ERYTHROPOIESIS: STADIER OG DERES EGENSKAPER, REGULERING, SENTRALSTIMULERENDE MIDLER - BIOLOGI - 2025

De røde blodceller er den prosess ved hvilken røde blodlegemer eller erytrocytter blir dannet. Disse blodcellene har i gjennomsnitt en levetid på fire måneder og klarer ikke å reprodusere seg. På grunn av dette må nye erytrocytter opprettes for å erstatte de som dør eller går tapt i blødninger.

Hos menn er antallet røde blodlegemer omtrent 54 millioner per milliliter, mens hos kvinner er det litt lavere (48 millioner). Cirka 10 millioner erytrocytter går tapt daglig, så et lignende beløp må erstattes.

Menneskelig blod, erytrocytter eller røde blodlegemer og to hvite blodlegemer. Tatt og redigert fra: Viascos.

Erytrocytter dannes fra nukleare erytroblaster som er til stede i den røde benmargen hos pattedyr, mens i andre virveldyr produseres de hovedsakelig i nyrer og milt.

Når de kommer til slutten av sine dager, fragmenterer de; så omfatter celler som kalles makrofager dem. Disse makrofagene er til stede i leveren, rød benmarg og milt.

Når de røde blodcellene ødelegges, resirkuleres jernet for å brukes igjen, mens resten av hemoglobinet blir transformert til et gallepigment kalt bilirubin.

Erythropoiesis stimuleres av et hormon som kalles erytropoietin, men prosessen reguleres av forskjellige faktorer, som temperatur, oksygentrykk, blant andre.

Stadier og deres egenskaper

Hos voksne organismer forekommer erytropoiesis på spesialiserte steder i den røde benmargen kalt erytroblastiske øyer. For dannelse av erytrocytter må flere prosesser forekomme, alt fra celleproliferasjon til modning av røde blodlegemer, og passerer gjennom forskjellige stadier av celledifferensiering.

Når celler gjennomgår mitotiske inndelinger, reduseres størrelsen og kjernen deres, samt kromatinkondensasjon og hemoglobinisering. I tillegg beveger de seg bort fra opprinnelsesområdet.

I de siste stadiene vil de miste kjernen og andre organeller og vil komme i sirkulasjon og vandre gjennom de cytoplasmatiske porene i endotelceller.

Noen forfattere deler hele erytropoieseprosessen i to faser, den første av celleproliferasjon og differensiering; mens andre deler prosessen basert på spesifikke kjennetegn på cellen i hvert trinn, når det observeres med Wrights flekk. Basert på sistnevnte er stadiene av erytropoiesis:

1-sprengende kolonidannende enheter

De er de første cellene som er følsomme for erytropoietin, noen forfattere kaller dem myeloide forfedre, eller også BFU-E, for dets forkortelse på engelsk. De er karakterisert ved å uttrykke overflateantigener som CD34, så vel som av tilstedeværelsen av erytropoietinreseptorer i lave mengder.

2-Erythroid kolonidannende celler

Forkortet på engelsk som CFU-E, de er i stand til å produsere små kolonier med erytroblaster. Et annet kjennetegn ved disse cellene er at mengdene av erytropoietinreseptorer er mye høyere enn i burst-kolonidannende enheter.

3-Proerythroblasts

Regnes som det første modningstrinnet til erytrocytter. De er preget av deres store størrelse (14 til 19 um ifølge noen forfattere, opptil 25 um ifølge andre). Kjernen er avrundet og presenterer også nukleoli og rikelig kromatin.

Regnes som det første modningstrinnet til erytrocytter. De er preget av deres store størrelse (14 til 19 um ifølge noen forfattere, opptil 25 um ifølge andre). Kjernen er stor, avrundet, med kromatin anordnet i form av filamenter og 2 eller 3 nukleoli.

I dette stadiet begynner opptaket av jern i plasma. De har en halveringstid på 20 timer, for å vike gjennom mitose til neste trinn.

4-basofile erytroblaster

Også kalt normoblaster, de er mindre enn forgjengerne. Disse cellene farger blått med vital farging, det vil si at de er basofile. Kjernen er kondensert, nukleoliene har forsvunnet og de har et stort antall ribosomer. I dette stadiet begynner syntesen av hemoglobin.

I begynnelsen er de kjent som type I basofile erytroblaster, og etter en mitotisk inndeling transformerer de seg til Type II, som forblir basofiler og gir større hemoglobinsyntese. Den omtrentlige varigheten av begge celler til sammen er lik den for proerythroblasts.

Hemoglobin. Tatt og redigert fra: Zephyris på den engelskspråklige Wikipedia.

5-polykromatofile erytroblaster

De dannes ved mitotisk inndeling av type II basofile erytroblaster og er de siste cellene med kapasitet til å dele seg ved mitose. Deres størrelse varierer fra 8 til 12 um, og de har en avrundet og kondensert kjerne.

Cytoplasmaet til disse cellene er farget blygrått med Wrights flekk. Det har en høy konsentrasjon av hemoglobin og antallet ribosomer forblir høyt.

