Где рождаются и как развиваются эритроциты

У взрослых эритроциты образуются в красном костном мозге из кроветворной стволовой клетки и проходят следующие стадии дифференцировки:

Стволовая кроветворная клетка

Проэритробласт

Базофильныйэритробласт

Полихромафильныйэритробласт

Эозинофильный эритробласт

Ретикулоцит

Эритроцит

В процессе дифференцировки стволовой клетки красного ростка происходит последовательная утрата ядрышка, ядра, других клеточных включений, сопровождающаяся заполнением цитоплазмы клетки молекулами гемоглобина. Промежуток времени от начала дифференцировки стволовой клетки до образования эритроцита составляет от 8 до 10 суток. В условиях повышенной потребности в переносчиках кислорода процесс созревания эритроцитов ускоряется.

О ретикулоцитах

Ретикулоцит– это молодой, не вполне созревший эритроцит, уже утративший ядро, но еще не до конца наполненный гемоглобином. В цитоплазме ретикулоцита содержится зернисто-сетчатая структура из агрегированных органоидов, дающая название этой клетке.

Число ретикулоцитов, определяемое в мазке крови, является показателем скорости регенерации эритроцитов в костном мозге. В норме ретикулоциты дозревают в костном мозге и составляют от 0,5 % до 1,2 % от общего числа эритроцитов. При активации эритропоэза содержание ретикулоцитов в крови возрастает.Повышение числа ретикулоцитов отмечается при кровопотере и ускоренном разрушении (гемолизе) эритроцитов.

Регуляция эритропоэза

Главным стимулом образования эритроцитов является гипоксия.

Гипоксия – это снижение содержания кислорода (О₂) в тканях.

Дефицит О₂ в тканях способствует образованию в эпителиоидных клетках капилляров почечного клубочка веществ гликопротеиновой природы –эритропоэтинов.

Эритропоэтины поступают в кровь, затем в костный мозг, где стимулируют дифференцировку и пролиферацию эритроцитов, а также активируют синтез гемоглобина. Неспособность поврежденной почки продуцировать достаточное количество эритропоэтинов может стать причиной развития анемии. В небольшом количестве эритропоэтины образуется в печени.

Вещества, необходимые для синтеза эритроцитов

1.Витамин В₁₂ (внешний фактор кроветворения) и фолиевая кислота.Эти витамины необходимы для созревания и деления ядра клетки. Витамин В₁₂участвует в синтезе ДНК в эритробластах костного мозга.

ВитаминВ₁₂,поступивший в ЖКТ в составе пищи животного происхождения, в желудкесвязывается с белком, содержащимся в желудочном соке (транскобаламином I) и белком, секретируемым обкладочными клетками желудка (внутренним фактором кроветворения).

Образовавшийся комплекс следует в двенадцатиперстнуюкишку, гдетранскобаломин I подвергается гидролизу, а витаминВ₁₂, связанный свнутренним фактором кроветворения, перемещается в подвздошную кишку. В этом отделе тонкого кишечникав присутствии ионов Са²⁺ комплекс связывается с рецептором мембраны энтероцитов. Затем витамин В₁₂ всасываетсяв кровь.

В крови витамин В₁₂транспортируетсяк клеткам-мишеням белком плазмы кровитранскобаломиномII.

2.Витамин В₆–кофермент, участвующий в образовании гема в эритробластах.

3.Витамин С – способствует метаболизму фолиевой кислоты в эритробластах.

4. Для образования эритроцитов и гемоглобина в организм также должны поступать в достаточном количестве ионы железа, аминокислоты, витамины В₂, Е и D₃.

Особенности метаболизма

Энергия, необходимая для жизнедеятельности эритроцитов, образуется в процессе анаэробного гликолиза. Это связано с тем, что эритроцит доставляет О₂ к тканям и не расходует его на собственные нужды.

II. 2. Гемоглобин

Дыхательная функция эритроцитов обусловлена белком цитоплазмы эритроцитов гемоглобином. В каждом эритроците содержатся сотни тысяч молекул гемоглобина.

