ERYTROPOIEESI: VAIHEET JA NIIDEN OMINAISUUDET, SÄÄTELY, STIMULANTIT - BIOLOGIA - 2026

Erytropoieesia on prosessi, jossa punasolut tai erytrosyytit on muodostettu. Näiden ihmisen verisolujen elinikä on keskimäärin 4 kuukautta, eivätkä ne pysty lisääntymään. Tämän vuoksi on luotava uusia punasoluja korvaamaan ne, jotka kuolevat tai menetetään verenvuotoissa.

Miehillä punasolujen määrä on noin 54 miljoonaa millilitraa kohti, kun taas naisilla se on hiukan pienempi (48 miljoonaa). Noin 10 miljoonaa punasolua menetetään päivittäin, joten vastaava määrä on korvattava.

Ihmisen veri, punasolut tai punasolut ja kaksi valkosolua. Kuvannut ja muokannut: Viascos.

Punasolut muodostuvat nukleoiduista punasoluista, joita on nisäkkäiden punasoluissa, kun taas muissa selkärankaisissa niitä syntyy pääasiassa munuaisissa ja pernassa.

Päivänsä lopussa he pirstaloituvat; sitten makrofaagiksi kutsuttu solu kattaa ne. Nämä makrofagit ovat läsnä maksassa, punasoluissa ja pernassa.

Kun punasolut tuhoutuvat, rauta kierrätetään uudelleen käytettäväksi, kun taas loput hemoglobiinista muuttuvat sappipigmentiksi, jota kutsutaan bilirubiiniksi.

Erytropoieesiä stimuloi erytropoietiiniksi kutsuttu hormoni, mutta prosessia säätelevät eri tekijät, kuten lämpötila, happeapaine.

Vaiheet ja niiden ominaisuudet

Aikuisissa organismeissa erytropoieesi esiintyy punasoluun erikoistuneissa paikoissa, joita kutsutaan erytroblastisiksi saariksi. Punasolujen muodostumiseksi täytyy tapahtua useita prosesseja, jotka ulottuvat solujen lisääntymisestä punasolujen kypsymiseen, jotka kulkevat solujen erilaistumisen eri vaiheissa.

Kun solut jakautuvat mitoottisiin jakautumisiin, niiden ja ytimen koko pienenevät, samoin kuin kromatiinin kondensoituminen ja hemoglobinisaatio. Lisäksi he ovat siirtymässä pois lähtöalueelta.

Viimeisissä vaiheissa ne menettävät ytimen ja muut organelit ja astuvat liikkeeseen liikkuessaan endoteelisolujen sytoplasmisen huokosten läpi.

Jotkut kirjoittajat jakavat koko erytropoieesiprosessin kahteen vaiheeseen, joista ensimmäinen on solujen lisääntyminen ja erilaistuminen; kun taas toiset jakavat prosessin solun erityisominaisuuksien perusteella kussakin vaiheessa, kun sitä havaitaan Wrightin värjäyksellä. Viimeksi mainitun perusteella erytropoieesin vaiheet ovat:

1-purskeinen pesäke muodostavat yksiköt

Ne ovat ensimmäisiä erytropoietiinille herkkiä soluja, jotkut kirjoittajat kutsuvat niitä myeloidisiksi progenitoriksi tai myös BFU-E: ksi sen englanninkielisestä lyhenteestä. Niille on tunnusomaista, että ne ekspressoivat pinta-antigeenejä, kuten CD34, samoin kuin erytropoietiinireseptoreiden läsnäolo pieninä määrinä.

2-erytroidikolonia muodostavat solut

Englanniksi lyhennettynä CFU-E, ne kykenevät tuottamaan pieniä eryroblastien pesäkkeitä. Toinen näiden solujen ominaispiirre on, että erytropoietiinireseptoreiden määrät ovat paljon suurempia kuin purskepesäkkeitä muodostavissa yksiköissä.

3-Proerythroblasts

Pidetään punasolujen ensimmäisenä kypsymisvaiheena. Niille on ominaista suuri koko (joidenkin kirjoittajien mukaan 14 - 19 um, toisten mukaan jopa 25 um). Ydin on pyöristetty ja siinä on myös nukleoleja ja runsaasti kromatiinia.

Pidetään punasolujen ensimmäisenä kypsymisvaiheena. Niille on ominaista suuri koko (joidenkin kirjoittajien mukaan 14 - 19 um, toisten mukaan jopa 25 um). Ydin on suuri, pyöristetty, kromatiini on järjestetty filamenttien muodossa ja 2 tai 3 nukleolia.

