ЕРИТРОПОЕЗА: ЕТАПИ И ТЕХНИТЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, РЕГУЛАЦИЯ, СТИМУЛАНТИ - БИОЛОГИЯ - 2025

На еритропоезата е процес, чрез който се образуват червени кръвни клетки или еритроцити. Тези кръвни клетки при хората имат средна продължителност на живота 4 месеца и не могат да се възпроизвеждат. Поради това трябва да се създадат нови еритроцити, които да заменят тези, които умират или се губят при кръвоизливи.

При мъжете броят на червените кръвни клетки е приблизително 54 милиона на милилитър, докато при жените е малко по-нисък (48 милиона). Около 10 милиона еритроцити се губят всеки ден, така че подобно количество трябва да бъде заменено.

Човешка кръв, еритроцити или червени кръвни клетки и две бели кръвни клетки. Взето и редактирано от: Viascos.

Еритроцитите се образуват от нуклеирани еритробласти, присъстващи в червения костен мозък на бозайниците, докато при други гръбначни животни се произвеждат главно в бъбреците и далака.

Когато достигнат края на дните си, те се раздробяват; тогава клетките, наречени макрофаги, ги обхващат. Тези макрофаги присъстват в черния дроб, червения костен мозък и далака.

Когато червените кръвни клетки са унищожени, желязото се рециклира, за да се използва отново, докато останалата част от хемоглобина се трансформира в жлъчен пигмент, наречен билирубин.

Еритропоезата се стимулира от хормон, наречен еритропоетин, но процесът се регулира от различни фактори, като температура, кислородно налягане, наред с други.

Етапи и техните характеристики

При възрастните организми еритропоезата се среща в специализирани места в червения костен мозък, наречени еритробластични острови. За образуването на еритроцитите трябва да възникнат няколко процеса, вариращи от клетъчна пролиферация до узряване на червените кръвни клетки, преминаващи през различни етапи на клетъчна диференциация.

Тъй като клетките претърпяват митотични деления, размерът им и размерът на тяхното ядро ​​намаляват, както и хроматиновата кондензация и хемоглобинизацията. Освен това те се отдалечават от района на произход.

В последния стадий те ще загубят ядрото и другите органели и ще влязат в циркулация, мигрирайки през цитоплазмените пори на ендотелните клетки.

Някои автори разделят целия процес на еритропоеза на две фази, първата от клетъчната пролиферация и диференциация; докато други разделят процеса въз основа на специфични характеристики на клетката на всеки етап, когато се наблюдават с петно ​​на Райт. Въз основа на последното, етапите на еритропоезата са:

1-разрушаващи се колонии, образуващи единици

Те са първите клетки, чувствителни към еритропоетина, някои автори ги наричат ​​миелоидни прогенитори, или също BFU-E, за съкращението му на английски. Те се характеризират с експресиране на повърхностни антигени като CD34, както и с наличието на еритропоетинови рецептори в ниски количества.

2-Еритроидни образуващи колонии клетки

Съкратено на английски като CFU-E, те са способни да произвеждат малки колонии от еритробласти. Друга характеристика на тези клетки е, че количествата на еритропоетиновите рецептори са много по-високи, отколкото в разрушаващите се колонии образуващи единици.

3-Proerythroblasts

Разглежда се като първи етап на зреене на еритроцитите. Те се характеризират с големия си размер (от 14 до 19 µm според някои автори, до 25 µm според други). Ядрото е закръглено и също така съдържа нуклеоли и изобилен хроматин.

Разглежда се като първи етап на зреене на еритроцитите. Те се характеризират с големия си размер (от 14 до 19 µm според някои автори, до 25 µm според други). Ядрото е голямо, заоблено, с хроматин, подредени под формата на нишки и 2 или 3 ядра.

В този етап започва усвояването на плазменото желязо. Те имат период на полуразпад от 20 часа, за да преминат през митоза към следващия етап.

4-Базофилни еритробласти

Наричани още нормобласти, те са по-малки от техните предшественици. Тези клетки оцветяват синьо с жизненоважно оцветяване, тоест са базофилни. Ядрото се кондензира, ядрата са изчезнали и имат голям брой рибозоми. На този етап започва синтеза на хемоглобина.

В началото те са известни като тип I базофилни еритробласти и след митотично деление се трансформират в тип II, които остават базофили и имат по-голяма синтеза на хемоглобин. Приблизителната продължителност на двете клетки заедно е подобна на тази на проеритробластите.

Хемоглобинът. Взето и редактирано от: Zephyris в английския език Wikipedia.

5-полихроматофилни еритробласти

Те се формират чрез митотично деление на тип II базофилни еритробласти и са последните клетки с способност да се делят чрез митоза. Размерът им варира от 8 до 12 µm и имат заоблена и кондензирана сърцевина.

Цитоплазмата на тези клетки е оцветена оловно сиво с петно ​​на Райт. Той има висока концентрация на хемоглобин и броят на рибозомите остава висок.

