Erytropoieesi

Erytropoieesi ( kreikan sanasta "erythro "  - "punainen" ja kreikkalainen " poiesis  " - "tehdä") on yksi hematopoieesiprosessin (hematopoieesi) lajikkeista, jonka aikana muodostuu punasoluja ( erytrosyytit ). Erytropoieesia stimuloi kudosten hapen toimitusten väheneminen , jonka munuaiset havaitsevat . Munuaiset erittävät vasteena kudosten hypoksialle tai iskemialle erytropoietiinia , joka stimuloi erytropoieesia [ 2] . Tämä hormoni stimuloi punasolujen esiasteiden lisääntymistä ja erilaistumista, mikä johtaa kiihtyneeseen erytropoieesiin hematopoieettisissa kudoksissa ja erytrosyyttien vapautumisen lisääntymiseen vereen [2] . Lintuilla ja nisäkkäillä (mukaan lukien ihmiset ) syntymän jälkeen hematopoieesia - mukaan lukien erytropoieesi - tapahtuu luuytimessä , joka on ainoa normaali hematopoieettinen kudos syntymän jälkeen [ 2] . Varhaisissa alkioissa ja sikiöissä hematopoieesia tapahtuu keltapussin mesodermaalisissa soluissa . Kolmannesta raskauskuukaudesta alkaen ihmisillä hematopoieesia (ja erityisesti erytropoieesia) alkaa esiintyä sikiön maksassa ja sikiön pernassa [3] . 7. raskauskuukauden jälkeen sikiön hematopoieesi tapahtuu pääasiassa luuytimessä. Lisääntynyt fyysinen aktiivisuus (eli lisääntynyt kudosten hapentarve), samoin kuin verenhukka , tupakointi (eli heikentynyt hapen toimitus kudoksiin kroonisen hiilimonoksidialtistuksen vuoksi), oleminen vuoristossa (eli alueella, jossa on alhainen osapaine happi), jotkin sydän- ja verisuonisairaudet (esimerkiksi sydämen vajaatoiminta ) ja keuhkosairaudet (esimerkiksi krooninen bronkoobstruktiivinen sairaus), jotka johtavat heikentyneeseen hapen kulkeutumiseen kudoksiin, voivat osaltaan lisätä erytropoieesia. Päinvastoin, munuaisten vajaatoiminta , johon liittyy heikentynyt erytropoietiinin tuotanto, proteiinien , B12 -vitamiinin tai foolihapon , raudan ja muiden ravintoaineiden puutos, krooniset infektiot , pahanlaatuiset kasvaimet , useat myrkytykset , useat luuydin (esimerkiksi myelodysplastinen oireyhtymä tai leukemia ) - erytropoieesi on häiriintynyt tai estynyt, mikä johtaa hemoglobiinin ja punasolujen tason laskuun - anemian  kehittymiseen [4] . Ihmisillä, joilla on tiettyjä sairauksia , ja joissakin eläinlajeissa , voi tietyissä olosuhteissa hematopoieesia, mukaan lukien erytropoieesia, esiintyä myös luuytimen ulkopuolella , maksassa ja/tai pernassa . Tätä kutsutaan ekstramedullaariseksi (ekstramedullaariseksi) hematopoieesiksi.

Lähes kaikkien ihmiskehon luiden luuydin osallistuu verisolujen tuotantoon (hematopoieesi) noin 5 vuoden ajan. Reiden ja sääreiden luut eivät enää vaikuta merkittävästi hematopoieesiin noin 25 vuoden iässä. Luuydin, joka sijaitsee nikamien , rintalastan , lantion ja kylkiluiden luissa sekä kallon luissa , edistää hematopoieesia koko ihmisen elämän ajan.

