Erytropoes

Erythropoiesis (från grekiskan "erythro"  - "röd", och grekiskans " poiesis  " - "att göra") är en av varianterna av processen för hematopoiesis (hematopoiesis), under vilken röda blodkroppar ( erytrocyter ) bildas. Erytropoes stimuleras av en minskning av syretillförseln till vävnader , vilket detekteras av njurarna . Njurarna, som svar på vävnadshypoxi eller ischemi , utsöndrar hormonet erytropoietin , vilket stimulerar erytropoes [2] . Detta hormon stimulerar spridningenoch differentiering av prekursorer för röda blodkroppar, vilket leder till accelererad erytropoes i hematopoetiska vävnader och en ökning av frisättningen av röda blodkroppar i blodet [2] . Hos fåglar och däggdjur (inklusive människor ), efter födseln , uppstår hematopoiesis - inklusive erytropoes - i benmärgen , som är den enda normala hematopoetiska vävnaden efter födseln [2] . Hos tidiga embryon och foster förekommer hematopoiesis i gulesäckens mesodermala celler . Från och med den tredje månaden av graviditeten, hos människor, börjar hematopoiesis (och i synnerhet erytropoes) att inträffa i fostrets lever och fostrets mjälte [3] . Efter den 7:e graviditetsmånaden inträffar fetal hematopoiesis huvudsakligen i benmärgen. Ökad fysisk aktivitet (d.v.s. ökat syrebehov i vävnaden), såväl som blodförlust , rökning (d.v.s. minskad syretillförsel till vävnader på grund av kronisk kolmonoxidexponering), att vistas i bergen (dvs. i ett område med lågt partialtryck av syre), vissa kardiovaskulära sjukdomar (till exempel hjärtsvikt ) och lungsjukdomar (till exempel kronisk bronkoobstruktiv sjukdom), som leder till försämrad syretillförsel till vävnader, kan bidra till ökad erytropoes. Tvärtom, med njursvikt med nedsatt produktion av erytropoietin, med brist på proteiner , vitamin B12 eller folsyra , järn och andra näringsämnen, med kroniska infektioner , med maligna tumörer , med ett antal förgiftningar , med ett antal sjukdomar av benmärgen (till exempel, såsom myelodysplastiskt syndrom eller leukemi ) - det finns en kränkning eller hämning av erytropoes, vilket leder till en minskning av nivån av hemoglobin och röda blodkroppar  - till utveckling av anemi [4] . Hos människor med vissa sjukdomar och hos vissa djurarter , under vissa omständigheter, kan hematopoiesis, inklusive erytropoes, även förekomma utanför benmärgen , i levern och/eller mjälten . Detta kallas extramedullär (extramedullär) hematopoiesis.

Benmärgen i nästan alla ben i människokroppen är involverad i produktionen av blodkroppar (hematopoiesis) upp till cirka 5 år. Benen på låren och underbenen upphör att ge ett betydande bidrag till hematopoiesen vid cirka 25 års ålder. Benmärg, belägen i benen i kotorna , bröstbenet , bäckenet och revbenen , såväl som skallbenen , fortsätter att bidra till hematopoiesis under en persons liv.

Differentiering av erytrocyter

I processen för mognad av erytrocyter går en blodkönscell i benmärgen genom flera på varandra följande stadier av delning och mognad (differentiering), nämligen:

1. Hemangioblast , den primära stamcellen - den gemensamma stamfadern till vaskulära endotelceller och hematopoetiska celler, förvandlas till
2. Hemocytoblasten , eller pluripotent hematopoetisk stamcell, utvecklas till
3. CFU-GEMM , eller vanlig myeloid progenitor - en multipotent hematopoetisk cell, och sedan i
4. CFU-E , en unipotent hematopoetisk cell helt engagerad i erytroidlinjen och sedan till
5. pronormoblast , även kallad proerytroblast eller rubriblast och sedan in
6. Basofil eller tidig normoblast , även kallad basofil eller tidig erytroblast eller prorubricit, och sedan i
7. Polykromatofil eller intermediär normoblast/erytroblast, eller rubricit, och sedan in
8. Ortokromatisk eller sen normoblast/erytroblast, eller metarubricit. I slutet av detta skede blir cellen av med kärnan innan den blir
9. Retikulocyt , eller "ung" erytrocyt.