6-ортохроматични еритробласти

Цветът на тези клетки е розов или червен, поради количеството хемоглобин, което имат. Размерът му е малко по-малък от този на предшествениците му (7 до 10 цт) и има малко ядро, което ще бъде изгонено чрез екзоцитоза, когато клетките узреят.

7-Ретикулоцити

Те се формират чрез диференциране на ортохроматични еритробласти, губят органели и запълват цитоплазмата си с хемоглобин. Те остават в червения костен мозък за два до три дни, докато мигрират към кръвта, където ще завършат своето съзряване.

8-Еритроцитите

Те са зрели формирани елементи, краен продукт на еритропоезата и които се образуват при узряването на ретикулоцитите. Те имат биконкава форма поради липсата на ядро ​​и взаимодействието между цитоскелета на еритроцитите и два протеина, наречени спектрин и актин.

Те са най-обилните кръвни клетки, образуват се от ретикулоцити. При бозайниците те имат биконкава форма поради липсата на ядро ​​и взаимодействието между цитоскелета на еритроцитите и два протеина, наречени спектрин и актин. При други гръбначни животни те са закръглени и задържат ядрото.

Процес на еритропоеза. Взето и редактирано от A.mikalauskas в литовския език Wikipedia

Регулация на еритропоезата

Въпреки че еритропоетинът стимулира образуването на червени кръвни клетки, за да подобри способността за пренасяне на кислород в кръвта, има няколко основни механизма за регулиране на тази формация, включително:

Кислородно налягане

Концентрацията на кислород в кръвта регулира еритропоезата. Когато тази концентрация е много ниска в притока на кръв към бъбрека, се стимулира производството на червени кръвни клетки.

Тази ниска концентрация на тъкан O2 може да възникне поради хипоксемия, анемия, бъбречна исхемия или когато афинитетът на хемоглобин към този газ е по-висок от нормалния.

Мишер през 1893 г. е първият, който предложи връзката между тъканната хипоксия и еритропоезата. Тази хипоксия обаче не стимулира директно костния мозък да произвежда червени кръвни клетки, както предложи Мишер. По-скоро индуцира бъбрека да произвежда хормона еритропоетин.

Производството на еритропоетин поради тъканна хипоксия е генетично регулирано, а рецепторите, които откриват такава хипоксия, се намират в бъбреците. Производството на еритропоетин също се увеличава поради спад в парциалното налягане на кислорода в тъкан след кръвоизлив.

Клетките, които правят еритропоетин, се намират в бъбреците и черния дроб. Увеличението на производството на този хормон по време на анемия се дължи на увеличаване на броя на клетките, които го произвеждат.

Тестостеронът

Тестостеронът индиректно регулира еритропоезата, като регулира нивата на желязо в кръвта. Този хормон действа директно върху действието на цитоплазмен протеин, наречен BMP-Smad (костен морфогенетичен протеин-Smad за неговата акроним на английски) в хепатоцитите.

Поради действието на тестостерона се потиска транскрипцията на хепцидин. Този хепцидин предотвратява преминаването на желязо от клетките в плазма от макрофаги, които рециклират желязо, което води до драстично намаляване на желязото в кръвта.

Когато възникне хипоферремия, ще има инхибиране на еритропоетина, тъй като няма да има желязо за производството на еритроцити.

температура

Доказано е, че температурата има ефект върху еритрипоезата. Излагането на много ниски температури причинява необходимостта от производство на топлина в тъканите.

Това изисква увеличаване на количеството на еритроцитите, за да се доставят кислород към периферните тъкани. Не е напълно ясно обаче как се осъществява този тип регулиране.

Паракринна регулация

Очевидно има производство на еритропоетин от невроните на централната нервна система, за да се предпазят от исхемични увреждания и апоптоза. Учените все още не са успели да го докажат.

Средства, стимулиращи еритропоезата

Средствата, стимулиращи еритропоезата (ESA) са агенти, отговорни за стимулирането на производството на еритроцити. Еритропоетинът е хормонът, който е естествено отговорен за този процес, но има и синтетични продукти с подобни свойства.

Еритропоетинът е хормон, синтезиран главно в бъбреците. По време на ранните етапи на развитие черният дроб също участва в активното производство на еритропоетин. С напредването на развитието обаче последният орган играе по-малко роля в процеса.

Еритроцитът започва да разпръсква рецептори за еритропоетин по повърхността на мембраната. Еритропоетинът активира серия каскади за трансдукция на междуклетъчния сигнал, които първоначално произвеждат синтеза на хемоглобин и причиняват ретикулоцитите да действат по-бързо и да бъдат освободени в циркулацията.

Изкуствени ESA

Изкуствените ESA се класифицират в поколения (първо до трето), в зависимост от датата, на която са създадени и пуснати на пазара. Те са структурно и функционално подобни на еритропоетина.