6-ortokromatiske erytroblaster

Fargen på disse cellene er rosa eller rød på grunn av mengden hemoglobin de har. Størrelsen er litt mindre enn forløperne (7 til 10 um), og den har en liten kjerne, som kommer til å bli utvist ved eksocytose når cellene modnes.

7-Reticulocytes

De dannes ved differensiering av ortokromatiske erytroblaster, mister organeller og fyller deres cytoplasma med hemoglobin. De blir liggende i den røde benmargen i to til tre dager til de vandrer til blodet der de vil fullføre modningen.

8-Erytrocytter

De er de modne dannede elementene, sluttproduktet av erytropoiesis og dannes ved modning av retikulocytter. De har en biconcave form på grunn av fraværet av en kjerne og samspillet mellom erytrocytt cytoskjelettet og to proteiner kalt spektrin og actin.

De er de mest tallrike blodcellene, de er dannet av retikulocytter. Hos pattedyr har de en bikonkave form på grunn av fravær av en kjerne og samspillet mellom erytrocyttcytoskjelettet og to proteiner kalt spektrin og aktin. I andre virveldyr er de avrundet og beholder kjernen.

Erythropoiesis prosess. Tatt og redigert fra A.mikalauskas på det litauiske språket Wikipedia

Regulering av erytropoiesis

Selv om erytropoietin stimulerer dannelsen av røde blodlegemer for å forbedre blodets oksygenbærende kapasitet, er det flere grunnleggende mekanismer for å regulere denne formasjonen, inkludert:

Oksygentrykk

Konsentrasjonen av oksygen i blodet regulerer erytropoiesis. Når denne konsentrasjonen er veldig lav i blodstrømmen til nyren, stimuleres produksjonen av røde blodlegemer.

Denne lave konsentrasjonen av vev O2 kan oppstå på grunn av hypoksemi, anemi, nyre iskemi eller når affiniteten til hemoglobin for denne gassen er høyere enn normalt.

Miescher, i 1893, var den første som antydet forholdet mellom vevshypoksi og erytropoiesis. Imidlertid stimulerer ikke denne hypoksien direkte beinmargen til å produsere røde blodlegemer, som Miescher antydet. Snarere induserer den nyren til å produsere hormonet erytropoietin.

Erytropoietinproduksjon på grunn av vevshypoksi er genetisk regulert, og reseptorene som oppdager slik hypoksi finnes i nyrene. Erythropoietin-produksjonen økes også på grunn av et fall i delvis oksygen i vev etter en blødning.

Cellene som lager erytropoietin finnes i nyre og lever. Økningen i produksjonen av dette hormonet under anemi skyldes en økning i antall celler som produserer det.

testosteron

Testosteron regulerer indirekte erytropoiesis, ved å regulere jernnivåer i blodet. Dette hormonet virker direkte på virkningen av et cytoplasmatisk protein kalt BMP-Smad (beinmorfogenetisk protein-Smad for dets forkortelse på engelsk) i hepatocytter.

På grunn av virkningen av testosteron undertrykkes hepcidin-transkripsjon. Dette hepcidin forhindrer passering av jern fra celler til plasma fra makrofager som resirkulerer jern, noe som fører til en drastisk reduksjon i blodjern.

Når hypoferremia oppstår vil det være en hemming av erytropoietin, da det ikke vil være noe jern for produksjon av erytrocytter.

Temperatur

Det er vist at temperatur har effekt på erytripoiesis. Eksponering for veldig lave temperaturer medfører behovet for å produsere varme i stoffene.

Dette krever økt mengde erytrocytter for å tilføre oksygen til perifert vev. Det er imidlertid ikke helt klart hvordan denne typen reguleringer oppstår.

Parakrinregulering

Tilsynelatende er det en produksjon av erytropoietin av nevronene i sentralnervesystemet, for å beskytte seg mot iskemisk skade og apoptose. Forskere har imidlertid ikke klart å bevise det ennå.

Erythropoiesis stimulerende midler

Erythropoiesis-stimulating agents (ESAs) er midler som er ansvarlige for å stimulere produksjonen av erytrocytter. Erythropoietin er det hormonet som er naturlig ansvarlig for denne prosessen, men det finnes også syntetiske produkter med lignende egenskaper.

Erythropoietin er et hormon som hovedsakelig syntetiseres i nyren. I de tidlige stadiene av utviklingen er leveren også involvert i den aktive produksjonen av erytropoietin. Etter hvert som utviklingen fortsetter, spiller sistnevnte kropp mindre av en rolle i prosessen.

Erytrocyten begynner å spre reseptorer for erytropoietin på membranoverflaten. Erythropoietin aktiverer en serie intercellulære signaloverføringskaskader som til å begynne med produserer hemoglobinsyntese og får retikulocytter til å virke raskere og frigjøres i sirkulasjonen.

Kunstige ESAer

Kunstige ESAer klassifiseres i generasjoner (første til tredje), avhengig av datoen de ble opprettet og markedsført. De ligner strukturelt og funksjonelt erytropoietin.

Den første generasjonen ESAer er kjent som epoetin alpha, beta og delta. De to første produseres ved rekombinasjon fra dyreceller og har en halveringstid på omtrent 8 timer i kroppen. Epoetin delta syntetiseres fra menneskelige celler.

