Еритроцити; Анатомія; Фізіологія

Мета навчання

Наприкінці цього розділу ви зможете:

Опишіть анатомію еритроцитів
Обговоріть різні етапи життєвого циклу еритроцитів
Поясніть склад та функції гемоглобіну

Еритроцити, широко відомі як еритроцити (або еритроцити), на сьогоднішній день є найпоширенішим утвореним елементом: одна крапля крові містить мільйони еритроцитів і лише тисячі лейкоцитів. Зокрема, чоловіки мають приблизно 5,4 млн. Еритроцитів на мікролітр (мкл) крові, а жінки - приблизно 4,8 млн. На мкл. Насправді, за оцінками, еритроцити складають близько 25 відсотків від загальної кількості клітин в організмі. Як ви можете собі уявити, це досить маленькі клітини, середній діаметр яких становить приблизно 7–8 мікрометрів (мкм) ([посилання]). Основні функції еритроцитів - збирати вдиханий кисень з легенів і транспортувати його до тканин організму, а також збирати частину (близько 24 відсотків) відходів вуглекислого газу в тканинах і транспортувати до легенів для видиху. Еритроцити залишаються всередині судинної мережі. Хоча лейкоцити, як правило, залишають судини для виконання своїх оборонних функцій, рух еритроцитів із судин є ненормальним.

У міру дозрівання еритроцита в червоному кістковому мозку він видавлює своє ядро та більшість інших органел. Протягом перших двох-двох днів, коли він знаходиться в циркуляції, незрілий еритроцит, відомий як ретикулоцит, як і раніше буде містити залишки органел. Ретикулоцити повинні складати приблизно 1–2 відсотки кількості еритроцитів і забезпечувати приблизну оцінку швидкості вироблення еритроцитів, з аномально низькими або високими показниками, що вказують на відхилення у виробленні цих клітин. Однак ці залишки, в першу чергу мереж (ретикулуму) рибосом, швидко линяють, а зрілі циркулюючі еритроцити мають мало внутрішніх клітинних структурних компонентів. Наприклад, не маючи мітохондрій, вони покладаються на анаеробне дихання. Це означає, що вони не використовують жодного кисню, який вони транспортують, тому вони можуть доставити все це до тканин. Їм також не вистачає ендоплазматичної сітки та не синтезують білки. Однак еритроцити містять деякі структурні білки, які допомагають клітинам крові підтримувати свою унікальну структуру і дозволяють їм змінювати свою форму, щоб видавлюватися через капіляри. Сюди входить білок спектрин, білковий елемент цитоскелета.

Гемоглобін - це велика молекула, що складається з білків та заліза. Він складається з чотирьох складених ланцюгів білка, який називається глобін, позначений альфа 1 і 2 та бета 1 і 2 ([посилання] a). Кожна з цих молекул глобіну пов'язана з молекулою червоного пігменту, яка називається гемом, яка містить іон заліза (Fe 2+) ([посилання] b).

Кожен іон заліза в гемі може зв’язуватися з однією молекулою кисню; отже, кожна молекула гемоглобіну може транспортувати чотири молекули кисню. Окремий еритроцит може містити близько 300 мільйонів молекул гемоглобіну, отже, він може зв’язуватися і транспортувати до 1,2 мільярда молекул кисню (див. [Посилання] b).

У легенях гемоглобін вбирає кисень, який зв’язується з іонами заліза, утворюючи оксигемоглобін. Яскраво-червоний, насичений киснем гемоглобін потрапляє до тканин організму, де вивільняє частину молекул кисню, стаючи темнішим червоним дезоксигемоглобіном, який іноді називають зниженим гемоглобіном. Виділення кисню залежить від потреби в кисні в навколишніх тканинах, тому гемоглобін рідко, якщо взагалі залишає весь кисень позаду. У капілярах вуглекислий газ потрапляє в кров. Близько 76 відсотків розчиняється в плазмі, частина з них залишається у вигляді розчиненого СО2, а решта утворює іон бікарбонату. Близько 23–24 відсотків він зв’язується з амінокислотами гемоглобіну, утворюючи молекулу, відому як карбаміногемоглобін. З капілярів гемоглобін переносить вуглекислий газ назад у легені, де вивільняє його для обміну киснем.

Зміна рівня еритроцитів може мати значний вплив на здатність організму ефективно доставляти кисень до тканин. Неефективне кровотворення призводить до недостатньої кількості еритроцитів і призводить до однієї з кількох форм анемії. Перевиробництво еритроцитів викликає стан, який називається поліцитемія. Основним недоліком поліцитемії є неможливість безпосередньої доставки достатньої кількості кисню до тканин, а швидше підвищена в'язкість крові, що ускладнює серце для циркуляції крові.

У пацієнтів з недостатньою кількістю гемоглобіну тканини можуть не отримувати достатньої кількості кисню, що призводить до іншої форми анемії. При визначенні оксигенації тканин найбільше значення для охорони здоров’я становить відсоток насиченості; тобто відсоток ділянок гемоглобіну, зайнятих киснем, у крові пацієнта. Клінічно це значення зазвичай називають просто "відсотком насиченості".

Зазвичай відсоток насичення контролюється за допомогою пристрою, відомого як пульсоксиметр, який наносять на тонку частину тіла, як правило, на кінчик пальця пацієнта. Пристрій працює, передаючи через палець дві різні довжини хвиль світла (одну червону, іншу інфрачервону) і вимірюючи світло за допомогою фотодетектора на виході. Гемоглобін поглинає світло по-різному залежно від його насичення киснем. Машина калібрує кількість світла, отриманого фотодетектором, щодо кількості, поглиненої частково оксигенованим гемоглобіном, і подає дані у відсотках насиченості. Нормальні показники пульсоксиметра коливаються в межах 95–100 відсотків. Нижні відсотки відображають гіпоксемію або низький вміст кисню в крові. Термін гіпоксія є більш загальним і просто стосується низького рівня кисню. Рівень кисню також безпосередньо контролюється за вільним киснем у плазмі, як правило, після артеріальної палички. Коли застосовується цей метод, кількість присутнього кисню виражається через парціальний тиск кисню або просто pO2 і зазвичай реєструється в одиницях міліметрів ртутного стовпа, мм рт. Ст.

Нирки фільтрують близько 180 літрів (

Виробництво еритроцитів у кістковому мозку відбувається з приголомшливою швидкістю більше 2 мільйонів клітин в секунду. Щоб це виробництво відбулося, кількість сировини повинна бути присутнім у достатній кількості. Сюди входять ті самі поживні речовини, які необхідні для виробництва та підтримання будь-якої клітини, такі як глюкоза, ліпіди та амінокислоти. Однак для виробництва еритроцитів також потрібні кілька мікроелементів:

Еритроцити живуть до 120 днів у циркуляції, після чого зношені клітини видаляються типом мієлоїдної фагоцитарної клітини, званої макрофагом, розташованою переважно в кістковому мозку, печінці та селезінці. Компоненти гемоглобіну деградованих еритроцитів обробляються наступним чином: