Eritropoieza

Eritropoieza (din grecescul „erythro”  - „roșu”, iar greacă „ poiesis  ” – „a face”) este una dintre varietățile procesului de hematopoieză (hematopoieza), în timpul căruia se formează globule roșii ( eritrocite ). Eritropoieza este stimulată de o scădere a livrării de oxigen către țesuturi , care este detectată de rinichi . Rinichii, ca răspuns la hipoxie sau ischemie tisulară , secretă hormonul eritropoietină , care stimulează eritropoieza [2] . Acest hormon stimulează proliferarea și diferențierea precursorilor de celule roșii din sânge, ducând astfel la accelerarea eritropoiezei în țesuturile hematopoietice și o creștere a eliberării eritrocitelor în sânge [2] . La păsări și mamifere (inclusiv oameni ), după naștere , hematopoieza - inclusiv eritropoieza - apare în măduva osoasă , care este singurul țesut hematopoietic normal după naștere [2] . La embrionii și fetușii timpurii , hematopoieza are loc în celulele mezodermice ale sacului vitelin . Începând cu luna a treia de sarcină, la om, hematopoieza (și în special eritropoieza) începe să apară în ficatul fetal și splina fetală [3] . Dupa luna a 7-a de sarcina, hematopoieza fetala apare predominant in maduva osoasa. Activitate fizică crescută (adică, cerere crescută de oxigen din țesut), precum și pierdere de sânge , fumatul (adică, scăderea livrării de oxigen către țesuturi din cauza expunerii cronice la monoxid de carbon), fiind în munți (adică, într-o zonă cu presiune parțială scăzută de oxigen), unele boli cardiovasculare (de exemplu, insuficiență cardiacă ) și boli pulmonare (de exemplu, boala bronho-obstructivă cronică), care duc la o livrare afectată de oxigen la țesuturi, pot contribui la creșterea eritropoiezei. Dimpotrivă, cu insuficiență renală cu producție afectată de eritropoietină, cu deficit de proteine , vitamina B12 sau acid folic , fier și alți nutrienți, cu infecții cronice , cu tumori maligne , cu o serie de intoxicații , cu o serie de boli de măduva osoasă (de exemplu, cum ar fi sindromul mielodisplazic sau leucemia ) - există o încălcare sau inhibare a eritropoiezei, ceea ce duce la o scădere a nivelului de hemoglobină și celule roșii din sânge  - la dezvoltarea anemiei [4] . La oamenii cu anumite boli și la unele specii de animale , în anumite circumstanțe, hematopoieza, inclusiv eritropoieza, poate apărea și în afara măduvei osoase , în ficat și/sau splină . Aceasta se numește hematopoieza extramedulară (extramedulară).

Măduva osoasă a aproape tuturor oaselor corpului uman este implicată în producția de celule sanguine (hematopoieza) până la aproximativ 5 ani. Oasele coapselor și picioarelor inferioare încetează să aducă o contribuție semnificativă la hematopoieza până la vârsta de aproximativ 25 de ani. Măduva osoasă, situată în oasele vertebrelor , sternului , bazinului și coastelor , precum și oasele craniului , continuă să contribuie la hematopoieza de-a lungul vieții unei persoane.

Diferențierea eritrocitelor

În procesul de maturare a eritrocitelor, o celulă germinativă a sângelui din măduva osoasă trece prin mai multe etape succesive de diviziune și maturare (diferențiere), și anume:

1. Hemangioblastul , celula stem primară - progenitoarea comună a celulelor endoteliale vasculare și a celulelor hematopoietice, se transformă în
2. Hemocitoblastul sau celula stem hematopoietică pluripotentă se dezvoltă în
3. CFU-GEMM , sau progenitor mieloid comun - o celulă hematopoietică multipotentă și apoi în
4. CFU-E , o celulă hematopoietică unipotentă implicată pe deplin liniei eritroide și apoi
5. pronormoblast , numit și proeritroblast sau rubriblast și apoi în
6. Bazofil sau normoblast precoce , numit și eritroblast sau prorubricită bazofil sau precoce, și apoi în
7. Normoblast/eritroblast policromatofil sau intermediar, sau rubricita și apoi în
8. Normoblast/eritroblast ortocromatic sau tardiv sau metarubricit. La sfârșitul acestei etape, celula scapă de nucleu înainte de a deveni
9. Reticulocit sau eritrocit „tânăr”.

