ERYTROPOÉZA: ŠTÁDIÁ A ICH VLASTNOSTI, REGULÁCIA, STIMULANTY - BIOLÓGIE - 2026

Erytropoéza je proces, pri ktorom sa tvoria červené krvinky alebo erytrocyty. Tieto krvinky u ľudí majú priemernú životnosť 4 mesiace a nemôžu sa rozmnožovať. Z tohto dôvodu je potrebné vytvoriť nové erytrocyty, ktoré nahradia tie, ktoré odumierajú alebo sú stratené pri krvácaní.

U mužov je počet červených krviniek približne 54 miliónov na mililiter, zatiaľ čo u žien je o niečo nižší (48 miliónov). Denne sa stráca asi 10 miliónov erytrocytov, takže sa musí nahradiť podobné množstvo.

Ľudská krv, erytrocyty alebo červené krvinky a dve biele krvinky. Prevzaté a upravené: Viascos.

Erytrocyty sa tvoria z jadrových erytroblastov prítomných v červenej kostnej dreni cicavcov, zatiaľ čo v iných stavovcoch sa produkujú hlavne v obličkách a slezine.

Keď dosiahnu koniec svojich dní, rozpadnú sa; potom ich zahŕňajú bunky nazývané makrofágy. Tieto makrofágy sú prítomné v pečeni, červenej kostnej dreni a slezine.

Po zničení červených krviniek sa železo recykluje, aby sa znovu použilo, zatiaľ čo zvyšok hemoglobínu sa premení na žlčový pigment nazývaný bilirubín.

Erytropoéza je stimulovaná hormónom nazývaným erytropoetín, ale tento proces je okrem iného regulovaný rôznymi faktormi, napríklad teplotou, tlakom kyslíka.

Etapy a ich charakteristiky

U dospelých organizmov sa erytropoéza vyskytuje na špecializovaných miestach v červenej kostnej dreni nazývanej erytroblastické ostrovy. Na tvorbu erytrocytov musí dôjsť k niekoľkým procesom, od proliferácie buniek až po dozrievanie červených krviniek, ktoré prechádzajú rôznymi štádiami diferenciácie buniek.

Keď bunky podliehajú mitotickým deleniam, zmenšuje sa ich veľkosť a veľkosť ich jadra, ako aj kondenzácia chromatínu a hemoglobinizácia. Okrem toho sa sťahujú z oblasti pôvodu.

V konečných fázach stratia jadro a iné organely a vstúpia do obehu, migrujúc cez cytoplazmatické póry endotelových buniek.

Niektorí autori rozdeľujú celý proces erytropoézy na dve fázy, prvú z bunkovej proliferácie a diferenciácie; zatiaľ čo iní rozdelia proces na základe špecifických charakteristík bunky v každej fáze, keď sa pozoruje s Wrightovým farbením. Na základe posledného uvedeného sú štádia erytropoézy:

Jednotky vytvárajúce kolónie 1

Sú to prvé bunky citlivé na erytropoetín, niektorí autori ich nazývajú myeloidnými progenitormi, alebo tiež BFU-E, pre jeho skratku v angličtine. Vyznačujú sa expresiou povrchových antigénov, ako je CD34, ako aj prítomnosťou erytropoetínových receptorov v malom množstve.

Bunky tvoriace 2-erytroidné kolónie

Skrátene anglicky ako CFU-E sú schopné produkovať malé kolónie erytroblastov. Ďalšou charakteristikou týchto buniek je to, že množstvo erytropoetínových receptorov je oveľa vyššie ako v jednotkách tvoriacich kolónie.

3-proerythroblasty

Považuje sa za prvé štádium dozrievania erytrocytov. Vyznačujú sa svojou veľkou veľkosťou (14 až 19 μm podľa niektorých autorov, až 25 μm podľa iných autorov). Jadro je zaoblené a tiež predstavuje jadro a hojný chromatín.

Považuje sa za prvé štádium dozrievania erytrocytov. Vyznačujú sa svojou veľkou veľkosťou (14 až 19 μm podľa niektorých autorov, až 25 μm podľa iných autorov). Jadro je veľké, zaoblené, s chromatínom usporiadaným vo forme filamentov a 2 alebo 3 jadier.