Efter slutförandet av det 8:e steget lämnar de resulterande cellerna - det vill säga retikulocyter - benmärgen in i den allmänna blodomloppet. Således är cirka 1 % av de cirkulerande röda blodkropparna retikulocyter. Efter 1-2 dagar i den systemiska cirkulationen fullbordar retikulocyter sin mognad och blir slutligen mogna erytrocyter.

Alla dessa utvecklingsstadier åtföljs av motsvarande morfologiska förändringar i cellens utseende när de färgas enligt Wright och ses under ett ljusmikroskop, såväl som vissa biokemiska och immunfenotypiska förändringar.

I synnerhet, i mognadsprocessen, förvandlas en basofil pronormoblast, en stor cell med en enorm kärna, med en genomsnittlig volym på 900 femtoliter , till en kärnvapenfri skiva med en volym 10 gånger mindre - i genomsnitt cirka 95 femtoliter. På retikulocytstadiet har cellen redan blivit av med kärnan, men kan fortfarande ackumuleras och producera ytterligare hemoglobin, eftersom den har "utrustningen" för proteinproduktion - ribosomer. Mogna erytrocyter berövas inte bara kärnan utan också ribosomer, och därför ackumulerar de inte nytt hemoglobin, utan transporterar och använder bara det befintliga under sin livslängd. Av samma anledning saknar mogna erytrocyter, till skillnad från retikulocyter, yttransferrinreceptorer (det vill säga att de inte längre kan fånga och absorbera ytterligare järn).

Av avgörande betydelse för mognaden av röda blodkroppar (erytrocyter) är en tillräcklig tillgång av vitamin B12 (kobalamin) och folsyra , samt vitamin B6 (pyridoxin) och vitamin B2 (riboflavin), särskilt de två första. En brist på någon av dem orsakar en kränkning av mognad av erytrocyter, vilket kliniskt manifesteras av anemi (en minskning av innehållet av erytrocyter och hemoglobin i blodet), makrocytos (onormalt stora storlekar av erytrocyter), megaloblastos i benmärgen , eller, med andra ord, en megaloblastisk typ av hematopoiesis (onormalt stora storlekar av proerytroblaster och erytroblaster, som i detta fall kallas promegaloblaster respektive megaloblaster) och retikulocytopeni (ett onormalt lågt antal retikulocyter i blodet). Dessutom är varje enskild erytrocyt inte bara större än vanligt, utan också - kompenserande - innehåller vanligtvis mer hemoglobin än normalt. I det här fallet kan blodets färgindex vara mer än ett ("hyperkrom anemi") eller normalt ("normokrom anemi"), men själva erytrocyterna bildas mindre än nödvändigt, eftersom vitamin B12 och folsyra är avgörande för delning av progenitorceller i erytrocytgrodden. Detta kallas megaloblastisk anemi.

För syntesen av hemoglobin kräver erytrocytprekursorceller järn. Järnbrist orsakar en minskning av både den totala hemoglobinhalten i blodet och dess halt i varje enskild erytrocyt (det vill säga i motsats till det tidigare fallet är hemoglobinet i varje enskild erytrocyt inte mer, utan mindre än normalt), och kan också orsaka en minskning av storleken på erytrocyter ("mikrocytos, mikrocytisk anemi). Eller storleken på erytrocyter förändras inte, men mängden hemoglobin i dem är under normen ("normocytisk" hypokrom anemi, det vill säga med normala storlekar, men blekare erytrocyter). Det kan också förekomma en viss (mindre än vid vitamin B12 eller folsyrabrist) minskning av antalet röda blodkroppar. Blodets färgindex är antingen normalt och oförändrat ("normokrom anemi") eller reducerat ("hypokrom anemi"). Och återigen, det finns ett onormalt lågt antal retikulocyter i blodet - retikulocytopeni.

Efter blodförlust eller under hypoxi (till exempel när man klättrar i berg eller flyttar till ett bergsområde eller utvecklar en lung- eller hjärt-kärlsjukdom med hypoxi), eller när man stimulerar en erytrocytgrodd i benmärgen med exogent administrerat erytropoietin, eller i återhämtningsfasen efter kemoterapi , eller vid förskrivning till en patient med brist på B12, folsyra eller järn, läkemedel som kompenserar för dessa brister, tvärtom ökar antalet retikulocyter i blodet tillfälligt - retikulocytos utvecklas, vilket är ett tecken på ökad erytropoes. I detta fall kvarstår retikulocytos tills kompensation för anemi (återställande av normala nivåer av hemoglobin och erytrocyter) och eliminering av orsaken till anemi.

