ERYTHROPOIESIS: ขั้นตอนและลักษณะการควบคุมสารกระตุ้น - ชีววิทยา - 2025

การสร้างเม็ดเลือดแดงเป็นกระบวนการที่เซลล์เม็ดเลือดแดงหรือเม็ดเลือดแดงที่จะเกิดขึ้น เซลล์เม็ดเลือดเหล่านี้ในมนุษย์มีอายุเฉลี่ย 4 เดือนและไม่สามารถสืบพันธุ์ได้เอง ด้วยเหตุนี้เม็ดเลือดแดงใหม่จึงต้องถูกสร้างขึ้นเพื่อทดแทนเม็ดเลือดแดงที่ตายหรือสูญเสียไปจากการตกเลือด

ในผู้ชายจำนวนเม็ดเลือดแดงอยู่ที่ประมาณ 54 ล้านต่อมิลลิลิตรในขณะที่ในผู้หญิงจะต่ำกว่าเล็กน้อย (48 ล้าน) สูญเสียเม็ดเลือดแดงประมาณ 10 ล้านครั้งต่อวันดังนั้นจึงต้องเปลี่ยนในปริมาณที่ใกล้เคียงกัน

เลือดของมนุษย์เม็ดเลือดแดงหรือเม็ดเลือดแดงและเซลล์เม็ดเลือดขาวสองเซลล์ ถ่ายและแก้ไขจาก: Viascos.

เม็ดเลือดแดงเกิดจากเม็ดเลือดแดงนิวเคลียสที่มีอยู่ในไขกระดูกสีแดงของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในขณะที่สัตว์มีกระดูกสันหลังอื่น ๆ ส่วนใหญ่ผลิตในไตและม้าม

เมื่อถึงวาระสุดท้ายพวกเขาก็แตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย จากนั้นเซลล์ที่เรียกว่ามาโครฟาจจะล้อมรอบพวกมัน แมคโครฟาจเหล่านี้มีอยู่ในตับไขกระดูกแดงและม้าม

เมื่อเม็ดเลือดแดงถูกทำลายเหล็กจะถูกนำกลับมาใช้อีกครั้งในขณะที่ฮีโมโกลบินที่เหลือจะถูกเปลี่ยนเป็นเม็ดสีน้ำดีที่เรียกว่าบิลิรูบิน

Erythropoiesis ถูกกระตุ้นโดยฮอร์โมนที่เรียกว่า erythropoietin แต่กระบวนการนี้ได้รับการควบคุมโดยปัจจัยต่างๆเช่นอุณหภูมิความดันออกซิเจนเป็นต้น

ขั้นตอนและลักษณะของพวกเขา

ในสิ่งมีชีวิตที่เป็นผู้ใหญ่เม็ดเลือดแดงเกิดขึ้นในบริเวณเฉพาะในไขกระดูกสีแดงที่เรียกว่าเกาะ erythroblastic สำหรับการสร้างเม็ดเลือดแดงต้องเกิดกระบวนการหลายอย่างตั้งแต่การเพิ่มจำนวนเซลล์ไปจนถึงการเจริญเติบโตของเซลล์เม็ดเลือดแดงผ่านขั้นตอนต่างๆของความแตกต่างของเซลล์

เมื่อเซลล์ผ่านการแบ่งแบบไมโทซิสขนาดและนิวเคลียสจะลดลงเช่นเดียวกับการควบแน่นของโครมาตินและการสร้างฮีโมโกลบิน นอกจากนี้พวกเขากำลังย้ายออกจากพื้นที่ต้นทาง

ในขั้นตอนสุดท้ายพวกมันจะสูญเสียนิวเคลียสและออร์แกเนลล์อื่น ๆ และจะเข้าสู่การไหลเวียนโดยอพยพผ่านรูขุมขนไซโตพลาสซึมของเซลล์บุผนังหลอดเลือด

ผู้เขียนบางคนแบ่งกระบวนการสร้างเม็ดเลือดแดงทั้งหมดออกเป็นสองขั้นตอนขั้นแรกของการเพิ่มจำนวนเซลล์และความแตกต่าง ในขณะที่คนอื่นแบ่งกระบวนการตามลักษณะเฉพาะของเซลล์ในแต่ละขั้นตอนเมื่อสังเกตเห็นรอยเปื้อนของไรท์ ขึ้นอยู่กับระยะหลังขั้นตอนของการสร้างเม็ดเลือดแดงคือ:

1-Bursting หน่วยสร้างอาณานิคม

เซลล์เหล่านี้เป็นเซลล์แรกที่ไวต่อ erythropoietin ผู้เขียนบางคนเรียกพวกมันว่า myeloid progenitors หรือ BFU-E สำหรับคำย่อในภาษาอังกฤษ พวกเขามีลักษณะโดยการแสดงแอนติเจนที่พื้นผิวเช่น CD34 รวมถึงการมีตัวรับ erythropoietin ในปริมาณต่ำ

เซลล์สร้างอาณานิคม 2-Erythroid

ย่อเป็นภาษาอังกฤษว่า CFU-E พวกมันสามารถผลิตเม็ดเลือดแดงขนาดเล็กได้ ลักษณะเฉพาะอีกประการหนึ่งของเซลล์เหล่านี้คือปริมาณของตัวรับ erythropoietin นั้นสูงกว่าในหน่วยที่สร้างอาณานิคมแบบระเบิด

3 Proerythroblasts

ถือเป็นระยะการเจริญเติบโตขั้นแรกของเม็ดเลือดแดง พวกเขามีลักษณะที่มีขนาดใหญ่ (14 ถึง 19 µm ตามที่ผู้เขียนบางคนกล่าวถึงผู้อื่นไม่เกิน 25 µm) นิวเคลียสมีลักษณะกลมและยังมีนิวคลีโอลิและโครมาตินมากมาย

ถือเป็นระยะการเจริญเติบโตขั้นแรกของเม็ดเลือดแดง พวกเขามีลักษณะที่มีขนาดใหญ่ (14 ถึง 19 µm ตามที่ผู้เขียนบางคนกล่าวถึงผู้อื่นไม่เกิน 25 µm) นิวเคลียสมีขนาดใหญ่กลมโดยโครมาตินจัดอยู่ในรูปของฟิลาเมนต์และ 2 หรือ 3 นิวคลีโอลิ

ในขั้นตอนนี้การดูดซึมเหล็กในพลาสมาจะเริ่มขึ้น พวกเขามีครึ่งชีวิต 20 ชั่วโมงเพื่อให้ผ่านไมโทซิสไปยังขั้นต่อไป

เม็ดเลือดแดง 4 Basophilic

เรียกอีกอย่างว่านอร์โมบลาสต์มีขนาดเล็กกว่าสารตั้งต้น เซลล์เหล่านี้ย้อมสีน้ำเงินด้วยการย้อมสีที่สำคัญนั่นคือพวกมันเป็นเบส นิวเคลียสถูกควบแน่นนิวคลีโอลีหายไปและมีไรโบโซมจำนวนมาก ในขั้นตอนนี้การสังเคราะห์ฮีโมโกลบินจะเริ่มขึ้น

ในตอนแรกพวกเขารู้จักกันในชื่อเม็ดเลือดแดง basophilic Type I และหลังจากแบ่ง mitotic แล้วพวกมันจะเปลี่ยนเป็น Type II ซึ่งยังคงเป็น basophils และนำเสนอการสังเคราะห์ฮีโมโกลบินได้มากขึ้น ระยะเวลาโดยประมาณของเซลล์ทั้งสองรวมกันคล้ายกับเซลล์เม็ดเลือดแดง

เฮโมโกลบิน. นำมาและแก้ไขจาก: Zephyris จาก Wikipedia ภาษาอังกฤษ

เม็ดเลือดแดง 5 polychromatophilic

เซลล์เหล่านี้เกิดจากการแบ่งตัวแบบไมโทติกของเม็ดเลือดแดงเบโซฟิลิกชนิด II และเป็นเซลล์สุดท้ายที่มีความสามารถในการแบ่งตัวโดยไมโทซิส มีขนาดตั้งแต่ 8 ถึง 12 µm และมีแกนที่โค้งมนและควบแน่น