După finalizarea etapei a 8-a, celulele rezultate - adică reticulocite - ies din măduva osoasă în fluxul sanguin general. Astfel, aproximativ 1% din globulele roșii circulante sunt reticulocite. După 1-2 zile în circulația sistemică, reticulocitele își desăvârșesc maturizarea și în cele din urmă devin eritrocite mature.

Toate aceste etape de dezvoltare sunt însoțite de modificări morfologice corespunzătoare în aspectul celulei atunci când sunt colorate conform lui Wright și privite la microscop optic, precum și anumite modificări biochimice și imunofenotipice.

În special, în procesul de maturare, un pronormoblast bazofil, o celulă mare cu un nucleu imens, având un volum mediu de 900 de femtolitri , se transformă într-un disc fără nucleu cu un volum de 10 ori mai mic - o medie de aproximativ 95 de femtolitri. În stadiul de reticulocite, celula a scăpat deja de nucleu, dar este încă capabilă să acumuleze și să producă hemoglobină suplimentară, deoarece are „echipamentul” pentru producerea de proteine ​​- ribozomi. Eritrocitele mature sunt lipsite nu numai de nucleu, ci și de ribozomi și, prin urmare, nu acumulează hemoglobină nouă, ci doar o transportă și o folosesc pe cea existentă pe durata vieții lor. Din același motiv, eritrocitele mature, spre deosebire de reticulocitele, nu au receptori de transferină de suprafață (adică nu mai sunt capabili să capteze și să absoarbă fierul suplimentar).

Esențial pentru maturarea globulelor roșii (eritrocite) este un aport adecvat de vitamina B12 (cobalamină) și acid folic , precum și vitamina B6 (piridoxină) și vitamina B2 (riboflavină), în special primele două. O deficiență a oricăruia dintre ele provoacă o încălcare a maturării eritrocitelor, care se manifestă clinic prin anemie (o scădere a conținutului de eritrocite și hemoglobină în sânge), macrocitoză (dimensiuni anormal de mari ale eritrocitelor), megaloblastoză a măduvei osoase. , sau, cu alte cuvinte, un tip megaloblastic de hematopoieză (dimensiuni anormal de mari ale proeritroblastelor și eritroblastelor , numite în acest caz, respectiv, promegaloblaste și megaloblaste) și reticulocitopenie (un număr anormal de scăzut de reticulocite în sânge). Mai mult, fiecare eritrocit individual nu este doar mai mare decât de obicei, dar și - compensator - conține de obicei mai multă hemoglobină decât în ​​mod normal. În acest caz, indicele de culoare al sângelui poate fi mai mult de unul ("anemie hipercromă") sau normal ("anemie normocromă"), dar eritrocitele în sine sunt formate mai puțin decât este necesar, deoarece vitamina B12 și acidul folic sunt critice pentru diviziunea celulelor progenitoare ale germenului eritrocitar. Aceasta se numește anemie megaloblastică.

Pentru sinteza hemoglobinei, celulele precursoare ale eritrocitelor necesită fier. Deficitul de fier determină o scădere atât a conținutului total de hemoglobină din sânge, cât și a conținutului acestuia în fiecare eritrocit individual (adică, spre deosebire de cazul anterior, hemoglobina în fiecare eritrocit individual nu este mai mare, ci mai mică decât normal), și poate, de asemenea, provoacă o scădere a dimensiunii eritrocitelor ("microcitoză, anemie microcitară). Sau dimensiunea eritrocitelor nu se schimbă, dar cantitatea de hemoglobină din ele este sub normă (anemie hipocromă „normocitară”, adică cu dimensiuni normale, dar eritrocite mai palide). De asemenea, poate exista o oarecare reducere (mai mică decât în ​​vitamina B12 sau deficit de acid folic) a numărului de celule roșii din sânge. Indicele de culoare al sângelui este fie normal și neschimbat („anemie normocromă”), fie redus („anemie hipocromă”). Și din nou, există un număr anormal de scăzut de reticulocite în sânge - reticulocitopenie.

După pierderea de sânge sau în timpul hipoxiei (de exemplu, la escaladarea munților sau la mutarea într-o zonă muntoasă sau la dezvoltarea unei boli pulmonare sau cardiovasculare cu hipoxie), sau la stimularea unui germen eritrocitar al măduvei osoase cu eritropoietină administrată exogen sau în faza de recuperare după chimioterapie sau la prescrierea la un pacient cu deficiență de B12, acid folic sau fier, medicamente care compensează aceste deficiențe, dimpotrivă, numărul de reticulocite din sânge crește temporar - se dezvoltă reticulocitoza, care este un semn de creștere. eritropoieza. În acest caz, reticulocitoza persistă până la compensarea anemiei (restabilirea nivelurilor normale de hemoglobină și eritrocite) și eliminarea cauzei anemiei.