ESA от първо поколение са известни като епоетин алфа, бета и делта. Първите две се получават чрез рекомбинация от животински клетки и имат полуживот около 8 часа в организма. Епоетин делта, от своя страна, се синтезира от човешки клетки.

Дарбепоетин алфа е второ поколение ESA, произведено от клетки на китайски хамстер, използвайки технология, наречена рекомбинантна ДНК. Той има период на полуразпад повече от три пъти по-голям от този на първо поколение ESA. Както при епоетините, някои спортисти с висока ефективност са използвали дарбепоетин като средство за допинг.

Непрекъснатият активатор на еритропоетин рецептор, или CERA за неговата съкращение на английски, е родовото име за ESA от трето поколение. Те не се опитват да симулират структурата и функцията на еритропоетина, а действат, като стимулират неговия рецептор, като по този начин увеличават ефектите му.

Периодът му на полуразпад е няколко седмици вместо часове, като предишните лекарства. Използвана в търговската мрежа от 2008 г., обаче, незаконната й употреба в спортни дейности очевидно датира от две до три години преди законната му комерсиализация.

Неефективна еритропоеза

Неефективната или неефективна еритропоеза възниква, когато образуваните червени кръвни клетки са дефектни и обикновено се унищожават преди или малко след напускането на костния мозък.

Неефективната еритропоеза може да се дължи на дефекти в синтеза на нуклеинови киселини, хеме групата или глобините. Тези дефекти причиняват различни видове анемия.

Дефекти при синтеза на нуклеинова киселина

В този случай има дефицит на фолиева киселина и кобаламин, синтезът на ДНК се инхибира в ядрото на клетките на промотора на еритроцитите, така че те не могат да се разделят митотично. Цитоплазмата от своя страна увеличава обема си (макроцитоза), произхождайки от голяма клетка, наречена мегалобласт.

В тези случаи възникват поредица от анемии, наречени мегалобластични анемии, от които най-често срещаната е пернициозна анемия. При това заболяване не се абсорбира витамин В12 в тънките черва.

Други причини за мегалобластна анемия включват храносмилателни заболявания, малабсорбция, недостиг на фолиева киселина и поради някои лекарства.

Симптомите на този тип анемия включват необичайна бледност, раздразнителност, загуба на апетит, диария, затруднено ходене или мускулна слабост. В зависимост от причината може да се лекува с добавки с витамин или фолиева киселина.

Дефекти в синтеза на групата на хема

Неефективната еритропоеза поради дефицит на синтеза на желязо може да причини два вида анемия; микроцитна анемия поради недостиг на желязо и сидеробластична анемия.

Микроцитна анемия е група от анемии, характеризиращи се с малки и бледочервени кръвни клетки, които могат да имат различен произход, включително таласемия и неефективна еритропоеза.

При сидеробластична анемия нивата на желязо и хемосидерин са много високи. Хемосидеринът е жълт пигмент, получен от хемоглобин и се появява, когато нивата на метала са по-високи от нормалните. Този тип анемия причинява смъртта на базофили в червения костен мозък и не се получава синтез на хемоглобин.

Желязодефицитна анемия. Взето и редактирано от: Ерхабор Осаро (доцент).

Нарича се сидеробластична анемия, тъй като еритроцитите се развиват анормално поради натрупването на желязо под формата на гранули, получавайки името на страничнибласти. Сидеробластичната анемия може да бъде вродена или може да бъде вторична и да има различни причини.

Дефекти в синтеза на глобин

В този случай възникват сърповидно-клетъчна анемия и бета таласемия. Серповидноклетъчната анемия е известна още като сърповидноклетъчна анемия. Произвежда се чрез генетична мутация, която води до заместване на глутаминовата киселина с валин по време на синтеза на бета глобин.

Благодарение на това заместване афинитетът на хемоглобина към кислорода намалява и има атрофия на еритроцита, придобивайки сърповидна форма вместо нормалната форма на биконкавиден диск. Пациентът със сърповидно-клетъчна анемия е податлив на микроинфаркти и хемолиза.

Таласемията е заболяване, причинено от недостатъчно генетично кодиране на α- и β-глобини, което води до ранна смърт на еритроцита. Има около сто различни мутации, които могат да причинят таласемия с различна степен на тежест.

Препратки

1. Erithropoiesis. В Уикипедия. Възстановено от en.wikipedia.org.
2. JP Labbrozzi (2015). Производство на еритроцити от CD34 ⁺ клетки от пъпна връв. Докторска дисертация. Автономен университет в Барселона. Испания.
3. H. Parrales (2018). Физиология на еритропоезата. Възстановени от cerebromedico.com.
4. Анемия. В Уикипедия. Възстановено от en.wikipedia.org.
5. Стимулиращ еритропоезата агент. В Уикипедия. Възстановено от en.wikipedia.org.
6. Неефективна еритропоеза. В Уикипедия. Възстановено от en.wikipedia.org.