Punasolujen erilaistuminen

Punasolujen kypsymisprosessissa luuytimessä oleva verisolu käy läpi useita peräkkäisiä jakautumis- ja kypsymisvaiheita (erilaistumisen), nimittäin:

1. Hemangioblasti , ensisijainen kantasolu - verisuonten endoteelisolujen ja hematopoieettisten solujen yhteinen kantasolu, muuttuu
2. Hemosytoblasti eli pluripotentti hematopoieettinen kantasolu kehittyy
3. CFU-GEMM eli yleinen myelooinen progenitori - monipotentti hematopoieettinen solu ja sitten
4. CFU-E , unipotentti hematopoieettinen solu, joka on täysin sitoutunut erytroidilinjaan ja sitten
5. pronormoblasti , jota kutsutaan myös proerytroblastiksi tai rubriblastiksi ja sitten osaksi
6. Basofiilinen tai varhainen normoblasti , jota kutsutaan myös basofiiliseksi tai varhaiseksi erytroblastiksi tai prorubrikiitiksi, ja sitten
7. Polykromatofiilinen tai keskiaste normoblasti/erytroblasti tai rubrikiitti ja sitten sisään
8. Ortokromaattinen tai myöhäinen normoblasti/erytroblasti tai metarubrikiitti. Tämän vaiheen lopussa solu vapautuu ytimestä ennen kuin siitä tulee
9. Retikulosyytti tai "nuori" erytrosyytti.

8. vaiheen päätyttyä saadut solut - eli retikulosyytit - poistuvat luuytimestä yleiseen verenkiertoon. Näin ollen noin 1 % kiertävistä punasoluista on retikulosyyttejä. Otettuaan 1-2 päivää systeemisessä verenkierrossa retikulosyytit kypsyvät loppuun ja niistä tulee lopulta kypsiä punasoluja.

Kaikkiin näihin kehitysvaiheisiin liittyy vastaavia morfologisia muutoksia solun ulkonäössä Wrightin mukaan värjättäessä ja valomikroskoopilla katsottuna sekä tiettyjä biokemiallisia ja immunofenotyyppisiä muutoksia.

Erityisesti kypsymisprosessissa basofiilinen pronormoblasti, suuri solu, jossa on valtava ydin ja jonka keskimääräinen tilavuus on 900 femtolitraa , muuttuu ytimettömäksi levyksi, jonka tilavuus on 10 kertaa pienempi - keskimäärin noin 95 femtolitraa. Retikulosyyttivaiheessa solu on jo päässyt eroon ytimestä, mutta pystyy silti kerääntymään ja tuottamaan lisää hemoglobiinia, koska sillä on "laitteet" proteiinien tuotantoon - ribosomit. Kypsillä punasoluilla ei ole vain ydintä vaan myös ribosomeja, ja siksi ne eivät kerää uutta hemoglobiinia, vaan vain kuljettavat ja käyttävät olemassa olevaa elinkaarensa aikana. Samasta syystä kypsillä erytrosyyteillä, toisin kuin retikulosyyteillä, puuttuu pintatransferriinireseptoreita (eli ne eivät enää pysty sieppaamaan ja absorboimaan lisää rautaa).

Punasolujen (erytrosyyttien) kypsymiselle on tärkeää saada riittävästi B12 -vitamiinia (kobalamiinia) ja foolihappoa sekä B6 -vitamiinia (pyridoksiini) ja B2-vitamiinia (riboflaviini), erityisesti kahta ensimmäistä. Minkä tahansa niistä puutos aiheuttaa punasolujen kypsymisen häiriön, joka ilmenee kliinisesti anemiana (veren punasolujen ja hemoglobiinin väheneminen), makrosytoosina (epänormaalin suuret punasolut), luuytimen megaloblastoosina. , tai toisin sanoen megaloblastinen hematopoieesi (epänormaalin suuret proerytroblastit ja erytroblastit, joita tässä tapauksessa kutsutaan vastaavasti promegaloblasteiksi ja megaloblasteiksi) ja retikulosytopenia (epänormaalin pieni määrä retikulosyyttejä veressä). Lisäksi jokainen yksittäinen punasolu ei ole vain tavallista suurempi, vaan myös - kompensoiva - sisältää yleensä enemmän hemoglobiinia kuin normaalisti. Tässä tapauksessa veren väriindeksi voi olla enemmän kuin yksi ("hyperkrominen anemia") tai normaali ("normokrominen anemia"), mutta itse punasoluja muodostuu vähemmän kuin on tarpeen, koska B12-vitamiini ja foolihappo ovat kriittisiä erytrosyyttialuksen kantasolujen jakautuminen. Tätä kutsutaan megaloblastiseksi anemiaksi.

