Регуляция и механизм эритропоэза
Главным стимулом, запускающим усиленное образование красных кровяных телец, является недостаток кислорода — гипоксия. Когда почки омываются кровью с пониженным содержанием эритроцитов, они начинают активно вырабатывать специфический гуморальный фактор — эритропоэтин. У плода эту функцию также частично берет на себя печень.
Эритропоэтин с током крови доставляется в красный костный мозг, где связывается со специфическими рецепторами. Интересно, что рецепторы к этим сигнальным молекулам локализуются не только в костном мозге, но и в селезенке, лимфатических узлах, почках и даже гипоталамусе.
Основное действие эритропоэтина сводится к следующему:
- Стимуляция активного размножения и дифференцировки унипотентных предшественников эритроцитов.
- Поддержка и стимуляция дифференцировки всех последующих клеток эритроидного ряда.
Система работает по принципу отрицательной обратной связи: как только число эритроцитов возрастает, увеличивается и доставка кислорода к почкам. Это, в свою очередь, приводит к физиологическому торможению синтеза эритропоэтина.
Морфологические изменения при созревании
Весь цикл эритропоэза от исходной стволовой клетки до полноценного зрелого эритроцита занимает 2 недели. За это время клетка претерпевает кардинальные структурные изменения, чтобы максимально эффективно выполнять газотранспортную функцию.
В процессе созревания наблюдаются следующие морфологические перестройки:
- Значительное уменьшение клетки в размерах.
- Постепенное уменьшение количества внутриклеточных органелл.
- Интенсивное увеличение содержания гемоглобина.
- Полная потеря ядра на финальных этапах развития.
Старение и фагоцитоз эритроцитов
Жизненный цикл эритроцита ограничен, и его гибель запрограммирована физиологическими причинами. Из-за отсутствия ядра и органелл клетка лишена аппарата синтеза белка, поэтому обновление структур (синтез de novo) для неё абсолютно невозможен. Со временем происходит деградация белков, снижается общий уровень обмена веществ, и клетка теряет свою нормальную дисковидную форму. На её мембране обнажаются новые антигены — так называемые маркеры старения.
Пути удаления эритроцитов из кровотока включают фагоцитоз, гемолиз и участие в тромбообразовании. Основной путь — это фагоцитоз. Макрофаги, располагающиеся в селезенке, печени и костном мозге, безошибочно распознают измененные и поврежденные клетки по маркерам старения и поглощают их. Таким образом в организме ежесуточно утилизируется около $4,2 \times 10^{10}$ клеток на литр крови.
Гемолиз: определение и основные виды
Гемолиз — это процесс разрушения белково-липидной мембраны эритроцитов, который сопровождается массовым выходом гемоглобина в окружающую плазму крови. В зависимости от повреждающего фактора, гемолиз разделяют на несколько видов.
Виды разрушения эритроцитов:
- Осмотический. Развивается при попадании клеток в гипотоническую среду. Жидкость активно устремляется внутрь клетки по осмотическому градиенту, что неминуемо ведет к набуханию и разрыву оболочки.
- Химический. Провоцируется веществами, которые способны растворять и разрушать белково-липидную клеточную мембрану (например, эфиром или хлороформом).
- Механический. Возникает при чрезмерно сильных физических воздействиях на кровь. Чаще всего это происходит при неправильной транспортировке донорской крови или во время использования аппаратов искусственного кровообращения (АИК).
- Биологический. Происходит под разрушительным воздействием ядов биологического происхождения, таких как токсины змей или ядовитых насекомых.
- Температурный. Запускается при экстремальном замораживании и последующем размораживании крови, когда образующиеся кристаллики льда механически протыкают и разрушают мембраны.
Коротко: ответы на вопросы по теме
Каковы клеточные стадии эритропоэза от стволовой клетки до зрелого эритроцита?
Клеточные стадии эритропоэза представляют собой последовательную дифференцировку от стволовой полипотентной клетки до зрелого эритроцита.
Процесс включает следующие этапы:
- Стволовая полипотентная клетка — дает начало коммитированным предшественникам.
