ЕРИТРОПОЕЗ: СТАДІЇ ТА ЇХ ХАРАКТЕРИСТИКА, РЕГУЛЯЦІЯ, СТИМУЛЯТОРИ - БІОЛОГІЯ - 2025

Еритропоез це процес , з допомогою якого утворюються червоні кров'яні клітини або еритроцити. Ці клітини крові у людини мають середню тривалість життя 4 місяці і не в змозі розмножуватися. Через це повинні бути створені нові еритроцити, які замінять ті, що гинуть або втрачаються при крововиливах.

У чоловіків кількість еритроцитів становить приблизно 54 мільйони на мілілітр, тоді як у жінок вона трохи нижча (48 мільйонів). Щодня втрачається близько 10 мільйонів еритроцитів, тому аналогічну кількість потрібно замінити.

Кров людини, еритроцити або еритроцити та два білих кров'яних тілець. Знято та відредаговано з: Viascos.

Еритроцити утворюються з ядерних еритробластів, присутніх у червоному кістковому мозку ссавців, тоді як у інших хребетних вони виробляються переважно у нирках та селезінці.

Коли доходять до кінця своїх днів, вони фрагментуються; то клітини, звані макрофагами, охоплюють їх. Ці макрофаги присутні у печінці, червоному кістковому мозку та селезінці.

Коли еритроцити зруйновані, залізо переробляється для повторного використання, тоді як решта гемоглобіну перетворюється на жовчний пігмент, який називають білірубіном.

Еритропоез стимулюється гормоном, який називається еритропоетином, але процес регулюється різними факторами, такими як температура, тиск кисню, серед інших.

Етапи та їх характеристика

У дорослих організмів еритропоез відбувається в спеціалізованих місцях в червоному кістковому мозку під назвою еритробластичні острови. Для утворення еритроцитів повинно відбуватися декілька процесів, починаючи від проліферації клітин до дозрівання еритроцитів, проходячи через різні стадії диференціації клітин.

Оскільки клітини зазнають мітотичного поділу, їх розміри та розміри ядра зменшуються, а також конденсація хроматину та гемоглобінізація. Крім того, вони віддаляються від області походження.

На завершальній стадії вони втратять ядро ​​та інші органели і вступлять в обіг, мігруючи через цитоплазматичні пори ендотеліальних клітин.

Деякі автори ділять весь процес еритропоезу на дві фази, першу проліферацію клітин та диференціювання; а інші поділяють процес на основі конкретних характеристик клітини на кожному етапі, коли спостерігаються за плямою Райт. Виходячи з останнього, етапами еритропоезу є:

1-розривні колонії, що утворюють колонію

Вони є першими клітинами, чутливими до еритропоетину, деякі автори називають їх мієлоїдними попередниками, або також BFU-E, за його абревіатурою англійською мовою. Вони характеризуються експресією поверхневих антигенів, таких як CD34, а також наявністю рецепторів еритропоетину в невеликій кількості.

2-еритроїдні клітини, що утворюють колонії

Скорочена англійською мовою як CFU-E, вони здатні утворювати невеликі колонії еритробластів. Ще одна характеристика цих клітин полягає в тому, що кількість рецепторів еритропоетину набагато вище, ніж в одиницях, що утворюють колонії.

3-проіетробласти

Розглядається як перша стадія дозрівання еритроцитів. Вони характеризуються великими розмірами (за даними авторів від 14 до 19 мкм, до інших - до 25 мкм). Ядро округле, а також представлено ядерця та рясний хроматин.

Розглядається як перша стадія дозрівання еритроцитів. Вони характеризуються великими розмірами (за даними авторів від 14 до 19 мкм, до інших - до 25 мкм). Ядро велике, округле, з хроматином, розташованим у вигляді ниток і 2 або 3 ядерця.

На цій стадії починається засвоєння заліза плазмою. Період напіввиведення становить 20 годин, щоб перейти через мітоз до наступної стадії.

4-базофільні еритробласти

Також їх називають нормобластами, вони менші, ніж їх попередники. Ці клітини забарвлюються в синій колір при життєво важливому фарбуванні, тобто є базофільними. Ядро конденсується, ядра зникли і вони мають велику кількість рибосом. На цій стадії починається синтез гемоглобіну.

На початку вони відомі як базофільні еритробласти типу I, а після мітотичного поділу вони перетворюються на тип II, які залишаються базофілами та мають більший синтез гемоглобіну. Орієнтовна тривалість обох клітин разом, аналогічна тривалості проєритробластів.

Гемоглобін. Взято та відредаговано з: Зефіріс в англійській Вікіпедії.

5-поліхроматофільні еритробласти

Вони утворюються мітотичним поділом базофільних еритробластів типу II і є останніми клітинами, здатними ділитися мітозом. Їх розмір становить від 8 до 12 мкм, вони мають округлу і ущільнену серцевину.