ไซโทพลาสซึมของเซลล์เหล่านี้ย้อมสีตะกั่วเป็นสีเทาด้วยคราบของไรท์ มีความเข้มข้นของฮีโมโกลบินสูงและจำนวนไรโบโซมยังคงสูง

6-Orthochromatic erythroblasts

สีของเซลล์เหล่านี้เป็นสีชมพูหรือแดงเนื่องจากปริมาณฮีโมโกลบินที่มีอยู่ ขนาดของมันเล็กกว่าสารตั้งต้นเล็กน้อย (7 ถึง 10 µm) และมีนิวเคลียสขนาดเล็กซึ่งจะถูกขับออกโดย exocytosis เมื่อเซลล์โตเต็มที่

7 Reticulocytes

พวกมันเกิดขึ้นจากความแตกต่างของเม็ดเลือดแดงออร์โธโครมาติกสูญเสียออร์แกเนลล์และเติมเต็มไซโตพลาสซึมด้วยฮีโมโกลบิน พวกมันยังคงอยู่ในไขกระดูกสีแดงเป็นเวลาสองถึงสามวันจนกว่าพวกมันจะย้ายไปที่เลือดซึ่งพวกมันจะเติบโตเต็มที่

8 เม็ดเลือด

พวกมันเป็นองค์ประกอบที่เกิดขึ้นแล้วซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการสร้างเม็ดเลือดแดงและเกิดจากการเจริญเติบโตของเรติคูโลไซต์ พวกมันมีรูปร่างสองชั้นเนื่องจากไม่มีนิวเคลียสและปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์เม็ดเลือดแดงและโปรตีนสองชนิดที่เรียกว่าสเปกตรินและแอกติน

พวกมันเป็นเซลล์เม็ดเลือดที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดพวกมันถูกสร้างขึ้นจากเรติคูโลไซต์ ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมพวกมันมีรูปร่างสองชั้นเนื่องจากไม่มีนิวเคลียสและปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์เม็ดเลือดแดงและโปรตีนสองชนิดที่เรียกว่าสเปกตรินและแอกติน ในสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่น ๆ พวกมันจะกลมและกักเก็บนิวเคลียสไว้

กระบวนการ Erythropoiesis นำมาและแก้ไขจาก A.mikalauskas ใน Wikipedia ภาษาลิทัวเนีย

การควบคุมเม็ดเลือดแดง

แม้ว่า erythropoietin จะกระตุ้นการสร้างเม็ดเลือดแดงเพื่อเพิ่มความสามารถในการรับออกซิเจนของเลือด แต่ก็มีกลไกพื้นฐานหลายประการในการควบคุมการก่อตัวนี้ ได้แก่ :

ความดันออกซิเจน

ความเข้มข้นของออกซิเจนในเลือดควบคุมการสร้างเม็ดเลือดแดง เมื่อความเข้มข้นนี้ต่ำมากในการไหลเวียนของเลือดไปที่ไตการผลิตเม็ดเลือดแดงจะถูกกระตุ้น

ความเข้มข้นต่ำของเนื้อเยื่อ O2 นี้อาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากภาวะขาดออกซิเจนโลหิตจางภาวะไตขาดเลือดหรือเมื่อความสัมพันธ์ของฮีโมโกลบินต่อก๊าซนี้สูงกว่าปกติ

Miescher ในปีพ. ศ. 2436 เป็นคนแรกที่เสนอความสัมพันธ์ระหว่างการขาดออกซิเจนของเนื้อเยื่อและการสร้างเม็ดเลือดแดง อย่างไรก็ตามภาวะขาดออกซิเจนนี้ไม่ได้กระตุ้นให้ไขกระดูกสร้างเม็ดเลือดแดงโดยตรงตามที่ Miescher แนะนำ แต่จะกระตุ้นให้ไตผลิตฮอร์โมน erythropoietin