Hemoglobiinin synteesiä varten punasolujen esiastesolut tarvitsevat rautaa. Raudanpuute vähentää sekä veren kokonaishemoglobiinipitoisuutta että sen pitoisuutta kussakin yksittäisessä erytrosyytissä (toisin kuin edellisessä tapauksessa, hemoglobiinia kussakin yksittäisessä punasolussa ei ole enemmän, vaan vähemmän kuin normaalisti) ja voi myös aiheuttaa punasolujen koon pienenemistä (" mikrosytoosi, mikrosyyttinen anemia). Tai punasolujen koko ei muutu, mutta hemoglobiinin määrä niissä on alle normin ("normosyyttinen" hypokrominen anemia, eli normaalikokoisilla, mutta vaaleammat punasolut). Punasolujen määrä voi myös vähentyä jonkin verran (pienempi kuin B12-vitamiinin tai foolihapon puutteessa). Veren väriindeksi on joko normaali ja muuttumaton ("normokrominen anemia") tai alentunut ("hypokrominen anemia"). Ja jälleen, veressä on epätavallisen pieni määrä retikulosyyttejä - retikulosytopenia.

Verenhukan jälkeen tai hypoksian aikana (esimerkiksi vuoristoon kiipeämisen tai vuoristoseudun muuttamisen tai keuhko- tai sydän- ja verisuonisairauden, johon liittyy hypoksia) jälkeen, tai kun luuytimen punasoluja stimuloidaan eksogeenisesti annetulla erytropoietiinilla tai toipumisvaiheessa kemoterapian jälkeen tai määrättäessä potilaalle, jolla on B12-, foolihapon tai raudan puutos, näitä puutteita kompensoivia lääkkeitä, päinvastoin, veren retikulosyyttien määrä kasvaa tilapäisesti - kehittyy retikulosytoosi, mikä on merkki lisääntyneestä erytropoieesi. Tässä tapauksessa retikulosytoosi jatkuu, kunnes anemia korvataan (hemoglobiinin ja punasolujen normaalit tasot palautuvat) ja anemian syy poistuu.

Muutokset punasolujen progenitorisolujen ominaisuuksissa erytropoieesin aikana

Punasolujen solujen kypsymisprosessissa niiden morfologisten ominaisuuksien määrä muuttuu. Erityisesti:

1. Solun kokoa pienennetään;
2. Sytoplasmisen matriisin määrä kasvaa;
3. Solun väri muuttuu sinisestä (basofiilinen) vaaleanpunaiseksi, vaaleanpunaiseksi ja sitten punaiseksi johtuen RNA- ja DNA -pitoisuuden vähenemisestä solussa ja hemoglobiinin kertymisestä ;
4. Soluytimen koko pienenee, ja kypsymisen lopussa se ei vain pienennä kokoaan, vaan myös muuttuu tyypillisesti "ryppyiseksi" ja työnnetään sitten ulos solusta, joka menettää ytimensä retikulosyyttivaiheessa;
5. Erytroidisarjan epäkypsissä soluissa tuma sisältää avointa, löyhästi pakattua kromatiinia ; kypsymisprosessissa kromatiini tiivistyy ja tiivistyy [5] .