V tejto fáze sa začína príjem železa v plazme. Majú polčas rozpadu 20 hodín, aby sa dostali cez mitózu do ďalšej fázy.

4-Basofilné erytroblasty

Nazývajú sa aj normoblasty a sú menšie ako ich prekurzory. Tieto bunky sa s vitálnym farbením zafarbia na modro, to znamená, že sú bazofilné. Jadro je kondenzované, jadrá zmizli a majú veľké množstvo ribozómov. V tejto fáze sa začína syntéza hemoglobínu.

Spočiatku sú známe ako basofilné erytroblasty typu I a po mitotickom delení sa transformujú na typ II, ktorý zostáva bazofilom a vykazuje väčšiu syntézu hemoglobínu. Približné trvanie obidvoch buniek spolu je podobné ako v prípade proerytroblastov.

Hemoglobín. Prevzaté a upravené: Zephyris na Wikipédii v anglickom jazyku.

5-polychromatofilné erytroblasty

Tvoria sa mitotickým delením bazofilných erytroblastov typu II a sú poslednými bunkami, ktoré sú schopné sa deliť mitózou. Ich veľkosť sa pohybuje od 8 do 12 μm a majú zaoblené a kondenzované jadro.

Cytoplazma týchto buniek je zafarbená olovo sivou farbou podľa Wrighta. Má vysokú koncentráciu hemoglobínu a počet ribozómov zostáva vysoký.

6-Orthochromatické erytroblasty

Farba týchto buniek je ružová alebo červená kvôli množstvu hemoglobínu, ktoré majú. Jeho veľkosť je o niečo menšia ako veľkosť jeho prekurzorov (7 až 10 μm) a má malé jadro, ktoré bude pri dozrievaní buniek vylúčené exocytózou.

7-retikulocytov

Tvoria sa diferenciáciou ortochromatických erytroblastov, strácajú organely a svoju cytoplazmu naplnia hemoglobínom. Zostávajú v červenej kostnej dreni dva až tri dni, kým migrujú do krvi, kde dokončia svoje dozrievanie.

8-Erytrocyty

Sú to zrelé formované prvky, konečný produkt erytropoézy a ktoré sa tvoria dozrievaním retikulocytov. Majú bikonkávny tvar kvôli neprítomnosti jadra a interakcii medzi erytrocytovým cytoskeletom a dvoma proteínmi nazývanými spektrin a aktín.

Sú to najpočetnejšie krvinky, sú tvorené z retikulocytov. U cicavcov majú bikonkávny tvar kvôli neprítomnosti jadra a interakcii medzi cytoskeletom erytrocytov a dvoma proteínmi nazývanými spektrin a aktín. Na ostatných stavovcoch sú zaoblené a zachovávajú si jadro.

Proces erytropoézy. Prevzaté a upravené z A.mikalauskas v litovskom jazyku Wikipedia

Regulácia erytropoézy

Aj keď erytropoetín stimuluje tvorbu červených krviniek na zlepšenie kapacity krvi prenášať kyslík, existuje niekoľko základných mechanizmov na reguláciu tejto tvorby, vrátane:

Tlak kyslíka

Koncentrácia kyslíka v krvi reguluje erytropoézu. Ak je táto koncentrácia veľmi nízka v prietoku krvi do obličiek, stimuluje sa tvorba červených krviniek.

Táto nízka koncentrácia O2 v tkanive sa môže vyskytnúť v dôsledku hypoxémie, anémie, renálnej ischémie alebo keď je afinita hemoglobínu k tomuto plynu vyššia ako je obvyklé.

Miescher, v roku 1893, ako prvý navrhol vzťah medzi tkanivovou hypoxiou a erytropoézou. Táto hypoxia však priamo nestimuluje kostnú dreň na tvorbu červených krviniek, ako naznačoval Miescher. Skôr indukuje, že obličky produkujú hormón erytropoetín.

Produkcia erytropoetínu v dôsledku tkanivovej hypoxie je geneticky regulovaná a receptory, ktoré túto hypoxiu detekujú, sa nachádzajú v obličkách. Produkcia erytropoetínu sa tiež zvyšuje v dôsledku poklesu parciálneho tlaku kyslíka v tkanive po krvácaní.