Darbepoetin alfa er en andre generasjon ESA, produsert fra kinesiske hamsterceller ved bruk av teknologi som kalles rekombinant DNA. Den har en halveringstid mer enn tre ganger den første generasjons ESA-er. I likhet med epoetiner har noen idrettsutøvere med høy ytelse brukt darbepoetin som et middel til doping.

Continuous Erythropoetin Receptor Activator, eller CERA for sin akronym på engelsk, er det generiske navnet på tredje generasjons ESAer. De prøver ikke å simulere strukturen og funksjonen til erytropoietin, men virker ved å stimulere reseptoren og dermed øke effekten.

Halveringstiden er flere uker i stedet for timer, som de tidligere medisinene. Brukt kommersielt siden 2008, går imidlertid den illegale bruken av sportsaktiviteter tilsynelatende tilbake to til tre år før den lovlige kommersialiseringen.

Ineffektiv erytropoiesis

Ineffektiv eller ineffektiv erytropoiesis oppstår når de dannede røde blodlegemene er mangelfulle og ødelegges vanligvis før eller kort tid etter å ha forlatt benmargen.

Ineffektiv erytropoiesis kan skyldes defekter i syntese av nukleinsyrer, heme-gruppen eller globiner. Disse feilene forårsaker forskjellige typer anemi.

Defekter ved nukleinsyresyntese

I dette tilfellet er det en mangel på folsyre og kobalamin, syntese av DNA hemmes i kjernen til erytrocyttpromotorcellene, slik at de ikke klarer å dele mitotisk. Cytoplasma, på sin side, øker volumet (makrocytose), med opprinnelse fra en stor celle kalt megaloblast.

I disse tilfellene stammer en serie anemier kalt megaloblastiske anemier, hvorav den vanligste er pernicious anemi. I denne sykdommen er det ingen absorpsjon av vitamin B12 i tynntarmen.

Andre årsaker til megaloblastisk anemi inkluderer fordøyelsessykdommer, malabsorpsjon, folsyre-mangel og på grunn av visse medisiner.

Symptomer på denne typen anemi inkluderer unormal blekhet, irritabilitet, tap av matlyst, diaré, vanskeligheter med å gå eller muskelsvakhet. Avhengig av årsaken, kan det behandles med vitamin- eller folsyre-tilskudd.

Defekter i syntesen av hemegruppen

Ineffektiv erytropoiesis på grunn av mangel på jernsyntese kan forårsake to typer anemi; mikrocytisk anemi på grunn av jernmangel og sideroblastisk anemi.

Mikrocytisk anemi er en gruppe anemier som er preget av små og blekrøde blodceller, som kan ha forskjellig opprinnelse, inkludert talassemi og ineffektiv erytropoiesis.

Ved sideroblastisk anemi er jern- og hemosiderinnivået veldig høyt. Haemosiderin er et gult pigment avledet fra hemoglobin og vises når nivåene av metallet er høyere enn normalt. Denne typen anemi forårsaker død av basofiler i den røde benmargen, og det er ingen syntese av hemoglobin.

Jernmangelanemi. Tatt og redigert fra: Erhabor Osaro (førsteamanuensis).

Det kalles sideroblastisk anemi fordi erytrocytter utvikler seg unormalt på grunn av akkumulering av jern i form av granuler, og får navnet sideroblaster. Sideroblastisk anemi kan være medfødt eller den kan være sekundær og ha forskjellige årsaker.

Defekter ved globinsyntese

I dette tilfellet oppstår sigdcelleanemi og beta-talassemi. Sigdcelleanemi er også kjent som sigdcelleanemi. Det er produsert av en genetisk mutasjon som fører til substitusjon av glutaminsyre med valin under syntesen av beta globin.

På grunn av denne substitusjonen avtar affiniteten til hemoglobin for oksygen, og det er atrofi av erytrocyten, og får en sigdform i stedet for den normale biconcave skiveformen. Pasienten med sigdcelleanemi er utsatt for mikroinfarksjoner og hemolyse.

Thalassemia er en sykdom forårsaket av en utilstrekkelig genetisk koding av α- og β-globins som fører til tidlig erydrocyttens død. Det er rundt hundre forskjellige mutasjoner som kan forårsake talassemi med varierende alvorlighetsgrad.

referanser

1. Erithropoiesis. På Wikipedia. Gjenopprettet fra en.wikipedia.org.
2. JP Labbrozzi (2015). Produksjon av erytrocytter fra navlestrengsblod CD34 ⁺ celler. Doktorgradsavhandling. Det autonome universitetet i Barcelona. Spania.
3. H. Parrales (2018). Fysiologi av erytropoiesis. Gjenopprettet fra cerebromedico.com.
4. Anemi. På Wikipedia. Gjenopprettet fra en.wikipedia.org.
5. Eritropoiesis stimulerende middel. På Wikipedia. Gjenopprettet fra en.wikipedia.org.
6. Ineffektiv eritropoiesis. På Wikipedia. Gjenopprettet fra en.wikipedia.org.