Erytropoieesin säätely

Punasolujen tuotantoa eli erytropoieesiprosessien intensiteettiä säätelee negatiivinen takaisinkytkentäsilmukka , johon osallistuu erytropoietiinihormoni . Tämä järjestelmä säätelee itseään siten, että normaalissa, terveessä kehon tilassa uusien punasolujen tuotantonopeus luuytimessä vastaa suunnilleen "vanhuksen" tuhoutumisnopeutta (jo on muuttunut vanhuudesta ja siksi retikuloendoteliaalisen järjestelmän solut ja erityisesti pernan makrofagit vangitsevat ja tuhosivat ), eli hemoglobiinin ja punasolujen tasolle veressä pysyivät suunnilleen vakioina. Ja tämä taso ylläpidetään siten, että hemoglobiinin ja punasolujen määrä on riittävä varmistamaan kudosten (ja erityisesti maksan ja munuaisten) riittävän hapen saannin, mutta samaan aikaan tämä punasolujen määrä ei myöskään ole riittävä. liiallinen, mikä aiheuttaa liiallista "veren sakeutumista", sen viskositeetin lisääntymistä. , punasolujen agglutinaatiota ("liimaa") verenkierrossa, liiallista veren tilavuuden kasvua ja verenpaineen nousua , tromboosin kehittymistä , sydänkohtauksia tai aivohalvauksia . Erytropoietiinia erittyy maksassa ja munuaisissa vastauksena niiden kudosten happipitoisuuden vähenemiseen (eli maksan tai munuaiskudoksen hapensaannin heikkenemiseen riippumatta siitä, mistä se johtuu - anemia, munuaisten vasospasmi tai maksa, riittämätön happi ilmassa, keuhkosairaus tai sydän, verisuonet - sillä ei ole väliä, mekanismi toimii). Lisäksi kiertävä erytropoietiini sitoutuu verenkierrossa oleviin punasoluihin, joten alhainen punasolujen määrä veressä johtaa vapaan (erytrosyyteihin sitoutumattoman) erytropoietiinin määrän lisääntymiseen, mikä stimuloi luuytimen punasolujen tuotantoa ja niiden pitoisuuden lisääntyminen veressä. Tämän seurauksena maksan ja munuaisten hapen saanti paranee (koska veressä on enemmän punasoluja ja hemoglobiinia), niiden erytropoietiinin tuotanto vähenee ja vapaan (sitoutumattoman) erytropoietiinin määrä laskee lisääntyneen sitoutumisen seurauksena. punasolujen määrä. Siten järjestelmä estää punasolujen määrän liiallisen kasvun vasteena stimulaatiolle ja tämän liiallisen kasvun negatiivisia seurauksia ja tasapainottaa itsensä.

Lisäksi sekä erytropoietiinin tuotantoa munuaisissa ja maksassa että punasolujen tuotantoa luuytimessä säätelevät myös monet muut hormonit. Erityisesti stressihormoni kortisoli pystyy myös lisäämään erytropoietiinin tuotantoa munuaisissa ja maksassa ja stimuloimaan suoraan punasolujen kasvua luuytimessä. Tämän fysiologinen merkitys on siinä, että "taistele tai pakene" -tyyppisten stressireaktioiden toteuttamisessa on etua punasolujen lisääntyneestä tuotannosta ja kudosten (erityisesti lihasten, aivojen, sydänlihaksen) hapensyötön paranemisesta. Merkitys patologiassa on se, että lisämunuaiskuoren vajaatoiminnassa (Addisonin tauti) todetaan usein anemiaa ja hyperkortisoinnissa (Cushingin tauti) - usein liiallista erytrosytoosia.

Myös punasolujen tuotantoon vaikuttavat positiivisesti sukupuolihormonit , erityisesti miespuoliset (siten miesten hemoglobiinin ja punasolujen pitoisuus on korkeampi kuin naisilla), kilpirauhashormonit , somatotropiini , insuliini . Tämän fysiologinen merkitys on siinä, että lapsen tai nuoren organismin kasvun ja kypsymisen aikana yleisen kasvun rinnalla myös erytropoieesiprosessien intensiteetti lisääntyy. Patologian arvo on se, että useilla endokriinisillä puutteilla, esimerkiksi diabetes mellitus , kilpirauhasen vajaatoiminta , havaitaan usein kohtalaisen vaikeaa anemiaa, ja tiloissa, joihin liittyy hormonien liikatuotanto (esimerkiksi tyrotoksikoosi ), esiintyy joskus kohtalaista erytrosytoosia.