Bunky, ktoré tvoria erytropoetín, sa nachádzajú v obličkách a pečeni. Zvýšenie produkcie tohto hormónu počas anémie je spôsobené zvýšením počtu buniek, ktoré ho produkujú.

testosterón

Testosterón nepriamo reguluje erytropoézu reguláciou hladín železa v krvi. Tento hormón pôsobí priamo na pôsobenie cytoplazmatického proteínu nazývaného BMP-Smad (kostný morfogenetický proteín-Smad pre jeho skratku v angličtine) v hepatocytoch.

V dôsledku pôsobenia testosterónu je transkripcia hepcidínu potlačená. Tento hepcidín zabraňuje prestupu železa z buniek do plazmy z makrofágov, ktoré recyklujú železo, čo vedie k drastickému poklesu železa v krvi.

Ak dôjde k hypoferémii, dôjde k inhibícii erytropoetínu, pretože nebude produkovať železo na tvorbu erytrocytov.

teplota

Ukázalo sa, že teplota má vplyv na erytropoézu. Vystavenie veľmi nízkym teplotám spôsobuje potrebu tepla v tkaninách.

To si vyžaduje zvýšenie množstva erytrocytov, aby sa dodával kyslík do periférnych tkanív. Nie je však úplne jasné, ako k tomuto typu regulácie dochádza.

Parakrinná regulácia

Zdá sa, že neuróny centrálneho nervového systému produkujú erytropoetín, aby sa chránili pred ischemickým poškodením a apoptózou. Vedci to však ešte nedokázali.

Látky stimulujúce erytropoézu

Činidlá stimulujúce erytropoézu (ESA) sú látky zodpovedné za stimuláciu produkcie erytrocytov. Erytropoetín je hormón, ktorý je prirodzene zodpovedný za tento proces, existujú však aj syntetické výrobky s podobnými vlastnosťami.

Erytropoetín je hormón syntetizovaný hlavne v obličkách. V počiatočných fázach vývoja sa pečeň podieľa aj na aktívnej výrobe erytropoetínu. Avšak s postupujúcim vývojom hrá tento orgán menšiu úlohu v tomto procese.

Erytrocyty začínajú dispergovať receptory erytropoetínu na povrchu membrány. Erytropoetín aktivuje celý rad medzibunkových kaskád prenosu signálu, ktoré spočiatku produkujú syntézu hemoglobínu a spôsobujú, že retikulocyty pôsobia rýchlejšie a uvoľňujú sa do obehu.

Umelé ESA

Umelé ESA sa delia na generácie (prvá až tretia) v závislosti od dátumu, v ktorom boli vytvorené a uvedené na trh. Sú štruktúrne a funkčne podobné erytropoetínu.

ESA prvej generácie sú známe ako epoetín alfa, beta a delta. Prvé dve sa vyrábajú rekombináciou zo živočíšnych buniek a v tele majú polčas asi 8 hodín. Epoetín delta je syntetizovaný z ľudských buniek.

Darbepoetín alfa je ESA ESA druhej generácie, ktorý sa vyrába z buniek čínskeho škrečka pomocou technológie nazývanej rekombinantná DNA. Polčas rozpadu je viac ako trikrát vyšší ako v prípade ESA prvej generácie. Rovnako ako v prípade epoetínov, niektorí vysoko výkonní športovci používali darbepoetín ako prostriedok dopingu.

Nepretržitý aktivátor erytropoetínového receptora alebo CERA pre jeho skratku v angličtine je generický názov ESA tretej generácie. Nepokúšajú sa simulovať štruktúru a funkciu erytropoetínu, ale pôsobia tak, že stimulujú jeho receptor, čím zvyšujú jeho účinky.

Jeho polčas rozpadu je niekoľko týždňov namiesto hodín, podobne ako pri predchádzajúcich liekoch. Používané komerčne od roku 2008, jeho nezákonné používanie pri športových činnostiach sa však zjavne datuje dva až tri roky pred jeho legálnou komercializáciou.

Neúčinná erytropoéza

K neúčinnej alebo neúčinnej erytropoéze dochádza, keď sú červené krvinky defektné a zvyčajne sa zničia pred alebo krátko po opustení kostnej drene.