Tässä vaiheessa plasman raudan otto alkaa. Niiden puoliintumisaika on 20 tuntia, jotta ne pääsevät mitoosin läpi seuraavaan vaiheeseen.

4-basofiiliset erytroplastit

Niitä kutsutaan myös normoblasteiksi, ne ovat pienempiä kuin niiden edeltäjät. Nämä solut värjäävät sinisellä värjäyksellä, ts. Ne ovat basofiilisiä. Ydin on tiivistynyt, nukleolit ​​ovat kadonneet ja niissä on suuri määrä ribosomeja. Tässä vaiheessa alkaa hemoglobiinin synteesi.

Alussa ne tunnetaan tyypin I basofiilisinä erytroplasteina ja mitoottisen jakautumisen jälkeen ne muuttuvat tyypiksi II, jotka jäävät basofiileiksi ja esittävät suurempaa hemoglobiinisynteesiä. Molempien solujen arvioitu kesto yhdessä on samanlainen kuin proerytroplastien.

Hemoglobiini. Kuvannut ja muokannut: Zephyris englanninkielisessä Wikipediassa.

5-polykromatofiiliset erytroplastit

Ne muodostuvat tyypin II basofiilisten erytroblastien mitoottisella jakautumisella ja ovat viimeisiä soluja, jotka kykenevät jakautumaan mitoosin avulla. Niiden koko on 8 - 12 um, ja niillä on pyöristetty ja tiivistynyt ydin.

Näiden solujen sytoplasma värjätään lyijyharmaaksi Wrightin värjäyksellä. Sillä on korkea hemoglobiinipitoisuus ja ribosomien lukumäärä on edelleen suuri.

6-ortokromaattiset erytroplastit

Näiden solujen väri on vaaleanpunainen tai punainen johtuen hemoglobiinin määrästä. Sen koko on hiukan pienempi kuin edeltäjiensä (7-10 um) ja siinä on pieni ydin, joka karkotetaan eksosytoosilla solujen kypsyessä.

7-Retikulosyytit

Ne muodostuvat erottelemalla ortokromaattiset erytroplastit, ne menettävät organelit ja täyttävät sytoplasmansa hemoglobiinilla. Ne pysyvät punaisessa luuytimessä kahden tai kolmen päivän ajan, kunnes ne muuttuvat vereen, missä ne saattavat loppuun kypsymisensä.

8-Punasolut

Ne ovat kypsästi muodostettuja elementtejä, erytropoieesin lopputuotetta ja jotka muodostuvat retikulosyyttien kypsyttämisellä. Niillä on kaksoismuotoinen muoto johtuen ytimen puuttumisesta ja punasolujen sytoskeletonin ja kahden proteiinin, nimeltään spectriini ja aktiini, vuorovaikutuksesta.

Ne ovat runsaimpia verisoluja, ne muodostuvat retikulosyyteistä. Nisäkkäillä heillä on kaksoismuotoinen muoto, koska ytimestä puuttuu ja erytrosyyttisytokeleton ja kahden proteiinin, nimeltään spetrtriini ja aktiini, vuorovaikutuksesta. Muissa selkärankaisissa ne ovat pyöristettyjä ja pitävät ytimen.

Erytropoieesi-prosessi. Otettu ja muokattu A.mikalauskasilta Liettuan kielen Wikipediaan

Erytropoieesin säätely

Vaikka erytropoietiini stimuloi punasolujen muodostumista parantamaan veren hapenkuljetuskykyä, on olemassa useita perustavanlaatuisia mekanismeja tämän muodostumisen säätelemiseksi, mukaan lukien:

Happipaine

Hapen konsentraatio veressä säätelee erytropoieesia. Kun tämä pitoisuus on erittäin alhainen veren virtauksessa munuaisiin, punasolujen tuotantoa stimuloidaan.

Tämä pieni kudoksen O2-konsentraatio voi johtua hypoksemiasta, anemiasta, munuaiskemiasta tai siitä, kun hemoglobiinin affiniteetti tähän kaasuun on normaalia korkeampi.

Miescher, vuonna 1893, ehdotti ensimmäisenä kudoksen hypoksian ja erytropoieesin välistä suhdetta. Tämä hypoksia ei kuitenkaan stimuloi suoraan luuytintä tuottamaan punasoluja, kuten Miescher ehdotti. Pikemminkin se indusoi munuaisen tuottamaan erytropoietiinihormonia.

Kudoksen hypoksiasta johtuva erytropoietiinituotanto on geneettisesti säännelty, ja reseptorit, jotka havaitsevat tällaisen hypoksian, löytyvät munuaisista. Erytropoietiinituotanto lisääntyy myös verenvuodon jälkeisen kudoksen hapen osapaineen laskun vuoksi.

