Строение и функции эритроцитов: их образование

Эритроциты в крови человека являются основным средством доставки кислорода и питательных веществ в ткани организма через кровеносную систему. Около 95 процентов сухой массы красных кровяных телец состоит из гемоглобина, необходимого для транспорта кислорода. Взрослые люди имеют примерно 20–30 триллионов эритроцитов, составляя примерно 70% всех клеток по количеству.

Что представляют собой эритроциты

Основные компоненты крови включают эритроциты, плазму, лейкоциты и тромбоциты. Эритроциты — тип клеток, которые образуются в костном мозге и попадают в кровь. Известные своим ярко-красным цветом, являются значительными клетками в крови, на их долю приходится от 40 до 45% ее объема. Форма представляет собой двояковогнутый диск со сплющенным центром — иными словами, обе стороны имеют неглубокие углубления в виде чаши.

В отличие от многих других клеток, эритроциты не имеют ядра и могут легко менять форму, помогая им проникать через различные кровеносные сосуды в теле. Отсутствие ядра делает их более гибким, оно также ограничивает жизнь клетки, проходя через самые маленькие кровеносные сосуды, повреждая мембраны клетки и истощая запасы энергии. Эритроцит живет в среднем только 120 дней.

Клетки содержат специальный белок под названием гемоглобин, который помогает переносить кислород из легких в организм. Затем он возвращает углекислый газ в легкие, чтобы его можно было выдыхать. Кровь кажется красной из-за большого количества кровяных клеток, которые получают свой цвет от гемоглобина. Процент объема цельной крови, который состоит из эритроцитов, называется гематокритом — мера уровня эритроцитов.

Образование красных клеток

Производство красных кровяных клеток контролируется эритропоэтином, гормоном, который вырабатывается преимущественно почками. Красные кровяные клетки начинаются как незрелые клетки в костном мозге и после приблизительно семи дней созревания попадают в кровоток. Они являются клеточным компонентом крови, миллионы из которых в кровообращении позвоночных придают крови характерный цвет и переносят кислород из легких в ткани.

Зрелая красная кровяная тельца человека маленькая, круглая и двустворчатая, в профиле она выглядит в форме гантели. Клетка гибкая и принимает форму колокольчика при прохождении через очень маленькие кровеносные сосуды. Он покрыт мембраной, состоящей из липидов, не имеет ядра и содержит гемоглобин и богатый железом белок, связывающий кислород.

Строение

Обе стороны поверхности красных клеток изгибаются внутрь, как внутренняя часть сферы. Это свойство эритроцитов позволяет клеткам маневрировать через крошечные кровеносные сосуды для доставки кислорода к органам и тканям. Строение эритроцитов человека имеют так называемую двояковогнутую форму. Заболевший костный мозг может производить аномальные эритроциты. Эти клетки могут быть неправильного размера: слишком большие, маленькие или серповидной формы. Размер, строение и функции эритроцитов, а также количество молекул гемоглобина могут оказать существенное влияние на здоровье человека.

Функции

Основная функция красных кровяных телец — доставлять кислород к клеткам организма и доставлять углекислый газ в легкие. Процесс, посредством которого организмы выполняют обмен газами между клетками и окружающей средой, называется дыханием. Кислород и углекислый газ доставляются в организм через сердечно-сосудистую систему. Кислород получается в результате деятельности дыхательной системы.

Они также важны для определения группы крови человека. Она определяется наличием или отсутствием определенных идентификаторов на поверхности эритроцитов. Эти идентификаторы помогают иммунной системе организма распознавать свой собственный тип эритроцитов.

Термины, применяемые для описания данных клеток

Термин, используемый для описания эритроцитов нормального размера, является «нормоцитарным». При оценке размера эритроцитов в мазке крови классическим эмпирическим правилом является сравнение их с ядром небольшого нормального лимфоцита, который имеет приблизительный диаметр 8 микрон.

Определенные болезни могут изменить нормальные характеристики кровяных клеток:

1. Микроцитоз — это состояние, при котором эритроциты необычно малы, если судить по их среднему корпускулярному объему.
2. Макроцитоз — это термин, используемый для описания клеток, которые больше нормы. Обычно он не вызывает признаков или симптомов и обнаруживается случайно при сдаче общего анализа крови.
3. Нормоцитоз — размер кровяных клеток в норме.
4. Анизоцитоз — то состояние, когда тельца имеют неравный размер.
5. Пойкилоцитоз — наличие эритроцитов аномальной формы.
6. Нормохромия — красные кровяные клетки нормального размера и цвета.
7. Гипохромия — клетки имеют меньше цвета, чем обычно, при исследовании под микроскопом. Это происходит, когда не хватает пигмента, который переносит гемоглобин в эритроцитах.