การผลิต Erythropoietin เนื่องจากการขาดออกซิเจนของเนื้อเยื่อนั้นได้รับการควบคุมทางพันธุกรรมและตัวรับที่ตรวจพบภาวะขาดออกซิเจนดังกล่าวจะพบในไต การผลิต Erythropoietin ก็เพิ่มขึ้นเช่นกันเนื่องจากความดันบางส่วนของออกซิเจนในเนื้อเยื่อลดลงตามการตกเลือด

เซลล์ที่สร้าง erythropoietin พบได้ในไตและตับ การเพิ่มขึ้นของการผลิตฮอร์โมนนี้ในช่วงโรคโลหิตจางเกิดจากการเพิ่มจำนวนของเซลล์ที่ผลิตฮอร์โมนนี้

ฮอร์โมนเพศชาย

ฮอร์โมนเพศชายควบคุมการสร้างเม็ดเลือดแดงโดยทางอ้อมโดยควบคุมระดับธาตุเหล็กในเลือด ฮอร์โมนนี้ทำหน้าที่โดยตรงกับการทำงานของโปรตีนไซโตพลาสซึมที่เรียกว่า BMP-Smad (bone morphogenetic protein-Smad สำหรับตัวย่อในภาษาอังกฤษ) ใน hepatocytes

เนื่องจากการกระทำของฮอร์โมนเพศชายการถอดความของ hepcidin จึงถูกระงับ เฮปซิดินนี้จะป้องกันการผ่านของเหล็กจากเซลล์ไปสู่พลาสมาจากมาโครฟาจที่รีไซเคิลเหล็กทำให้เหล็กในเลือดลดลงอย่างมาก

เมื่อเกิดภาวะ hypoferremia จะมีการยับยั้ง erythropoietin เนื่องจากจะไม่มีธาตุเหล็กในการสร้างเม็ดเลือดแดง

อุณหภูมิ

อุณหภูมิแสดงให้เห็นว่ามีผลต่อการสร้างเม็ดเลือดแดง การสัมผัสกับอุณหภูมิที่ต่ำมากทำให้เกิดความร้อนในเนื้อผ้า

สิ่งนี้จำเป็นต้องเพิ่มจำนวนเม็ดเลือดแดงเพื่อให้ออกซิเจนไปยังเนื้อเยื่อส่วนปลาย อย่างไรก็ตามยังไม่ชัดเจนว่ากฎระเบียบประเภทนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร

การควบคุม Paracrine

เห็นได้ชัดว่ามีการผลิต erythropoietin โดยเซลล์ประสาทของระบบประสาทส่วนกลางเพื่อป้องกันตัวเองจากความเสียหายจากการขาดเลือดและการตายของเซลล์ อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถพิสูจน์ได้

สารกระตุ้น Erythropoiesis

Erythropoiesis-stimulation agents (ESAs) เป็นตัวแทนที่รับผิดชอบในการกระตุ้นการสร้างเม็ดเลือดแดง Erythropoietin เป็นฮอร์โมนที่รับผิดชอบกระบวนการนี้ตามธรรมชาติ แต่ก็มีผลิตภัณฑ์สังเคราะห์ที่มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกัน

Erythropoietin เป็นฮอร์โมนที่สังเคราะห์ส่วนใหญ่ในไต ในช่วงแรกของการพัฒนาตับยังมีส่วนร่วมในการผลิต erythropoietin อย่างไรก็ตามเมื่อการพัฒนาดำเนินไปร่างกายส่วนหลังจะมีบทบาทน้อยลงในกระบวนการนี้

เม็ดเลือดแดงเริ่มกระจายตัวรับสำหรับ erythropoietin บนผิวพังผืด Erythropoietin กระตุ้นชุดของการส่งผ่านสัญญาณระหว่างเซลล์แบบเรียงซ้อนซึ่งเริ่มแรกผลิตการสังเคราะห์ฮีโมโกลบินและทำให้ reticulocytes ทำงานได้เร็วขึ้นและถูกปล่อยออกสู่การไหลเวียน

ESAs เทียม

ESAs เทียมแบ่งออกเป็นรุ่น (ที่หนึ่งถึงสาม) ขึ้นอยู่กับวันที่ที่สร้างและวางตลาด มีโครงสร้างและหน้าที่คล้ายกับ erythropoietin