Цитоплазма цих клітин забарвлюється свинцево-сірим кольором на плямі Райта. Він має високу концентрацію гемоглобіну, а кількість рибосом залишається високою.

6-ортохроматичні еритробласти

Колір цих клітин рожевий або червоний через кількість гемоглобіну в них. Його розмір трохи менший, ніж у попередників (від 7 до 10 мкм), і у нього є невелике ядро, яке буде вигнано екзоцитозом, коли клітини дозріють.

7-ретикулоцити

Вони утворюються шляхом диференціювання ортохроматичних еритробластів, втрачають органели і заповнюють свою цитоплазму гемоглобіном. Вони залишаються в червоному кістковому мозку протягом двох-трьох днів, поки вони не мігрують до крові, де вони завершать своє дозрівання.

8-еритроцити

Вони є зрілими утвореними елементами, кінцевим продуктом еритропоезу і які утворюються при дозріванні ретикулоцитів. Вони мають двоякоподібну форму через відсутність ядра та взаємодії між цитоскелетом еритроцитів та двома білками, що називаються спектрином та актином.

Вони є найпоширенішими клітинами крові, вони утворюються з ретикулоцитів. У ссавців вони мають двоякоподібну форму через відсутність ядра та взаємодії між цитоскелетом еритроцитів та двома білками, які називаються спектрином та актином. У інших хребетних вони округлі і зберігають ядро.

Процес еритропоезу. Знято та відредаговано у А. Вікалавська у литовській Вікіпедії

Регуляція еритропоезу

Хоча еритропоетин стимулює утворення еритроцитів для поліпшення кисневої здатності крові, існує кілька основних механізмів регулювання цього утворення, включаючи:

Тиск кисню

Концентрація кисню в крові регулює еритропоез. Коли ця концентрація дуже низька в припливі крові до нирки, стимулюється вироблення еритроцитів.

Ця низька концентрація тканинного O2 може виникнути через гіпоксемію, анемію, ниркову ішемію або коли спорідненість гемоглобіну до цього газу вище норми.

Мішер у 1893 році вперше запропонував зв’язок між гіпоксією тканини та еритропоезом. Однак ця гіпоксія безпосередньо не стимулює кістковий мозок виробляти еритроцити, як запропонував Мішер. Швидше, це спонукає нирку виробляти гормон еритропоетин.

Виробництво еритропоетину внаслідок гіпоксії тканин регулюється генетично, а рецептори, які виявляють таку гіпоксію, знаходяться всередині нирок. Виробництво еритропоетину також збільшується через падіння парціального тиску кисню в тканинах після крововиливу.

Клітини, що утворюють еритропоетин, знаходяться в нирках і печінці. Збільшення вироблення цього гормону під час анемії пояснюється збільшенням кількості клітин, які його виробляють.

Тестостерон

Тестостерон опосередковано регулює еритропоез, регулюючи рівень заліза в крові. Цей гормон діє безпосередньо на дію цитоплазматичного білка під назвою BMP-Smad (кістковий морфогенетичний білок-Smad за його абревіатурою англійською мовою) на гепатоцити.

Завдяки дії тестостерону пригнічується транскрипція гепцидину. Цей гепцидин перешкоджає проходженню заліза з клітин у плазму з макрофагів, які переробляють залізо, що призводить до різкого зниження заліза в крові.

При виникненні гіпоферремії відбудеться гальмування еритропоетину, оскільки залізо для вироблення еритроцитів не буде.

Температура

Показано, що температура впливає на еритрипоез. Вплив дуже низьких температур викликає необхідність виробляти тепло в тканинах.

Для цього потрібно збільшити кількість еритроцитів з метою доставки кисню до периферичних тканин. Однак не зовсім зрозуміло, як відбувається цей тип регулювання.

Паракринна регуляція

Мабуть, існує вироблення еритропоетину нейронами центральної нервової системи, щоб захистити себе від ішемічного пошкодження та апоптозу. Однак вченим це ще не вдалося довести.

Засоби, стимулюючі еритропоез

Засоби, що стимулюють еритропоез (ESA), є агентами, відповідальними за стимулювання вироблення еритроцитів. Еритропоетин є гормоном, природно керуючим цим процесом, але є також синтетичні продукти з подібними властивостями.

Еритропоетин - гормон, що синтезується переважно в нирці. На ранніх стадіях розвитку печінка також бере участь в активному виробництві еритропоетину. Однак у міру розвитку, останній орган відіграє меншу роль у цьому процесі.

Еритроцит починає диспергувати рецептори еритропоетину на поверхні мембрани. Еритропоетин активує низку каскадів трансдукції міжклітинних сигналів, які спочатку виробляють синтез гемоглобіну і змушують ретикулоцити діяти швидше і вивільняються в циркуляцію.

Штучні ESA

Штучні ЕКА класифікуються на покоління (перше-третє), залежно від дати їх створення та продажу. Вони структурно і функціонально схожі на еритропоетин.