Förändringar i egenskaperna hos erytrocytprogenitorceller under erytropoes

I processen för mognad av cellerna i erytrocytgrodden förändras deras antal morfologiska egenskaper. Särskilt:

1. Cellens storlek minskas;
2. Den cytoplasmatiska matrisen ökar i antal;
3. Cellens färg ändras från blå (basofil) till rosa, rosa och sedan röd på grund av en minskning av innehållet av RNA och DNA i cellen och ackumulering av hemoglobin ;
4. Storleken på cellkärnan minskar, och i slutet av mognad minskar den inte bara i storlek, utan blir också karakteristiskt "rynkig" och trycks sedan ut ur cellen, som förlorar sin kärna i retikulocytstadiet;
5. I omogna celler av erytroidserien innehåller kärnan öppet, löst packat kromatin , i mognadsprocessen blir kromatinet mer och mer tätt packat, kondenserat [5] .

Reglering av erytropoes

Produktionen av röda blodkroppar, det vill säga intensiteten av erytropoesprocesser, regleras av en negativ återkopplingsslinga med deltagande av hormonet erytropoietin . Detta system självreglerar på ett sådant sätt att i ett normalt, hälsosamt tillstånd av kroppen, motsvarar benmärgens produktion av nya erytrocyter ungefär hastigheten för destruktion av "äldre" (redan deformerad från ålderdom och därför fångas och förstörs av celler i retikuloendotelsystemet och i synnerhet makrofager i mjälten ), det vill säga till nivån hemoglobin och erytrocyter i blodet förblev ungefär konstant. Och denna nivå upprätthålls på ett sådant sätt att mängden hemoglobin och erytrocyter är tillräcklig för att säkerställa en tillräcklig försörjning av vävnader (och i synnerhet levern och njurarna) med syre, men samtidigt att detta antal erytrocyter inte heller är överdriven, orsakar överdriven "förtjockning av blodet", en ökning av dess viskositet. , agglutination ("limning") av röda blodkroppar i blodomloppet, en överdriven ökning av blodvolymen och ett ökat blodtryck , utveckling av trombos , hjärtinfarkt eller stroke . Erytropoietin utsöndras i levern och njurarna som svar på ett minskat syreinnehåll i deras vävnader (det vill säga en försämring av syretillförseln till levern eller njurvävnaden, oavsett vad det orsakas av - anemi, vasospasm i njurarna eller lever, otillräckligt syre i luften, lungsjukdom eller hjärta, blodkärl - det spelar ingen roll, mekanismen kommer att fungera). Dessutom binder cirkulerande erytropoietin till cirkulerande erytrocyter, så ett lågt antal erytrocyter i blodet leder till en ökning av mängden fritt (icke-erytrocytbundet) erytropoietin, vilket leder till stimulering av produktionen av erytrocyter i benmärgen och till en ökning av deras innehåll i blodet. Som ett resultat förbättras syretillförseln till levern och njurarna (eftersom det finns fler röda blodkroppar och hemoglobin i blodet), deras produktion av erytropoietin minskar och nivån av fritt (obundet) erytropoietin minskar på grund av bindning genom en ökad antal röda blodkroppar. Således förhindrar systemet en överdriven ökning av antalet röda blodkroppar som svar på stimulering och de negativa konsekvenserna av denna överdrivna ökning, och självbalanserar.

Dessutom styrs både produktionen av erytropoietin i njurarna och levern och produktionen av röda blodkroppar i benmärgen också av ett antal andra hormoner. Särskilt stresshormonet kortisol är också kapabelt att både öka produktionen av erytropoietin i njurarna och levern och att direkt stimulera erytrocyttillväxt i benmärgen. Den fysiologiska betydelsen av detta ligger i det faktum att för implementering av stressresponser av typen "fight or flight" ger ökad produktion av röda blodkroppar och förbättrad syretillförsel till vävnader (särskilt muskler, hjärna, myokard) en fördel. Betydelse i patologi är att med insufficiens av binjurebarken (Addisons sjukdom) noteras ofta anemi och med hyperkortisolism (Cushings sjukdom) - ofta överdriven erytrocytos.