ESAs รุ่นแรกเรียกว่า epoetin alpha, beta และ delta สองตัวแรกผลิตโดยการรวมตัวกันใหม่จากเซลล์สัตว์และมีครึ่งชีวิตประมาณ 8 ชั่วโมงในร่างกาย Epoetin delta สำหรับส่วนของมันถูกสังเคราะห์จากเซลล์ของมนุษย์

Darbepoetin alfa เป็น ESA รุ่นที่สองซึ่งผลิตจากเซลล์หนูแฮมสเตอร์ของจีนโดยใช้เทคโนโลยีที่เรียกว่า recombinant DNA มีครึ่งชีวิตมากกว่า ESAs รุ่นแรกถึงสามเท่า เช่นเดียวกับ epoetins นักกีฬาที่มีประสิทธิภาพสูงบางคนใช้ darbepoetin เป็นวิธีการยาสลบ

Continuous Erythropoetin Receptor Activator หรือ CERA สำหรับคำย่อในภาษาอังกฤษเป็นชื่อสามัญสำหรับ ESAs รุ่นที่สาม พวกเขาไม่ได้พยายามจำลองโครงสร้างและการทำงานของ erythropoietin แต่ทำหน้าที่โดยกระตุ้นตัวรับซึ่งจะเพิ่มผลกระทบ

ครึ่งชีวิตของมันคือหลายสัปดาห์แทนที่จะเป็นชั่วโมงเหมือนยาก่อนหน้านี้ อย่างไรก็ตามมีการใช้ในเชิงพาณิชย์ตั้งแต่ปี 2008 อย่างไรก็ตามการใช้อย่างผิดกฎหมายในกิจกรรมกีฬานั้นมีอายุย้อนกลับไปสองถึงสามปีก่อนที่จะมีการค้าตามกฎหมาย

erythropoiesis ไม่ได้ผล

การสร้างเม็ดเลือดแดงที่ไม่ได้ผลหรือไม่มีประสิทธิภาพเกิดขึ้นเมื่อเซลล์เม็ดเลือดแดงที่สร้างขึ้นมีข้อบกพร่องและมักจะถูกทำลายก่อนหรือไม่นานหลังจากออกจากไขกระดูก

การสร้างเม็ดเลือดแดงที่ไม่ได้ผลอาจเกิดจากข้อบกพร่องในการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิกกลุ่มฮีมหรือโกลบิน ข้อบกพร่องเหล่านี้ทำให้เกิดโรคโลหิตจางประเภทต่างๆ

ข้อบกพร่องในการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิก

ในกรณีนี้มีการขาดกรดโฟลิกและโคบาลามินการสังเคราะห์ดีเอ็นเอจะถูกยับยั้งในนิวเคลียสของเซลล์ก่อการสร้างเม็ดเลือดแดงเพื่อให้ไม่สามารถแบ่งตัวแบบไมโทติกได้ ในส่วนของไซโทพลาสซึมจะเพิ่มปริมาตร (macrocytosis) ซึ่งก่อให้เกิดเซลล์ขนาดใหญ่ที่เรียกว่า megaloblast

ในกรณีเหล่านี้ดอกไม้ทะเลที่เรียกว่า megaloblastic anemias มีต้นกำเนิดมาจากที่พบมากที่สุดคือโรคโลหิตจางที่เป็นอันตราย ในโรคนี้ไม่มีการดูดซึมวิตามินบี 12 ที่ลำไส้เล็ก

สาเหตุอื่น ๆ ของโรคโลหิตจางชนิด megaloblastic ได้แก่ โรคทางเดินอาหารการดูดซึม malabsorption การขาดกรดโฟลิกและเนื่องจากยาบางชนิด

อาการของโรคโลหิตจางประเภทนี้ ได้แก่ ความซีดผิดปกติหงุดหงิดเบื่ออาหารท้องเสียเดินลำบากหรือกล้ามเนื้ออ่อนแรง สามารถรักษาได้ด้วยการเสริมวิตามินหรือกรดโฟลิกทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสาเหตุ

