Erytropoéza

Erytropoéza (z řeckého "erythro"  - "červená" a řeckého " poiesis  " - "dělat") je jednou z odrůd procesu hematopoézy (hematopoézy), během kterého se tvoří červené krvinky ( erytrocyty ). Erytropoéza je stimulována snížením dodávky kyslíku do tkání , které je detekováno ledvinami . Ledviny v reakci na tkáňovou hypoxii nebo ischemii vylučují hormon erytropoetin , který stimuluje erytropoézu [2] . Tento hormon stimuluje proliferaci a diferenciaci prekurzorů červených krvinek, čímž vede k urychlení erytropoézy v hematopoetických tkáních a zvýšení uvolňování erytrocytů do krve [2] . U ptáků a savců (včetně lidí ) po narození dochází k hematopoéze – včetně erytropoézy – v kostní dřeni , která je jedinou normální hematopoetickou tkání po narození [2] . U časných embryí a plodů dochází k krvetvorbě v mezodermálních buňkách žloutkového vaku . Počínaje třetím měsícem těhotenství se u lidí začíná hematopoéza (a zejména erytropoéza) vyskytovat v játrech plodu a ve slezině plodu [3] . Po 7. měsíci těhotenství probíhá fetální krvetvorba převážně v kostní dřeni. Zvýšená fyzická aktivita (tj. zvýšená potřeba tkáňového kyslíku), stejně jako ztráta krve , kouření (tj. snížená dodávka kyslíku do tkání v důsledku chronické expozice oxidu uhelnatému), pobyt v horách (tj. v oblasti s nízkým parciálním tlakem kyslík), některá kardiovaskulární onemocnění (např. srdeční selhání ) a plicní onemocnění (např. chronická broncho-obstrukční nemoc), vedoucí ke zhoršenému dodávání kyslíku do tkání, mohou přispívat ke zvýšené erytropoéze. Naopak při selhání ledvin s poruchou tvorby erytropoetinu, s nedostatkem bílkovin , vitaminu B12 nebo kyseliny listové , železa a dalších živin, s chronickými infekcemi , se zhoubnými nádory , s řadou intoxikací , s řadou onemocnění kostní dřeně (například jako myelodysplastický syndrom nebo leukémie ) - dochází k porušení nebo inhibici erytropoézy, což vede ke snížení hladiny hemoglobinu a červených krvinek  - k rozvoji anémie [4] . U lidí s určitými chorobami au některých živočišných druhů se za určitých okolností může hematopoéza, včetně erytropoézy, vyskytovat také mimo kostní dřeň , v játrech a/nebo slezině . Toto se nazývá extramedulární (extramedulární) hematopoéza.

Kostní dřeň téměř všech kostí lidského těla se do cca 5 let podílí na tvorbě krvinek (hematopoéze). Kosti stehen a bérců přestávají významně přispívat k krvetvorbě zhruba do 25. roku života. Kostní dřeň, která se nachází v kostech obratlů , hrudní kosti , pánve a žeber , stejně jako kosti lebky , nadále přispívá k krvetvorbě po celý život člověka.

Diferenciace erytrocytů

V procesu zrání erytrocytů prochází krevní zárodečná buňka v kostní dřeni několika po sobě jdoucími fázemi dělení a zrání (diferenciace), a to:

1. Hemangioblast , primární kmenová buňka - společný progenitor vaskulárních endoteliálních buněk a krvetvorných buněk, se mění na
2. Vyvine se hemocytoblast neboli pluripotentní hematopoetické kmenové buňky
3. CFU-GEMM , neboli společný myeloidní progenitor - multipotentní krvetvorná buňka, a poté v
4. CFU-E , unipotentní hematopoetická buňka plně oddaná erytroidní linii a následně
5. pronormoblast , také nazývaný proerytroblast nebo rubriblast a pak do
6. bazofilní nebo časný normoblast , nazývaný také bazofilní nebo časný erytroblast nebo prorubricitida, a poté v
7. Polychromatofilní nebo intermediární normoblast/erytroblast, nebo rubricitida, a pak v
8. Ortochromatický nebo pozdní normoblast/erytroblast nebo metarubricit. Na konci této fáze se buňka zbaví jádra, než se stane
9. Retikulocyt nebo "mladý" erytrocyt.

