ЭРИТРОПОЭЗ: СТАДИИ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА, РЕГУЛЯЦИЯ, СТИМУЛЯТОРЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

Эритропоэз это процесс , с помощью которого образуются красные кровяные клетки или эритроциты. Эти клетки крови человека имеют среднюю продолжительность жизни 4 месяца и не могут воспроизводить себя. Из-за этого необходимо создавать новые эритроциты, чтобы заменить те, которые погибают или теряются в результате кровотечений.

У мужчин количество эритроцитов составляет примерно 54 миллиона на миллилитр, тогда как у женщин оно немного ниже (48 миллионов). Ежедневно теряется около 10 миллионов эритроцитов, поэтому аналогичное количество необходимо восполнить.

Человеческая кровь, эритроциты или красные кровяные тельца и два белых кровяных тельца. Взято и отредактировано с: Viascos.

Эритроциты образуются из ядросодержащих эритробластов, присутствующих в красном костном мозге млекопитающих, в то время как у других позвоночных они образуются в основном в почках и селезенке.

Когда они достигают конца своих дней, они распадаются; затем их охватывают клетки, называемые макрофагами. Эти макрофаги присутствуют в печени, красном костном мозге и селезенке.

Когда красные кровяные тельца разрушаются, железо перерабатывается для повторного использования, а остальная часть гемоглобина превращается в желчный пигмент, называемый билирубином.

Эритропоэз стимулируется гормоном под названием эритропоэтин, но этот процесс регулируется различными факторами, такими как температура, давление кислорода и другие.

Этапы и их характеристика

У взрослых организмов эритропоэз происходит в специализированных участках красного костного мозга, называемых эритробластическими островками. Для образования эритроцитов должно происходить несколько процессов, от пролиферации клеток до созревания эритроцитов, проходящих через различные стадии дифференцировки клеток.

По мере того, как клетки подвергаются митотическим делениям, их размер и размер ядра уменьшаются, а также происходит конденсация хроматина и гемоглобинизация. Кроме того, они удаляются из зоны происхождения.

На заключительных стадиях они теряют ядро ​​и другие органеллы и попадают в кровоток, мигрируя через цитоплазматические поры эндотелиальных клеток.

Некоторые авторы разделяют весь процесс эритропоэза на две фазы: первая - пролиферация и дифференцировка клеток; в то время как другие разделяют процесс на основе конкретных характеристик клетки на каждой стадии, когда наблюдают с окрашиванием Райта. Исходя из последнего, этапами эритропоэза являются:

1-Взрывные колониеобразующие единицы

Это первые клетки, чувствительные к эритропоэтину, некоторые авторы называют их миелоидными предшественниками, или также BFU-E по его аббревиатуре на английском языке. Они характеризуются экспрессией поверхностных антигенов, таких как CD34, а также наличием рецепторов эритропоэтина в небольших количествах.

2-эритроидные колониеобразующие клетки

Сокращенно на английском языке как CFU-E, они способны производить небольшие колонии эритробластов. Другой особенностью этих клеток является то, что количество рецепторов к эритропоэтину намного выше, чем в взрывных колониеобразующих единицах.

3-Proerythroblasts

Считается первой стадией созревания эритроцитов. Для них характерен большой размер (от 14 до 19 мкм по одним авторам, до 25 мкм по другим). Ядро округлой формы, также с ядрышками и обильным хроматином.

Считается первой стадией созревания эритроцитов. Для них характерен большой размер (от 14 до 19 мкм по одним авторам, до 25 мкм по другим). Ядро большое, округлое, с хроматином в виде нитей и 2–3 ядрышками.

На этом этапе начинается поглощение железа плазмой. Их период полураспада составляет 20 часов, и митоз переходит в следующую стадию.

4-базофильные эритробласты

Также называемые нормобластами, они меньше своих предшественников. Эти клетки окрашиваются в синий цвет при витальном окрашивании, то есть являются базофильными. Ядро уплотнено, ядрышки исчезли и в них большое количество рибосом. На этом этапе начинается синтез гемоглобина.

Вначале они известны как базофильные эритробласты I типа, а после митотического деления они трансформируются в тип II, которые остаются базофилами и представляют собой больший синтез гемоглобина. Приблизительная продолжительность обеих клеток, вместе взятых, аналогична продолжительности проэритробластов.

Гемоглобин. Взято и отредактировано: Zephyris в англоязычной Википедии.

5-полихроматофильные эритробласты

Они образуются в результате митотического деления базофильных эритробластов типа II и являются последними клетками, способными делиться путем митоза. Их размер составляет от 8 до 12 мкм, они имеют округлую и уплотненную сердцевину.

Цитоплазма этих клеток окрашена в свинцово-серый цвет по Райту. Он имеет высокую концентрацию гемоглобина, а количество рибосом остается высоким.