Erytropoietiinia tekeviä soluja löytyy munuaisista ja maksasta. Tämän hormonin tuotannon kasvu anemian aikana johtuu sitä tuottavien solujen lukumäärän kasvusta.

Testosteroni

Testosteroni säätelee epäsuorasti erytropoieesia säätelemällä veren raudan tasoa. Tämä hormoni vaikuttaa suoraan sytoplasmisen proteiinin, nimeltään BMP-Smad, (luun morfogeneettinen proteiini-Smad sen lyhennettä englanniksi) vaikutukseen hepatosyyteissä.

Testosteronin vaikutuksesta heptsidiinin transkriptio on tukahdutettu. Tämä heptsidiini estää raudan kulkeutumisen soluista plasmaan makrofaageista, jotka kierrättävät rautaa, mikä johtaa veren raudan laskuun rajusti.

Kun hypoferremiaa esiintyy, erytropoietiini estyy, koska punasolujen tuotannossa ei ole rautaa.

Lämpötila

Lämpötilan on osoitettu vaikuttavan erytropoieesiin. Altistuminen erittäin matalille lämpötiloille aiheuttaa tarpeen tuottaa lämpöä kankaissa.

Tämä vaatii punasolujen määrän lisäämistä hapen toimittamiseksi perifeerisiin kudoksiin. Ei kuitenkaan ole täysin selvää, kuinka tällainen sääntely tapahtuu.

Sisäkalvojen säätely

Ilmeisesti keskushermoston hermosto tuottaa erytropoietiinia suojautuakseen iskeemisiltä vaurioilta ja apoptoosilta. Tutkijat eivät kuitenkaan ole vielä kyenneet todistamaan sitä.

Erytropoieesia stimuloivat aineet

Erytropoieesia stimuloivat aineet (ESA: t) ovat aineita, jotka vastaavat erytrosyyttien tuotannon stimulaatiosta. Erytropoietiini on hormoni, joka luonnollisesti vastaa tästä prosessista, mutta on myös synteettisiä tuotteita, joilla on samanlaiset ominaisuudet.

Erytropoietiini on hormoni, joka syntetisoidaan pääasiassa munuaisissa. Varhaisessa kehitysvaiheessa maksa on myös mukana aktiivisessa erytropoietiinin tuotannossa. Kehityksen edetessä jälkimmäisellä elimellä on kuitenkin vähemmän merkitys prosessissa.

Punasolu alkaa hajottaa erytropoietiinireseptoreita kalvon pinnalla. Erytropoietiini aktivoi sarjan solujen välisiä signaalitransduktiokaskedeja, jotka alun perin tuottavat hemoglobiinisynteesiä ja saavat retikulosyytit toimimaan nopeammin ja vapautuvat verenkiertoon.

Keinotekoiset ESA: t

Keinotekoiset ESA: t luokitellaan sukupolviin (ensimmäinen - kolmas) niiden valmistus- ja markkinointipäivästä riippuen. Ne ovat rakenteellisesti ja toiminnallisesti samanlaisia ​​kuin erytropoietiini.

Ensimmäisen sukupolven ESA: t tunnetaan nimellä epoetiinialfa, beeta ja delta. Kaksi ensimmäistä tuotetaan rekombinaation avulla eläinsoluista, ja niiden puoliintumisaika on kehossa noin 8 tuntia. Epoetiin delta syntetisoidaan puolestaan ​​ihmisen soluista.

Darbepoetiini alfa on toisen sukupolven ESA, jota tuotetaan kiinalaisista hamsteri-soluista käyttämällä tekniikkaa, jota kutsutaan yhdistelmä-DNA: ksi. Sen puoliintumisaika on yli kolme kertaa ensimmäisen sukupolven ESA: n puoliintumisaika. Kuten epoetiinitkin, jotkut korkean suorituskyvyn urheilijat ovat käyttäneet darbepoetiinia dopingkeinona.

Jatkuva erytropoetiinireseptoriaktivaattori tai CERA englanninkielisellä lyhenteellä on yleinen nimi kolmannen sukupolven ESA: ille. Ne eivät yritä simuloida erytropoietiinin rakennetta ja toimintaa, vaan toimivat stimuloimalla sen reseptoria ja lisäämällä siten sen vaikutuksia.

Sen puoliintumisaika on useita viikkoja tuntien sijasta, kuten edellisillä lääkkeillä. Kaupallisesti käytettyä vuodesta 2008, mutta sen laiton käyttö urheilutoiminnassa ilmeisesti juontaa juurensa kaksi tai kolme vuotta ennen laillista kaupallistamista.