Neúčinná erytropoéza môže byť spôsobená poruchami v syntéze nukleových kyselín, hemových skupín alebo globinov. Tieto poruchy spôsobujú rôzne typy anémie.

Poruchy syntézy nukleových kyselín

V tomto prípade je nedostatok kyseliny listovej a kobalamínu, syntéza DNA je inhibovaná v jadre buniek promótorov erytrocytov, takže sa nemôžu mitoticky deliť. Cytoplazma zväčšuje svoj objem (makrocytóza) a vytvára veľkú bunku zvanú megaloblast.

V týchto prípadoch vzniká séria anémií nazývaných megaloblastické anémie, z ktorých najbežnejšou je zhubná anémia. Pri tomto ochorení nedochádza k absorpcii vitamínu B12 v tenkom čreve.

Medzi ďalšie príčiny megaloblastickej anémie patria choroby tráviaceho ústrojenstva, malabsorpcia, nedostatok kyseliny listovej a niektoré lieky.

Medzi príznaky tohto typu anémie patrí abnormálna bledosť, podráždenosť, strata chuti do jedla, hnačka, ťažkosti pri chôdzi alebo svalová slabosť. V závislosti od príčiny sa môže liečiť doplnkami vitamínu alebo kyseliny listovej.

Poruchy syntézy skupiny hem

Neúčinná erytropoéza spôsobená nedostatkom syntézy železa môže spôsobiť dva typy anémie; mikrocytická anémia spôsobená nedostatkom železa a sideroblastickou anémiou.

Mikrocytická anémia je známa ako skupina anémií charakterizovaných malými a bledými červenými krvinkami, ktoré môžu mať rôzny pôvod, vrátane talasémie a neúčinnej erytropoézy.

Pri sideroblastickej anémii sú hladiny železa a hemosiderínu veľmi vysoké. Hemosiderín je žltý pigment odvodený od hemoglobínu a objavuje sa, keď sú hladiny kovu vyššie ako normálne. Tento typ anémie spôsobuje smrť bazofilov v červenej kostnej dreni a neexistuje syntéza hemoglobínu.

Anémia z nedostatku železa. Prevzaté a upravené: Erhabor Osaro (docent).

Nazýva sa to sideroblastická anémia, pretože erytrocyty sa vyvíjajú neobvykle v dôsledku hromadenia železa vo forme granúl, ktoré dostávajú názov sideroblastov. Sideroblastická anémia môže byť vrodená alebo môže byť sekundárna a môže mať rôzne príčiny.

Poruchy syntézy globinov

V tomto prípade sa vyskytne kosáčikovitá anémia a beta talasémia. Kosáčikovitá anémia je tiež známa ako kosáčikovitá anémia. Vyrába sa genetickou mutáciou, ktorá vedie k substitúcii kyseliny glutámovej za valín počas syntézy beta globínu.

V dôsledku tejto substitúcie klesá afinita hemoglobínu k kyslíku a atrofia erytrocytov, pričom namiesto normálneho tvaru bikonkávneho disku sa získa kosákovitý tvar. Pacient s kosáčikovitou anémiou je náchylný na mikroinfarkty a hemolýzu.

Thalassémia je choroba spôsobená neadekvátnym genetickým kódovaním a- a P-globínov, ktoré vedie k skorej smrti erytrocytov. Existuje asi sto rôznych mutácií, ktoré môžu spôsobiť talasémiu s rôznym stupňom závažnosti.

Referencie

1. Erithropoiesis. Na Wikipédii. Obnovené z en.wikipedia.org.
2. JP Labbrozzi (2015). Produkcia erytrocytov z buniek CD34 ⁺ pupočníkovej krvi. Dizertačná práca. Autonómna univerzita v Barcelone. Španielsko.
3. H. Parrales (2018). Fyziológia erytropoézy. Získané z cerebromedico.com.
4. Chudokrvnosť. Na Wikipédii. Obnovené z en.wikipedia.org.
5. Látka stimulujúca eritropoézu. Na Wikipédii. Obnovené z en.wikipedia.org.
6. Neúčinná eritropoéza. Na Wikipédii. Obnovené z en.wikipedia.org.