Viimeaikaiset tutkimukset osoittavat myös, että peptidihormoni hepsidiinillä voi olla tärkeä rooli hemoglobiinin tuotannon säätelyssä ja siten erytropoieesin säätelyssä. Maksa tuottaa hepsidiiniä, ja se säätelee kaikkia raudan aineenvaihdunnan osa-alueita - raudan imeytymisnopeutta maha-suolikanavassa , raudan vapautumisnopeutta retikuloendoteliaalijärjestelmän soluista, erityisesti luuytimen makrofageista , raudan tuotantonopeutta. proteiinien sitominen maksassa, raudan erittyminen munuaisten kautta. Ja koska erytrosyytit pystyvät tuottamaan hemoglobiinia, luuytimen makrofagien on toimitettava niille niistä vapautuvaa rautaa, hepsidiini säätelee siten myös hemoglobiinin muodostumisnopeutta. Hepsidiinitason säätelijä on maksan ja veren rautapitoisuus.

Erytropoietiinireseptorin tai JAK2-proteiinin toiminnan menetys hiiren soluissa aiheuttaa heikentynyttä erytropoieesia, jolloin punasolujen tuotanto hiiren alkiossa häiriintyy ja tämän myötä alkion normaali kasvu ja kehitys häiriintyvät. Kääntäen, jos negatiivinen takaisinkytkentämekanismi (sytokiinisignaalin vaimentajat) kytketään pois päältä ja erytropoietiinin tuotanto sallitaan rajoittamattomasti, tämä aiheuttaa hiirille gigantismin kehittymistä (epätavallisen suurten hiirten kehittyminen). Hepsidiinin ilmentymisen häiriöt suuntaan tai toiseen johtavat hiiriin, joilla on synnynnäinen vakava raudanpuuteanemia tai päinvastoin hemosideroosi (raudan varastointisairaus) [6] [7] .

Katso myös

• Anemia : tila, jolle on tunnusomaista epätavallisen alhainen toiminnallinen ( happea kuljettava ) hemoglobiinitaso veressä;
• Polycythemia vera : tila, jolle on ominaista epätavallisen korkea punasolujen ja hemoglobiinin määrä veressä.

Muistiinpanot

1. ↑ Le, Tao; Bhushan, Vikas; Vassan, Neil. (uuspr.) . - USA: The McGraw-Hill Companies, Inc., 2010. - S. 123. - ISBN 978-0-07-163340-6 .  
2. ↑ 1 2 3 Sherwood, L, Klansman, H, Yancey, P: Animal Physiology , Brooks/Cole, Cengage Learning, 2005
3. ↑ Palis  J. , Segel GB Erytropoieesin kehitysbiologia  // Blood Rev. : päiväkirja. - 1998. - Kesäkuu ( osa 12 , nro 2 ) . - s. 106-114 . - doi : 10.1016/S0268-960X(98)90022-4 . — PMID 9661799 .
4. ↑ Le, Tao; Bhushan, Vikas; Vassan, Neil. Ensiapu USMLE:lle Step 1: 2010 20th Anniversary  Edition . - USA: S&P Global , 2010. - S. 124. - ISBN 978-0-07-163340-6 .
5. ↑ Fysiologian oppikirja Dr. AK Jain uusintapainos 2006-2007 3. painos
6. ↑ Nicolas G., Bennoun M., Porteu A., Mativet S., Beaumont C., Grandchamp B., Sirito M., Sawadogo M., Kahn A., Vaulont S. Vaikea raudanpuuteanemia siirtogeenisillä hiirillä, jotka ilmentävät maksahepsidiiniä  (englanti)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United of America  : Journal. - 2002. - huhtikuu ( nide 99 , nro 7 ). - P. 4596-4601 . - doi : 10.1073/pnas.072632499 . — PMID 11930010 .
7. ↑ Michael Föller, Stephan M. Huber, Florian Lang. Punasolujen ohjelmoitu solukuolema  (neopr.)  // IUBMB Life. - 2008. - elokuu ( osa 60 , nro 10 ). - S. 661-668 . - doi : 10.1002/iub.106 . — PMID 18720418 .  (linkki ei saatavilla)

Linkit

• Mikroskooppinen hematologia
• Lisätietoja erytropoieesista

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri katalaani Britannica (verkossa) Britannica (verkossa)
Bibliografisissa luetteloissa	BNF : 122581768 J9U : 987007552890605171 LCCN : sh85044755