ve vysokých oblastech, kde je koncentrace kyslíku výrazně nižší. Dehydratace obecně také vede ke koncentraci červených krvinek.

Příčinou nárůstu mohou být nemoci související s ledvinami, dýchacím ústrojím a kardiovaskulárními chorobami.

Některé vnější látky a škodlivé návyky, jako je kouření, mohou zvýšit počet červených krvinek. Dlouhodobé používání cigaret snižuje hladinu kyslíku v krvi, zvyšuje poptávku a nutí tělo vytvářet více erytrocytů.

Spotřeba anabolických steroidů může stimulovat tvorbu červených krvinek v kostní dřeni, stejně jako doping erytropoetinu, který se používá k optimalizaci fyzické výkonnosti.

V některých případech anémie, když je pacient dehydratován, působí účinek snižování plazmy na snížení počtu červených krvinek, což má za následek klamně normální hodnotu. Patologie se objevuje, když je pacient hydratován a lze prokázat abnormálně nízké hodnoty erytrocytů.

Reference

1. Campbell, NA (2001). Biologie: Koncepty a vztahy. Pearsonovo vzdělávání.
2. Diez-Silva, M., Dao, M., Han, J., Lim, C.-T. a Suresh, S. (2010). Tvar a biomechanické vlastnosti lidských červených krvinek ve zdraví a nemoci. Bulletin MRS / Society Research Society, 35 (5), 382–388.
3. Dvorkin, M., Cardinali, D., & Iermoli, R. (2010). Fyziologické základy nejlepší a Taylor lékařské praxe. Panamerican Medical Ed.
4. Kelley, WN (1993). Interní lékařství. Panamerican Medical Ed.
5. Rodak, BF (2005). Hematologie: základy a klinické aplikace. Panamerican Medical Ed.
6. Ross, MH, a Pawlina, W. (2012). Histologie: textový a barevný atlas s buněčnou a molekulární biologií. Editorial Médica Panamericana.
7. Welsch, U. a Sobotta, J. (2008). Histologie. Panamerican Medical Ed.