Формирование эритроцитов

Образование эритроцитов происходит в костном мозге костей. Стволовые клетки в красном костном мозге, называемые гемоцитобластами, дают начало всем образующимся элементам в крови. Если гемоцитобласт превращается в клетку, называемую проэритробластом, он превращается в новую эритроцит. Формирование эритроцита из гемоцитобласта занимает около 2 дней. Тело производит около двух миллионов красных кровяных клеток каждую секунду. Зрелые эритроциты вырабатываются из мультипотентных гемопоэтических стволовых клеток посредством сложного процесса созревания, включающего несколько морфологических изменений с образованием высоко функциональных клеток.

Структура и состав

Эритроциты имеют редкую структуру. Их гибкая форма диска помогает увеличить отношение площади поверхности к объему этих чрезвычайно маленьких ячеек. Это позволяет кислороду и углекислому газу легче проходить через плазматическую мембрану эритроцита. Красные клетки содержат огромное количество белка, называемого гемоглобином. Эта молекула связывает кислород, когда попадает в легкие в кровеносные сосуды. Гемоглобин также отвечает за характерный красный цвет крови.

В отличие от других клеток организма, зрелые эритроциты не содержат ядра, митохондрий и рибосом. Отсутствие этих клеточных структур оставляет место для сотен миллионов молекул гемоглобина, обнаруженных в эритроцитах. Мутация в гене гемоглобина может привести к развитию серповидных клеток и приводит к расстройству клеток.

Скорость оседания эритроцитов

Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) – это тип анализа крови, который измеряет, насколько быстро эритроциты оседают на дне пробирки, содержащей образец крови. Обычно это происходит относительно медленно. Частота, превышающая норму, может указывать на воспаление в организме. Это может быть реакцией на инфекцию или травму. А также может быть признаком хронического заболевания, нарушения иммунитета. Тест СОЭ определяет, есть ли состояние, которое вызывает воспаление. К ним относятся артрит, васкулит или воспалительное заболевание кишечника. Если результаты не в пределах нормы, это не обязательно означает, что есть заболевание, которое требует лечения. Умеренная СОЭ может указывать на беременность, менструацию или анемию, а не на воспалительное заболевание. Некоторые лекарства и добавки также могут повлиять на результаты. К ним относятся оральные контрацептивы, аспирин, кортизон и витамин А.

Врач может назначить СОЭ, если есть симптомы воспалительного заболевания. Они включают:

• головные боли;
• лихорадку;
• потерю веса;
• тугоподвижность суставов;
• боль в шее или плече;
• отсутствие аппетита;
• малокровие.

Если высокая СОЭ, это связано с воспалительным состоянием, таким как:

1. Инфекционное заболевание.
2. Ревматоидный артрит.
3. Ревматическая лихорадка.
4. Сосудистое заболевание.
5. Воспалительное заболевание кишечника.
6. Болезнь сердца.
7. Нарушение работы почек.
8. Некоторые виды рака.

Замедленное СОЭ может указывать на заболевание крови, такое как:

• полицитемия;
• серповидно-клеточная анемия;
• лейкоцитоз, аномальное увеличение лейкоцитов.

Количество эритроцитов

Подсчет эритроцитов — это анализ крови, который использует для определения количества красных телец в крови. Тест важен, потому что кровяные клетки содержат гемоглобин, который переносит кислород к тканям тела. Их величина влиять на то, сколько кислорода получают ткани, чтобы функционировать. Если слишком высокое или низкое их количество, могут возникнуть симптомы и осложнения.

Низкий уровень эритроцитов, симптомы могут включать:

• усталость;
• сбивчивое дыхание;
• головокружение, слабость;
• учащение пульса;
• головные боли;
• бледная кожа.

Высокий уровень эритроцитов, возникнуть такие симптомы:

• боль в суставах;
• зуд кожи, особенно после душа или ванны;
• нарушение сна.

Основные функции эритроцитов

Эритроциты играют важную роль в гемостазе и тромбозе, оба означают свертывание крови и могут действовать как прокоагулянт. Это означает, что он помогает в превращении неактивного протромбина в активный фермент тромбина, который необходим для свертывания крови.

Основные функции эритроцитов заключаются:

1. В переносе кислорода из легких в ткани организма и углекислого газа в виде отходов, от тканей и обратно в легкие.
2. Красные тельца также являются вторым по величине вкладом после натрия в осмолярности крови, что важно для баланса жидкости в организме.
3. Дефицит эритроцитов может вызвать отек, потому что кровь тогда не может поглощать обычное количество воды из тканей вокруг капилляров.