ESA першого покоління відомі як епоетин альфа, бета і дельта. Перші два утворюються шляхом рекомбінації з клітин тварин і мають період напіввиведення в організмі близько 8 годин. Дельта епоетину, зі свого боку, синтезується з клітин людини.

Дарбепоетин альфа - це ESA другого покоління, що виробляється з клітин китайського хом'яка за технологією, що називається рекомбінантною ДНК. Період напіввиведення більше, ніж утричі, ніж у ESA першого покоління. Як і епоетини, деякі спортсмени з високою ефективністю використовували дарбепоетин як засіб допінгу.

Постійний активатор рецепторів еритропоетину, або CERA за його абревіатурою англійською мовою, є загальною назвою для ESA третього покоління. Вони не намагаються імітувати структуру та функції еритропоетину, але діють, стимулюючи його рецептор, збільшуючи тим самим його вплив.

Її період напіввиведення становить кілька тижнів замість години, як у попередніх препаратів. Однак комерційно використовується з 2008 року, проте його незаконне використання у спортивній діяльності, очевидно, починається за два-три роки до його легальної комерціалізації.

Неефективний еритропоез

Неефективний або неефективний еритропоез виникає, коли утворені еритроцити є дефектними і зазвичай руйнуються до або незабаром після відходу з кісткового мозку.

Неефективний еритропоез може бути наслідком дефектів синтезу нуклеїнових кислот, групи гема або глобінів. Ці дефекти викликають різні види анемії.

Дефекти синтезу нуклеїнових кислот

У цьому випадку спостерігається дефіцит фолієвої кислоти та кобаламіну, синтез ДНК гальмується в ядрі клітин промотору еритроцитів, так що вони не здатні мітотично ділитися. Цитоплазма, зі свого боку, збільшує об'єм (макроцитоз), породжуючи велику клітину під назвою мегалобласт.

У цих випадках зароджується низка анемій, званих мегалобластичними анеміями, серед яких найбільш поширеною є згубна анемія. При цьому захворюванні не відбувається всмоктування вітаміну В12 в тонкому кишечнику.

Інші причини мегалобластичної анемії включають захворювання травлення, мальабсорбцію, дефіцит фолієвої кислоти та певні ліки.

Симптомами цього типу анемії є аномальна блідість, дратівливість, втрата апетиту, діарея, утруднена ходьба або м’язова слабкість. Залежно від причини, його можна лікувати вітамінними або фолієвими добавками.

Дефекти синтезу гемогрупи

Неефективний еритропоез через дефіцит синтезу заліза може спричинити анемію двох типів; мікроцитарна анемія через дефіцит заліза та сидеробластична анемія.

Мікроцитарна анемія відома як група анемій, що характеризується дрібними та блідо-еритроцитами, вони можуть мати різне походження, включаючи таласемію та неефективний еритропоез.

При сидеробластичній анемії рівень заліза та гемосидерину дуже високий. Гемосидерин - це жовтий пігмент, що отримується з гемоглобіну, і з’являється, коли рівень металу вищий за норму. Цей тип анемії викликає загибель базофілів в червоному кістковому мозку і не відбувається синтезу гемоглобіну.

Залізодефіцитна анемія. Візьмено та відредаговано у: Ерхабор Осаро (доцент).

Його називають сидеробластичною анемією, оскільки еритроцити розвиваються аномально через накопичення заліза у вигляді гранул, отримуючи назву сидеробластів. Сидеробластична анемія може бути вродженою або може бути вторинною і мати різні причини.

Дефекти синтезу глобіну

У цьому випадку виникають серповидноклітинна анемія та бета-таласемія. Серповидноклітинна анемія також відома як серповидноклітинна анемія. Він виробляється генетичною мутацією, яка призводить до заміщення глутамінової кислоти валіном під час синтезу бета-глобіну.

Завдяки цій заміні зменшується спорідненість гемоглобіну до кисню, а атрофія еритроцитів набуває серпоподібної форми замість нормальної форми двоякоподібного диска. Пацієнт із серповидноклітинною анемією сприйнятливий до мікроінфарктів та гемолізу.

Таласемія - це захворювання, спричинене неадекватним генетичним кодуванням α- та β-глобінів, що призводить до ранньої загибелі еритроцитів. Існує близько ста різних мутацій, які можуть викликати таласемію з різним ступенем вираженості.

Список літератури

1. Еритропоез. У Вікіпедії. Відновлено з сайту en.wikipedia.org
2. JP Labbrozzi (2015). Виробництво еритроцитів із клітин пульпінової крові CD34 ⁺ . Докторська дисертація. Автономний університет Барселони. Іспанія.
3. Х. Парралес (2018). Фізіологія еритропоезу. Відновлено з сайту cerebromedico.com.
4. Анемія. У Вікіпедії. Відновлено з сайту en.wikipedia.org
5. Стимулятор еритропоезу. У Вікіпедії. Відновлено з сайту en.wikipedia.org
6. Неефективний еритропоез. У Вікіпедії. Відновлено з сайту en.wikipedia.org