Po dokončení 8. fáze výsledné buňky - tedy retikulocyty - opouštějí kostní dřeň do celkového krevního řečiště. Tedy asi 1 % cirkulujících červených krvinek jsou retikulocyty. Po 1-2 dnech v systémovém oběhu retikulocyty dokončují své zrání a nakonec se stávají zralými erytrocyty.

Všechna tato stádia vývoje jsou doprovázena odpovídajícími morfologickými změnami ve vzhledu buňky při barvení podle Wrighta a pozorováním pod světelným mikroskopem, stejně jako určitými biochemickými a imunofenotypovými změnami.

Konkrétně se v procesu zrání bazofilní pronormoblast, velká buňka s obrovským jádrem, o průměrném objemu 900 femtolitrů , promění v bezjaderný disk s objemem 10x menším - v průměru přibližně 95 femtolitrů. Ve stádiu retikulocytů se buňka již jádra zbavila, ale je stále schopna akumulovat a produkovat další hemoglobin, protože má „vybavení“ pro produkci bílkovin – ribozomy. Zralé erytrocyty jsou zbaveny nejen jádra, ale i ribozomů, a proto neakumulují nový hemoglobin, ale pouze transportují a využívají ten stávající po dobu svého života. Ze stejného důvodu zralé erytrocyty na rozdíl od retikulocytů postrádají povrchové transferinové receptory (to znamená, že již nejsou schopny zachytit a absorbovat další železo).

Pro zrání červených krvinek (erytrocytů) je rozhodující dostatečný přísun vitaminu B12 (kobalamin) a kyseliny listové , dále vitaminu B6 (pyridoxin) a vitaminu B2 (riboflavin), zejména prvních dvou. Nedostatek některého z nich způsobuje narušení zrání erytrocytů, což se klinicky projevuje anémií (snížení obsahu erytrocytů a hemoglobinu v krvi), makrocytózou (abnormálně velké velikosti erytrocytů), megaloblastózou kostní dřeně nebo jinými slovy megaloblastický typ hematopoézy (abnormálně velké velikosti proerytroblastů a erytroblastů, v tomto případě nazývané promegaloblasty a megaloblasty) a retikulocytopenie (abnormálně nízký počet retikulocytů v krvi). Navíc každý jednotlivý erytrocyt je nejen větší než obvykle, ale také - kompenzační - obvykle obsahuje více hemoglobinu než normálně. V tomto případě může být barevný index krve více než jedna („hyperchromická anémie“) nebo normální („normochromní anémie“), ale samotné erytrocyty se tvoří méně, než je nutné, protože vitamín B12 a kyselina listová jsou pro dělení progenitorových buněk zárodku erytrocytů. Toto se nazývá megaloblastická anémie.

Pro syntézu hemoglobinu potřebují prekurzorové buňky erytrocytů železo. Nedostatek železa způsobuje pokles jak celkového obsahu hemoglobinu v krvi, tak jeho obsahu v každém jednotlivém erytrocytu (tedy na rozdíl od předchozího případu není hemoglobinu v každém jednotlivém erytrocytu více, ale méně než normálně), a může také způsobit zmenšení velikosti erytrocytů (" mikrocytóza, mikrocytární anémie). Nebo se velikost erytrocytů nemění, ale množství hemoglobinu v nich je pod normou („normocytární“ hypochromní anémie, tedy s normálními velikostmi, ale bledšími erytrocyty). Může také dojít k určitému (menšímu než u nedostatku vitaminu B12 nebo kyseliny listové) snížení počtu červených krvinek. Barevný index krve je buď normální a nezměněný ("normochromní anémie"), nebo snížený ("hypochromní anémie"). A opět je abnormálně nízký počet retikulocytů v krvi – retikulocytopenie.

Po ztrátě krve nebo při hypoxii (například při lezení do hor nebo při přesunu do hor nebo při rozvoji plicního nebo kardiovaskulárního onemocnění s hypoxií), při stimulaci erytrocytárního zárodku kostní dřeně exogenně podávaným erytropoetinem nebo ve fázi zotavení po chemoterapii , nebo při předepsání u pacienta s nedostatkem B12, kyseliny listové nebo železa léky, které tyto nedostatky kompenzují, naopak se dočasně zvýší počet retikulocytů v krvi - vzniká retikulocytóza, která je známkou zvýšené erytropoéza. V tomto případě retikulocytóza přetrvává až do kompenzace anémie (obnovení normálních hladin hemoglobinu a erytrocytů) a odstranění příčiny anémie.