Жизненный цикл эритроцитов

Продукция эритроцитов в костном мозге выполняется с ошеломляющей скоростью более 2 миллионов клеток в секунду. Для того, чтобы это производство происходило, количество сырья должно присутствовать в достаточных объемах. К ним относятся питательные вещества, необходимые для поддержания любой клетки, такие как глюкоза, липиды и аминокислоты.

Однако для производства эритроцитов также требуется несколько микроэлементов:

1. Железо. Каждая гемовая группа в молекуле гемоглобина содержит ион микроэлемента железа. В среднем, менее 20 процентов потребляемого железа поглощается. Гемовое железо из продуктов животного происхождения, таких как мясо, птица и рыба, поглощается более эффективно, чем из растительной пищи. Костный мозг, печень и селезенка могут накапливать железо в белковых соединениях ферритин и гемосидерин. Ферропортин транспортирует железо через плазматические мембраны клеток кишечника и из его мест хранения в тканевую жидкость, где он попадает в кровь.
2. Медь. Микроэлемент является компонентом двух белков плазмы, гепестина и церулоплазмина. Без них гемоглобин не может быть адекватно произведен. Расположенный в кишечных ворсинках, гефестин позволяет железу поглощаться клетками кишечника. В состоянии дефицита меди транспорт железа для синтеза гема уменьшается, в конечном итоге приводит к повреждению органов.
3. Цинк. Он функционирует как кофермент, который облегчает синтез гемовой части гемоглобина.
4. Витамины группы В. Они облегчают синтез ДНК. Имеют значение для синтеза новых клеток, в том числе эритроцитов.

Функции гемоглобина и его соединения

Гемоглобин – это дыхательный пигмент, который связывается с кислородом, либо с углекислым газом. Это позволяет доставлять кислород по всему телу к тканям и органам и выводить углекислый газ. Гемоглобин в основном состоит из железа, которое в сочетании с кислородом придает крови красный цвет. В артериальном кровообращении гемоглобин обладает высоким сродством к кислороду и низким сродством к углекислому газу, органическим фосфатам, а также к ионам водорода и хлора.

Когда эритроциты умирают, гемоглобин разрушается: железо переходит в костный мозг белками, называемыми трансферрины и снова используются в производстве новых кровяных клеток. Большая часть гемоглобина составляет основу билирубина, химическое вещество, которое выделяется с желчью и придает фекалиям характерный желто-коричневый цвет.

Соединения гемоглобина

Одна молекула гемоглобина содержит 4 гемовые группы, каждая из которых содержит один атом железа. Гем, который составляет всего 4 процента от массы молекулы, состоит из органического соединения в форме кольца, известного как порфирин, к нему присоединен атом железа. Он связывает кислород, когда кровь перемещается между легкими и тканями. В каждой молекуле гемоглобина содержится четыре атома железа, которые, соответственно, могут соединять четыре атома кислорода. Следующая часть молекулы гемоглобина является органической, содержащей несколько белковых цепей.

Эритропоэз

Развитие красных кровяных клеток, является жестко регулируемым процессом для поддержания достаточной доставки кислорода к ткани. Одной из важных физиологических функций костного мозга является эритропоэз. У здоровых взрослых в костном мозге в секунду вырабатывается около 2,4 миллиона эритроцитов, которые выделяются в периферическую кровь. В зависимости от спроса, производство эритроцитов можно существенно регулировать и повышать.

Сложная сеть кислородных сенсоров, цитокинов, таких, как эритропоэтин, и другие факторы, включая регуляторы метаболизма железа, участвуют в контроле устойчивого состояния и вызванного стрессом эритропоэза. Тем самым обеспечивая надлежащее снабжение кислородом периферических тканей. Эта регулирующая сеть может приспосабливаться к физиологическим требованиям, таким как концентрация кислорода или беременность, а также к патологическим состояниям, таким как потеря крови. Однако при некоторых патологических состояниях эта регуляторная сеть перегружена или не функционирует, что приводит к полицитемии или анемии.

Каждую секунду в костном мозге образуется 2-3 миллиона эритроцитов, которые попадают в кровоток. Также известные как красные тельца, они являются значимым типом клеток, каждый кубический миллиметр крови содержит 4-6 миллионов клеток. Проверка количества эритроцитов обычно является частью полного анализа крови. Он может быть использован для поиска таких заболеваний как анемия, обезвоживание и лейкемия.