6-Ортохроматические эритробласты

Цвет этих клеток розовый или красный из-за содержания в них гемоглобина. Его размер немного меньше, чем у его предшественников (от 7 до 10 мкм), и он имеет небольшое ядро, которое будет изгнано путем экзоцитоза, когда клетки созреют.

7-ретикулоцитов

Они образуются в результате дифференцировки ортохроматических эритробластов, теряют органеллы и заполняют свою цитоплазму гемоглобином. Они остаются в красном костном мозге в течение двух-трех дней, пока не перейдут в кровь, где завершат свое созревание.

8-Эритроциты

Это зрелые форменные элементы, конечный продукт эритропоэза, которые образуются в результате созревания ретикулоцитов. Они имеют двояковогнутую форму из-за отсутствия ядра и взаимодействия между цитоскелетом эритроцитов и двумя белками, называемыми спектрином и актином.

Это самые многочисленные клетки крови, они образуются из ретикулоцитов. У млекопитающих они имеют двояковогнутую форму из-за отсутствия ядра и взаимодействия между цитоскелетом эритроцитов и двумя белками, называемыми спектрином и актином. У других позвоночных они имеют округлую форму и сохраняют ядро.

Процесс эритропоэза. Взято и отредактировано А.микалаускасом в Википедии на литовском языке.

Регуляция эритропоэза

Хотя эритропоэтин стимулирует образование красных кровяных телец, чтобы улучшить способность крови переносить кислород, существует несколько фундаментальных механизмов, регулирующих это образование, в том числе:

Давление кислорода

Концентрация кислорода в крови регулирует эритропоэз. Когда эта концентрация очень низкая в кровотоке к почкам, стимулируется выработка красных кровяных телец.

Такая низкая концентрация тканевого O2 может возникать из-за гипоксемии, анемии, ишемии почек или когда сродство гемоглобина к этому газу выше нормы.

Мишер в 1893 году был первым, кто предположил связь между тканевой гипоксией и эритропоэзом. Однако, как предположил Мишер, эта гипоксия напрямую не стимулирует костный мозг к выработке красных кровяных телец. Скорее, он побуждает почки вырабатывать гормон эритропоэтин.

Производство эритропоэтина из-за тканевой гипоксии регулируется генетически, и рецепторы, обнаруживающие такую ​​гипоксию, находятся в почках. Производство эритропоэтина также увеличивается из-за падения парциального давления кислорода в тканях после кровотечения.

Клетки, вырабатывающие эритропоэтин, находятся в почках и печени. Увеличение выработки этого гормона при анемии происходит из-за увеличения количества клеток, вырабатывающих его.

Тестостерон

Тестостерон косвенно регулирует эритропоэз, регулируя уровень железа в крови. Этот гормон действует непосредственно на действие цитоплазматического белка, называемого BMP-Smad (морфогенетический белок кости - Smad для его акронима на английском языке) в гепатоцитах.

Из-за действия тестостерона транскрипция гепсидина подавляется. Этот гепсидин предотвращает переход железа из клеток в плазму из макрофагов, которые рециркулируют железо, что приводит к резкому снижению содержания железа в крови.

Когда возникает гипоферремия, будет подавляться эритропоэтин, так как не будет железа для производства эритроцитов.

температура

Было показано, что температура влияет на эритрипоэз. Воздействие очень низких температур вызывает потребность в нагревании тканей.

Это требует увеличения количества эритроцитов для обеспечения кислородом периферических тканей. Однако не совсем понятно, как происходит этот тип регулирования.

Паракринная регуляция

По-видимому, нейроны центральной нервной системы вырабатывают эритропоэтин, чтобы защитить себя от ишемического повреждения и апоптоза. Однако доказать это ученым пока не удалось.

Средства, стимулирующие эритропоэз

Агенты, стимулирующие эритропоэз (ЭСС), являются агентами, ответственными за стимуляцию выработки эритроцитов. Эритропоэтин - это гормон, отвечающий за этот процесс, но существуют также синтетические продукты с аналогичными свойствами.

Эритропоэтин - гормон, синтезируемый в основном в почках. На ранних стадиях развития печень также участвует в активном производстве эритропоэтина. Однако по мере развития последний орган играет меньшую роль в этом процессе.

Эритроцит начинает диспергировать рецепторы эритропоэтина на поверхности мембраны. Эритропоэтин активирует серию каскадов межклеточной передачи сигналов, которые первоначально производят синтез гемоглобина и заставляют ретикулоциты действовать более быстро и высвобождаться в кровоток.

Искусственные ЭПА

Искусственные ESA делятся на поколения (с первого по третье) в зависимости от даты их создания и продажи. Они структурно и функционально похожи на эритропоэтин.

ЭСС первого поколения известны как эпоэтин альфа, бета и дельта. Первые два образуются путем рекомбинации из клеток животных и имеют период полураспада в организме около 8 часов. Дельта эпоэтина, в свою очередь, синтезируется из клеток человека.