Změny v charakteristikách progenitorových buněk erytrocytů během erytropoézy

V procesu zrání buněk zárodku erytrocytů se mění jejich počet morfologických charakteristik. Zejména:

1. Velikost buňky je zmenšena;
2. Počet cytoplazmatické matrice se zvyšuje;
3. Barva buňky se mění z modré (bazofilní) na narůžovělou, růžovou a následně červenou v důsledku snížení obsahu RNA a DNA v buňce a akumulace hemoglobinu ;
4. Velikost buněčného jádra se zmenšuje a na konci zrání se nejen zmenšuje, ale také se charakteristicky „zvrásní“ a následně je vytlačeno ven z buňky, která ve stadiu retikulocytů své jádro ztrácí;
5. U nezralých buněk erytroidní řady obsahuje jádro otevřený, volně zabalený chromatin , v procesu zrání se chromatin stává stále hustěji zabaleným, kondenzovaným [5] .

Regulace erytropoézy

Produkce červených krvinek, tedy intenzita procesů erytropoézy, je regulována negativní zpětnovazební smyčkou za účasti hormonu erytropoetinu . Tento systém se samoreguluje tak, že v normálním zdravém stavu těla rychlost tvorby nových erytrocytů kostní dření přibližně odpovídá rychlosti destrukce „starších“ (již stářím deformovaných a proto zachyceny a zničeny buňkami retikuloendoteliálního systému a zejména makrofágy sleziny ), to znamená, že hladina hemoglobinu a erytrocytů v krvi zůstala přibližně konstantní. A tato hladina je udržována tak, aby množství hemoglobinu a erytrocytů bylo dostatečné k zajištění dostatečného zásobení tkání (zejména jater a ledvin) kyslíkem, ale zároveň aby ​​tento počet erytrocytů nebyl nadměrné, způsobující nadměrné "houstnutí krve", zvýšení její viskozity, aglutinace ("slepení") červených krvinek v krevním řečišti, nadměrné zvýšení objemu krve a zvýšení krevního tlaku , rozvoj trombózy , infarkty nebo mrtvice . Erytropoetin je vylučován v játrech a ledvinách v reakci na snížený obsah kyslíku v jejich tkáních (tj. na zhoršení zásobování jater nebo ledvin kyslíkem, ať už je způsobeno čímkoli - anémie, vazospasmus ledvin nebo játra, nedostatek kyslíku ve vzduchu, onemocnění plic nebo srdce, cévy – na tom nezáleží, mechanismus bude fungovat). Kromě toho se cirkulující erytropoetin váže na cirkulující erytrocyty, takže nízký počet erytrocytů v krvi vede ke zvýšení množství volného (nevázaného na erytrocyty) erytropoetinu, což vede ke stimulaci tvorby erytrocytů kostní dření a zvýšení jejich obsahu v krvi. V důsledku toho se zlepšuje zásobení jater a ledvin kyslíkem (protože v krvi je více červených krvinek a hemoglobinu), snižuje se jejich tvorba erytropoetinu a klesá hladina volného (nevázaného) erytropoetinu v důsledku vazby zvýšeným počet červených krvinek. Systém tak zabraňuje nadměrnému nárůstu počtu červených krvinek v reakci na stimulaci a negativním důsledkům tohoto nadměrného nárůstu a dochází k vlastní rovnováze.

Navíc jak produkci erytropoetinu ledvinami a játry, tak tvorbu červených krvinek v kostní dřeni řídí také řada dalších hormonů. Zejména stresový hormon kortizol je také schopen jak zvýšit produkci erytropoetinu ledvinami a játry, tak přímo stimulovat růst erytrocytů v kostní dřeni. Fyziologický význam toho spočívá v tom, že pro realizaci stresových reakcí typu „bojuj nebo uteč“ je výhodou zvýšená tvorba červených krvinek a lepší zásobení tkání (zejména svalů, mozku, myokardu) kyslíkem. Význam v patologii spočívá v tom, že při nedostatečnosti kůry nadledvin (Addisonova choroba) je často zaznamenána anémie a při hyperkortizolismu (Cushingova choroba) - často nadměrná erytrocytóza.