Produktionen av röda blodkroppar påverkas också positivt av könshormoner , särskilt manliga (därför är innehållet av hemoglobin och röda blodkroppar hos män högre än hos kvinnor), sköldkörtelhormoner , somatotropin , insulin . Den fysiologiska betydelsen av detta ligger i det faktum att under perioden för tillväxt och mognad av organismen hos ett barn eller en tonåring, parallellt med den allmänna tillväxten, ökar intensiteten av erytropoesprocesser också. Värdet i patologi är att med ett antal endokrina brister, till exempel diabetes mellitus , hypotyreos , observeras ofta måttligt svår anemi, och under tillstånd som åtföljs av hyperproduktion av hormoner (till exempel tyreotoxikos ), inträffar ibland måttlig erytrocytos.

Nyligen genomförda studier visar också att peptidhormonet hepcidin kan spela en viktig roll i regleringen av hemoglobinproduktionen och därmed i regleringen av erytropoesen. Hepcidin produceras av levern och reglerar alla aspekter av järnmetabolism - hastigheten för järnabsorption i mag-tarmkanalen , hastigheten för frisättning av järn från celler i retikuloendotelsystemet, särskilt benmärgsmakrofager , hastigheten för produktion av järn - binder proteiner i levern, järnutsöndring i njurarna. Och eftersom för att erytrocyter ska kunna producera hemoglobin måste benmärgsmakrofager förse dem med det järn som frigörs från dem, hepcidin reglerar därmed också hastigheten för hemoglobinbildningen. Regulatorn för nivån av hepcidin är innehållet av järn i levern och i blodet.

Förlust av funktion av erytropoietinreceptorn eller JAK2-proteinet i musceller orsakar försämrad erytropoes, så produktionen av röda blodkroppar i musembryot störs och tillsammans med detta störs den normala tillväxten och utvecklingen av embryot. Omvänt, om den negativa återkopplingsmekanismen (cytokinsignalsuppressorer) stängs av och erytropoietinproduktion tillåts obegränsad, får detta möss att utveckla gigantism (utveckling av ovanligt stora möss). Störningar i uttrycket av hepcidin i en eller annan riktning leder till möss med medfödd svår järnbristanemi eller, omvänt, med hemosideros (järnlagringssjukdom) [6] [7] .

Se även

• Anemi : ett tillstånd som kännetecknas av onormalt låga nivåer av funktionellt ( syrebärande ) hemoglobin i blodet;
• Polycytemia vera : ett tillstånd som kännetecknas av onormalt höga nivåer av röda blodkroppar och hemoglobin i blodet.

Anteckningar

1. ↑ Le, Tao; Bhushan, Vikas; Vassan, Neil. (neopr.) . - USA: The McGraw-Hill Companies, Inc., 2010. - S. 123. - ISBN 978-0-07-163340-6 .  
2. ↑ 1 2 3 Sherwood, L, Klansman, H, Yancey, P: Animal Physiology , Brooks/Cole, Cengage Learning, 2005
3. ↑ Palis  J. , Segel GB Developmental biology of erythropoiesis  // Blood Rev. : journal. - 1998. - Juni ( vol. 12 , nr 2 ). - S. 106-114 . - doi : 10.1016/S0268-960X(98)90022-4 . — PMID 9661799 .
4. ↑ Le, Tao; Bhushan, Vikas; Vassan, Neil. Första hjälpen för USMLE Steg 1: 20-årsjubileumsutgåvan  2010 . - USA: S&P Global , 2010. - P. 124. - ISBN 978-0-07-163340-6 .
5. ↑ Lärobok i fysiologi av Dr. AK Jain reprint 2006—2007 3:e upplagan
6. ↑ Nicolas G., Bennoun M., Porteu A., Mativet S., Beaumont C., Grandchamp B., Sirito M., Sawadogo M., Kahn A., Vaulont S. Svår järnbristanemi hos transgena möss som uttrycker leverhepcidin  (engelska)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : tidskrift. - 2002. - April ( vol. 99 , nr 7 ). - P. 4596-4601 . - doi : 10.1073/pnas.072632499 . — PMID 11930010 .
7. ↑ Michael Föller, Stephan M. Huber, Florian Lang. Erytrocytprogrammerad celldöd  (neopr.)  // IUBMB Life. - 2008. - Augusti ( vol. 60 , nr 10 ). - S. 661-668 . - doi : 10.1002/iub.106 . — PMID 18720418 .  (inte tillgänglig länk)

Länkar

• Mikroskopisk hematologi
• Mer information om erytropoes

Ordböcker och uppslagsverk	Stor katalanska Britannica (online) Britannica (online)
I bibliografiska kataloger	BNF : 122581768 J9U : 987007552890605171 LCCN : sh85044755