- Бурстобразующая единица (BFU-E, БоЕ-Э) и унипотентный предшественник (CFU-E, КоЕ-Э).
- Проэритробласт — клетка IV класса, где начинается синтез рРНК и мРНК.
- Базофильный эритробласт — отличается резкой базофилией, на рибосомах начинается синтез гемоглобина.
- Полихроматофильный эритробласт — содержит базофильные и оксифильные компоненты, является последней делящейся клеткой эритроидного ряда.
- Оксифильный эритробласт (нормобласт) — накапливает гемоглобин, в нем начинается уплотнение ядра.
- Ретикулоцит — безъядерная незрелая форма.
- Зрелый эритроцит — окончательно дифференцированная клетка.
Какие витамины и микроэлементы необходимы для нормального эритропоэза?
Для нормального созревания эритроцитов в источниках указаны витамин B12, фолиевая кислота и обеспеченность железом.
- Витамин B12 — фактор созревания, необходимый для синтеза ДНК предшественников.
- Фолиевая кислота — фактор созревания, необходимый для синтеза ДНК предшественников; при ее дефиците развивается фолиеводефицитная анемия с мегалобластным эритропоэзом в костном мозге.
- Железо — его тканевые запасы относятся к субстратному обеспечению созревания эритроцитов; дефицит железа указан как фактор почечной анемии.
Отдельно в источниках указано, что цинк участвует в кроветворении, но его необходимость именно для эритропоэза не уточняется.
Какие конкретно вещества вызывают химический гемолиз эритроцитов?
Химический гемолиз эритроцитов вызывают вещества, разрушающие белково-липидную мембрану.
К таким агентам в источниках отнесены:
- эфир;
- хлороформ;
- кислоты, в том числе пример с соляно-кислым гематином в желудке при кровотечении;
- цианиды, указанные в связи с химическим гемолизом крови при определении гемоглобина.
Какова нормальная продолжительность жизни зрелого эритроцита в кровотоке?
Нормальная продолжительность жизни зрелого эритроцита в кровотоке составляет от 100 до 120 дней.
Ежесуточно в организме заменяется 1/120 часть всей популяции эритроцитов. Из красного костного мозга в кровь поступают преимущественно ретикулоциты, окончательная дифференцировка которых в зрелые безъядерные формы (нормоциты) происходит уже в кровотоке в течение 24–48 часов. После завершения жизненного цикла (120 суток) эритроциты разрушаются путем фагоцитоза макрофагами, преимущественно в селезенке.
Для быстрого запоминания видов гемолиза используйте фразу «ОХ, Мой Биологический Термометр!» — Осмотический, Химический, Механический, Биологический, Температурный.
Вопросы с занятий и экзамена
Что является главным пусковым сигналом для начала эритропоэза?
Основным стимулом выступает тканевая гипоксия. При недостатке кислорода в крови почки начинают активно синтезировать эритропоэтин, который направляется в красный костный мозг.
Почему зрелые эритроциты неизбежно стареют и погибают?
Зрелые клетки теряют ядро и органеллы, из-за чего полностью лишаются аппарата для синтеза белка. Без возможности обновления структур (de novo) их белки деградируют, обмен веществ падает, а на мембране появляются антигены старения.
Как работает механизм осмотического гемолиза?
Когда эритроцит оказывается в гипотонической среде (где концентрация солей ниже, чем внутри клетки), вода начинает поступать внутрь по осмотическому градиенту. Клетка переполняется водой и разрывается.
Что ещё разобрать по теме
- Особенности выработки эритропоэтина в печени плода
- Функции рецепторов к эритропоэтину в лимфатических узлах и гипоталамусе
- Характеристика унипотентного предшественника эритроцитов
- Механизмы участия эритроцитов в процессах тромбообразования
- Клиническое значение осмотической резистентности эритроцитов
Разберите тему целиком в курсе «Физиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Эритропоэз и разрушение эритроцитов» и ещё 4 085 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 112 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Кровь»
Бесплатные видеоуроки: физиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.