Tvorbu červených krvinek pozitivně ovlivňují také pohlavní hormony , zejména mužské (proto je obsah hemoglobinu a červených krvinek u mužů vyšší než u žen), hormony štítné žlázy , somatotropin , inzulín . Fyziologický význam toho spočívá v tom, že v období růstu a zrání organismu dítěte nebo dospívajícího se souběžně s celkovým růstem zvyšuje i intenzita procesů erytropoézy. Hodnota v patologii spočívá v tom, že s řadou endokrinních nedostatků, například diabetes mellitus , hypotyreóza , je často pozorována středně těžká anémie a ve stavech doprovázených hyperprodukcí hormonů (například tyreotoxikóza ) se někdy vyskytuje středně závažná erytrocytóza.

Nedávné studie také ukazují, že peptidový hormon hepcidin může hrát důležitou roli v regulaci produkce hemoglobinu a tím i v regulaci erytropoézy. Hepcidin je produkován játry a reguluje všechny aspekty metabolismu železa - rychlost vstřebávání železa v gastrointestinálním traktu , rychlost uvolňování železa z buněk retikuloendoteliálního systému, zejména makrofágů kostní dřeně , rychlost produkce železa- vázání bílkovin játry, vylučování železa ledvinami. A protože aby mohly erytrocyty produkovat hemoglobin, musí jim makrofágy kostní dřeně dodávat železo, které se z nich uvolňuje, hepcidin tím také reguluje rychlost tvorby hemoglobinu. Regulátorem hladiny hepcidinu je obsah železa v játrech a v krvi.

Ztráta funkce erytropoetinového receptoru nebo proteinu JAK2 v myších buňkách způsobuje zhoršenou erytropoézu, takže je narušena tvorba červených krvinek v myším embryu a spolu s tím je narušen normální růst a vývoj embrya. Naopak, pokud je mechanismus negativní zpětné vazby (supresory cytokinového signálu) vypnut a produkce erytropoetinu je povolena neomezeně, způsobuje to u myší rozvoj gigantismu (vývoj neobvykle velkých myší). Poruchy exprese hepcidinu v jednom či druhém směru vedou k myším s vrozenou těžkou anémií z nedostatku železa nebo naopak s hemosiderózou (onemocněním z ukládání železa) [6] [7] .

Viz také

• Anémie : stav charakterizovaný abnormálně nízkými hladinami funkčního ( kyslík přenášejícího ) hemoglobinu v krvi;
• Polycythemia vera : stav charakterizovaný abnormálně vysokými hladinami červených krvinek a hemoglobinu v krvi.

Poznámky

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 Vývojová biologie erytropoézy  // Blood Rev. : deník. - 1998. - Červen ( roč. 12 , č. 2 ). - str. 106-114 . - doi : 10.1016/S0268-960X(98)90022-4 . — PMID 9661799 .
4. ↑ Le, Tao; Bhushan, Vikas; Vassan, Neil. První pomoc pro USMLE Krok 1: 2010 20th Anniversary  Edition . - USA: S&P Global , 2010. - S. 124. - ISBN 978-0-07-163340-6 .
5. ↑ Učebnice fyziologie od Dr. AK Jain dotisk 2006—2007 3. vydání
6. ↑ Nicolas G., Bennoun M., Porteu A., Mativet S., Beaumont C., Grandchamp B., Sirito M., Sawadogo M., Kahn A., Vaulont S. Těžká anémie z nedostatku železa u transgenních myší exprimujících jaterní hepcidin  (anglicky)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal. - 2002. - Duben ( roč. 99 , č. 7 ). - S. 4596-4601 . - doi : 10.1073/pnas.072632499 . — PMID 11930010 .
7. ↑ Michael Föller, Stephan M. Huber, Florian Lang. Erytrocytem programovaná buněčná smrt  (neopr.)  // IUBMB Life. - 2008. - Srpen ( roč. 60 , č. 10 ). - S. 661-668 . - doi : 10.1002/iub.106 . — PMID 18720418 .  (nedostupný odkaz)

Odkazy

• Mikroskopická hematologie
• Více informací o erytropoéze

Slovníky a encyklopedie	Velká Katalánština Britannica (online) Britannica (online)
V bibliografických katalozích	BNF : 122581768 J9U : 987007552890605171 LCCN : sh85044755