Гемоглобин – это сложный белок, состоящий из белка глобина и небелковой (простетической) части –гема.

Глобин состоит из 4-х полипептидных цепей, организованных в четвертичную структуру. Гемсодержит четыре молекулы пиррола, образующих кольцевую структуру. В центре пиррольного кольца находится атом железа – Fe²⁺(рис. II-4).

Рис. II-4. Строение гема

В молекуле гемоглобина каждая из четырех полипептидных субъединиц содержит гем. Гем расположен в специальных карманах, сформированных складками полипептидных цепей глобина (рис. II-5).

Рис. II-5. Строение гемоглобина

Нормальные типы гемоглобина

В различных типах гемоглобина содержатся две полипептидные цепи a и две цепи какого-либо другого типа (известны несколько типов полипептидных цепей гемоглобина –a, b, g, S и др.).

В соответствии с типом полипептидных цепей,

формирующих глобин, различают:

гемоглобин А и гемоглобин F

Гемоглобин А – гемоглобин взрослых (от англ. adult– взрослый), содержит две цепи a и две b (a₂b₂).

Гемоглобин F –гемоглобин плода (от лат.fetus– плод), содержит две цепи a и две g (a₂g₂).

НbF (фетальный) синтезируется у плода в процессе кроветворения в желточном мешке, печени, селезенке на 1-30 неделях внутриутробного развития. При рождении ребенка в течение первых месяцев жизни происходит замещение Нb F на Hb A.К 6 месяцам в эритроцитах ребенка сохраняется менее 1% НbF.

НbА продуцируется с 30-й недели внутриутробного развития, а далее всю жизнь в костном мозге.

Соединения гемоглобина

1. В капиллярах малого круга гемоглобин обратимо связывается с кислородом, поступающим в плазму крови, а затем в эритроцит из легких. Одна молекула гемоглобина связывает четыре молекулы О₂.В образовавшемся соединении – оксигемоглобине(НbО₂) – каждая молекула кислорода ковалентно связывается с атомом Fe²⁺гема.

Эритроциты транспортируют кислород к тканям.

В капиллярах большого круга (в тканях) происходит дезоксигенация гемоглобина: кислород поступает в ткани. Гемоглобин, от которого отсоединились молекулы кислорода, называется дезоксигемоглобином(Нb):

Нb + О₂НbО₂

2. В капиллярах большого круга дезоксигемоглобин связывается с двуокисью углерода (СО₂образуется в тканях и диффундирует в кровь). Соединение СО₂сгемоглобином называетсякарбогемоглобином(НbСО₂). В отличие от О₂, связывающегося с Fe²⁺гема, СО₂ образует связь с N-группами аминокислот глобина.

Нb + СО₂ НbСО₂

Чем больше молекул О₂ связывается с гемоглобином, тем меньше его сродство к СО₂ и наоборот. Подобная взаимосвязь между степенью оксигенации гемоглобина и способностью удерживать двуокись углерода позволяет одновременно насыщать гемоглобин кислородом и отдавать СО₂легким.

3. При вдыхании угарного газа образуется карбоксигемоглобин (НbСО).

Нb + СО→ НbСО

СО, как и О₂, связывается с Fe²⁺гема, причем связь СО с гемомв200 разпрочнее, чем кислорода. В связи с этим вдыхание даже небольших доз СО лишает кислород возможности соединяться с гемом, что приводит к тяжелым последствиям, вплоть до летального исхода.

4.При попадании в кровь сильных окислителей происходит изменение степени окисления железа гема: Fe²⁺трансформируется вFe³⁺. Изменение степени окисления железа гема делает невозможным осуществление дыхательной функции гемоглобина (и эритроцита), в связи с тем, что толькоFe²⁺ способно обратимо связывать и отдавать кислород. Гемоглобин, в состав которого входит Fe³⁺,называется метгемоглобином.