ข้อบกพร่องในการสังเคราะห์กลุ่มฮีม

การสร้างเม็ดเลือดแดงที่ไม่มีประสิทธิภาพเนื่องจากการขาดการสังเคราะห์ธาตุเหล็กอาจทำให้เกิดโรคโลหิตจางได้สองประเภท microcytic anemia เนื่องจากการขาดธาตุเหล็กและโรคโลหิตจางจาก sideroblastic

Microcytic anemia เรียกว่ากลุ่มของ anemias ที่มีลักษณะของเม็ดเลือดแดงขนาดเล็กและซีดพวกมันอาจมีต้นกำเนิดที่แตกต่างกัน ได้แก่ ธาลัสซีเมียและเม็ดเลือดแดงที่ไม่ได้ผล

ในโรคโลหิตจาง sideroblastic ระดับธาตุเหล็กและเฮโมไซเดอรินสูงมาก Haemosiderin เป็นเม็ดสีเหลืองที่ได้จากฮีโมโกลบินและปรากฏขึ้นเมื่อระดับของโลหะสูงกว่าปกติ โรคโลหิตจางชนิดนี้ทำให้เกิดการตายของ basophils ในไขกระดูกแดงและไม่มีการสังเคราะห์ฮีโมโกลบิน

โรคโลหิตจางจากการขาดธาตุเหล็ก นำมาและเรียบเรียงจาก: Erhabor Osaro (รองศาสตราจารย์).

เรียกว่า sideroblastic anemia เนื่องจากเม็ดเลือดแดงพัฒนาผิดปกติเนื่องจากการสะสมของเหล็กในรูปของแกรนูลได้รับชื่อ sideroblasts โรคโลหิตจางจาก Sideroblastic อาจมีมา แต่กำเนิดหรืออาจเป็นเรื่องทุติยภูมิและมีสาเหตุที่แตกต่างกัน

ข้อบกพร่องในการสังเคราะห์โกลบิน

ในกรณีนี้จะเกิดโรคโลหิตจางชนิดเคียวและเบต้าธาลัสซีเมีย Sickle cell anemia เรียกอีกอย่างว่าโรคโลหิตจางชนิดเคียว เกิดจากการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่นำไปสู่การทดแทนกรดกลูตามิกสำหรับวาลีนในระหว่างการสังเคราะห์เบต้าโกลบิน

เนื่องจากการทดแทนนี้ความสัมพันธ์ของฮีโมโกลบินต่อออกซิเจนจะลดลงและมีการฝ่อของเม็ดเลือดแดงทำให้ได้รูปเคียวแทนที่จะเป็นรูปร่างของแผ่นดิสก์สองชั้นปกติ ผู้ป่วยที่เป็นโรคโลหิตจางชนิดเคียวมีความไวต่อการเกิด microinfarctions และ hemolysis

ธาลัสซีเมียเป็นโรคที่เกิดจากการเข้ารหัสทางพันธุกรรมของα-และβ-globins ที่ไม่เพียงพอซึ่งนำไปสู่การตายของเม็ดเลือดแดงในระยะเริ่มแรก มีการกลายพันธุ์ที่แตกต่างกันประมาณร้อยชนิดที่อาจทำให้เกิดโรคธาลัสซีเมียที่มีระดับความรุนแรงแตกต่างกันไป

อ้างอิง

1. Erithropoiesis บน Wikipedia สืบค้นจาก en.wikipedia.org.
2. JP Labbrozzi (2015). การผลิตเม็ดเลือดแดงจากเซลล์CD34 ^{+ ของ}เลือดจากสายสะดือ วิทยานิพนธ์ปริญญาเอก. มหาวิทยาลัยอิสระแห่งบาร์เซโลนา สเปน.
3. เอช. Parrales (2018). สรีรวิทยาของ erythropoiesis กู้คืนจาก cerebromedico.com.
4. โรคโลหิตจาง บน Wikipedia สืบค้นจาก en.wikipedia.org.
5. สารกระตุ้น Erithropoiesis บน Wikipedia สืบค้นจาก en.wikipedia.org.
6. erithropoiesis ที่ไม่ได้ผล บน Wikipedia สืบค้นจาก en.wikipedia.org.