Tehoton erytropoieesi

Tehoton tai tehoton erytropoieesi tapahtuu, kun muodostuneet punasolut ovat viallisia ja yleensä tuhoutuvat ennen luuytimen poistumista tai pian sen jälkeen.

Tehoton erytropoieesi voi johtua nukleiinihappojen, hemen tai globiinien synteesin puutteista. Nämä viat aiheuttavat erityyppisiä anemiaa.

Nukleiinihapposynteesin puutteet

Tässä tapauksessa on foolihapon ja kobalamiinin puutos, DNA: n synteesi estyy erytrosyyttejä edistävien solujen ytimessä, joten ne eivät pysty jakautumaan mitoisesti. Sytoplasma puolestaan ​​kasvattaa tilavuuttaan (makrosytoosi), jolloin syntyy iso solu, nimeltään megaloblast.

Näissä tapauksissa syntyy sarja anemioita, joita kutsutaan megaloblastisiksi anemioiksi, joista yleisin on vahingollinen anemia. Tässä taudissa B12-vitamiini ei imeydy ohutsuoleen.

Muita megaloblastisen anemian syitä ovat ruuansulatukselliset sairaudet, imeytymishäiriöt, foolihapon puutos ja tietyistä lääkkeistä johtuvat.

Tämän tyyppisen anemian oireita ovat epänormaali kalpeus, ärtyneisyys, ruokahaluttomuus, ripuli, kävelyvaikeudet tai lihasheikkous. Syystä riippuen sitä voidaan hoitaa vitamiini- tai foolihappolisillä.

Hemoryhmän synteesin puutteet

Rauhasynteesin puutteesta johtuva tehoton erytropoieesi voi aiheuttaa kahta tyyppistä anemiaa; raudan puutteesta ja sideroblastisesta anemiasta johtuva mikrosyytinen anemia.

Mikrotsyyttinen anemia on ryhmä anemioita, joille on ominaista pienet ja vaaleat punasolut, joilla voi olla eri alkuperä, mukaan lukien talasemia ja tehoton erytropoieesi.

Sideroblastisessa anemiassa raudan ja hemosideriinin pitoisuudet ovat erittäin korkeat. Hemosideriini on keltainen pigmentti, joka on johdettu hemoglobiinista, ja se esiintyy, kun metallin pitoisuudet ovat normaalia korkeammat. Tämän tyyppinen anemia aiheuttaa punasoluun liittyvien basofiilien kuoleman eikä hemoglobiinia ole synteesi.

Raudanpuuteanemia. Kuvannut ja toimittanut: Erhabor Osaro (apulaisprofessori).

Sitä kutsutaan sideroblastiseksi anemiaksi, koska punasolut kehittyvät epänormaalisti johtuen siitä, että rauta on kertynyt rakeiksi, jotka saavat nimen sideroblasteista. Sideroblastinen anemia voi olla synnynnäinen tai se voi olla toissijainen ja aiheuttaa erilaisia ​​syitä.

Viat globiinisynteesissä

Tässä tapauksessa esiintyy sirppisoluanemiaa ja beetatalasemiaa. Sirppisoluanemia annetaan myös nimellä sirppisoluanemia. Sitä tuottaa geneettinen mutaatio, joka johtaa glutamiinihapon korvaamiseen valiinilla beeta-globiinin synteesin aikana.

Tästä korvaamisesta johtuen hemoglobiinin affiniteetti happea vähenee ja punasolujen surkastuminen tapahtuu, jolloin sirppimuoto saadaan normaalin kaksoisluolisen kiekon muodon sijasta. Potilas, jolla on sirppisoluanemia, on herkkä mikroinfarktille ja hemolyysille.

Thalassemia on sairaus, jonka aiheuttaa α- ja β-globiinien riittämätön geneettinen koodaus, mikä johtaa punasolujen varhaiseen kuolemaan. On olemassa noin sata erilaista mutaatiota, jotka voivat aiheuttaa talassemiaa erilaisella vakavuusasteella.

Viitteet

1. Erithropoiesis. Wikipediassa. Palautettu osoitteesta en.wikipedia.org.
2. JP Labbrozzi (2015). Punasolujen tuotanto napanuoran veren CD34 ⁺ -soluista. Väitöskirja Barcelonan autonominen yliopisto. Espanja.
3. H. Parrales (2018). Erytropoieesin fysiologia. Palautettu cerebromedico.com -sivustolta.
4. Anemia. Wikipediassa. Palautettu osoitteesta en.wikipedia.org.
5. Eritropoieesia stimuloiva aine. Wikipediassa. Palautettu osoitteesta en.wikipedia.org.
6. Tehoton erithropoiesis. Wikipediassa. Palautettu osoitteesta en.wikipedia.org.