Дарбэпоэтин альфа - это ESA второго поколения, производимый из клеток китайского хомячка с использованием технологии, называемой рекомбинантной ДНК. Его период полураспада более чем в три раза выше, чем у ESA первого поколения. Как и в случае с эпоэтином, некоторые высокопроизводительные атлеты использовали дарбэпоэтин как средство допинга.

Непрерывный активатор рецептора эритропоэтина, или CERA (англ. Аббревиатура), является общим названием ESAs третьего поколения. Они не пытаются имитировать структуру и функцию эритропоэтина, а действуют, стимулируя его рецептор, тем самым усиливая его эффекты.

Его период полувыведения составляет несколько недель вместо часов, как у предыдущих препаратов. Однако он используется в коммерческих целях с 2008 года, а его незаконное использование в спортивных мероприятиях, по-видимому, началось за два-три года до его легального коммерческого использования.

Неэффективный эритропоэз

Неэффективный или неэффективный эритропоэз возникает, когда образующиеся эритроциты дефектны и обычно разрушаются до или вскоре после выхода из костного мозга.

Неэффективный эритропоэз может быть связан с дефектами синтеза нуклеиновых кислот, гемовой группы или глобинов. Эти дефекты вызывают различные виды анемии.

Нарушения синтеза нуклеиновых кислот

В этом случае наблюдается дефицит фолиевой кислоты и кобаламина, синтез ДНК тормозится в ядре клеток-промоторов эритроцитов, поэтому они не могут митотически делиться. Цитоплазма, в свою очередь, действительно увеличивает свой объем (макроцитоз), в результате чего возникает большая клетка, называемая мегалобластом.

В этих случаях возникает серия анемий, называемых мегалобластными анемиями, наиболее распространенной из которых является злокачественная анемия. При этом заболевании не происходит всасывания витамина B12 в тонком кишечнике.

Другие причины мегалобластной анемии включают заболевания пищеварительной системы, мальабсорбцию, дефицит фолиевой кислоты и прием некоторых лекарств.

Симптомы этого типа анемии включают ненормальную бледность, раздражительность, потерю аппетита, диарею, затруднения при ходьбе или мышечную слабость. В зависимости от причины его можно лечить добавками витаминов или фолиевой кислоты.

Нарушения синтеза гемовой группы

Неэффективный эритропоэз из-за дефицита синтеза железа может вызвать два типа анемии; микроцитарная анемия вследствие дефицита железа и сидеробластная анемия.

Микроцитарная анемия известна как группа анемий, характеризующихся маленькими и бледными эритроцитами, они могут иметь различное происхождение, включая талассемию и неэффективный эритропоэз.

При сидеробластной анемии очень высоки уровни железа и гемосидерина. Гемосидерин - желтый пигмент, полученный из гемоглобина, и появляется, когда уровень металла выше нормы. Этот тип анемии вызывает гибель базофилов в красном костном мозге и отсутствие синтеза гемоглобина.

Железодефицитная анемия. Взято и отредактировано: Эрхабор Осаро (доцент).

Это называется сидеробластной анемией, потому что эритроциты развиваются ненормально из-за накопления железа в виде гранул, получивших название сидеробластов. Сидеробластная анемия может быть врожденной, а может быть вторичной и иметь разные причины.

Нарушения синтеза глобина

В этом случае возникает серповидноклеточная анемия и бета-талассемия. Серповидно-клеточная анемия также известна как серповидно-клеточная анемия. Он образуется в результате генетической мутации, которая приводит к замене валина глутаминовой кислотой во время синтеза бета-глобина.

Благодаря этой замене сродство гемоглобина к кислороду снижается, а эритроциты атрофируются, приобретая серповидную форму вместо обычной двояковогнутой формы диска. Пациенты с серповидно-клеточной анемией подвержены микроинфарктам и гемолизу.

Талассемия - это заболевание, вызванное неадекватным генетическим кодированием α- и β-глобинов, которое приводит к ранней гибели эритроцитов. Существует около сотни различных мутаций, которые могут вызывать талассемию разной степени тяжести.

Ссылки

1. Erithropoiesis. В Википедии. Восстановлено с en.wikipedia.org.
2. JP Labbrozzi (2015). Производство эритроцитов из CD34 ⁺ клеток пуповинной крови. Докторская диссертация. Автономный университет Барселоны. Испания.
3. Х. Парралес (2018). Физиология эритропоэза. Получено с cerebromedico.com.
4. Анемия. В Википедии. Восстановлено с en.wikipedia.org.
5. Средство, стимулирующее эритропоэз. В Википедии. Восстановлено с en.wikipedia.org.
6. Неэффективный эритропоэз. В Википедии. Восстановлено с en.wikipedia.org.