Modificări ale caracteristicilor celulelor progenitoare ale eritrocitelor în timpul eritropoiezei

În procesul de maturare a celulelor germenului eritrocitar, numărul lor de caracteristici morfologice se modifică. În special:

1. Dimensiunea celulei este redusă;
2. Matricea citoplasmatică crește în număr;
3. Culoarea celulei se schimbă de la albastru (bazofilă) la roz, roz și apoi roșu din cauza scăderii conținutului de ARN și ADN din celulă și acumulării de hemoglobină ;
4. Dimensiunea nucleului celular scade, iar la sfârșitul maturizării, acesta nu numai că scade în dimensiune, dar devine și caracteristic „încrețit”, apoi este împins afară din celulă, care își pierde nucleul în stadiul de reticulocite;
5. În celulele imature ale seriei eritroide, nucleul conține cromatina deschisă, slab împachetat ; în procesul de maturare, cromatina devine din ce în ce mai dens împachetat, condensat [5] .

Reglarea eritropoiezei

Producția de celule roșii din sânge, adică intensitatea proceselor de eritropoieză, este reglată de o buclă de feedback negativ cu participarea hormonului eritropoietină . Acest sistem se autoreglează în așa fel încât, într-o stare normală, sănătoasă a corpului, rata producției de noi eritrocite de către măduva osoasă corespunde aproximativ cu rata de distrugere a „bătrânilor” (deformați deja de la bătrânețe și prin urmare, capturat și distrus de celulele sistemului reticuloendotelial și, în special , de macrofagele splinei ), adică la nivelul hemoglobinei și eritrocitele din sânge au rămas aproximativ constante. Și acest nivel este menținut în așa fel încât cantitatea de hemoglobină și eritrocite să fie suficientă pentru a asigura o aprovizionare adecvată a țesuturilor (și în special a ficatului și rinichilor) cu oxigen, dar, în același timp, să nu fie și acest număr de eritrocite. excesiv, provocând „îngroșarea sângelui” excesivă, creșterea vâscozității acestuia, aglutinarea („lipirea”) a globulelor roșii din sânge, creșterea excesivă a volumului sanguin și creșterea tensiunii arteriale , dezvoltarea trombozei , atacuri de cord sau accidente vasculare cerebrale . Eritropoietina este secretată în ficat și rinichi ca răspuns la un conținut redus de oxigen în țesuturile lor (adică la o deteriorare a alimentării cu oxigen a ficatului sau a țesutului renal, indiferent de ce este cauzată de - anemie, vasospasm al rinichilor). sau ficat, oxigen insuficient în aer, boli pulmonare sau inimă, vase de sânge - nu contează, mecanismul va funcționa). În plus, eritropoietina circulantă se leagă de eritrocitele circulante, astfel încât un număr scăzut de eritrocite în sânge duce la o creștere a cantității de eritropoietină liberă (nelegată la eritrocite), ceea ce duce la stimularea producției de eritrocite de către măduva osoasă și la o creștere a conținutului lor în sânge. Ca urmare, aportul de oxigen către ficat și rinichi se îmbunătățește (deoarece există mai multe celule roșii din sânge și hemoglobină în sânge), producția lor de eritropoietină scade, iar nivelul de eritropoietină liberă (nelegată) scade datorită legării unei creșteri. numărul de celule roșii din sânge. Astfel, sistemul previne o creștere excesivă a numărului de celule roșii din sânge ca răspuns la stimulare și consecințele negative ale acestei creșteri excesive, precum și auto-echilibre.

În plus, atât producția de eritropoietina de către rinichi și ficat, cât și producția de celule roșii din sânge de către măduva osoasă sunt, de asemenea, controlate de o serie de alți hormoni. În special, cortizolul , hormonul stresului, este capabil atât să mărească producția de eritropoietină de către rinichi și ficat, cât și să stimuleze direct creșterea eritrocitelor în măduva osoasă. Semnificația fiziologică a acestui lucru constă în faptul că, pentru implementarea răspunsurilor la stres de tipul „luptă sau fugă”, producția crescută de globule roșii și aprovizionarea îmbunătățită cu oxigen a țesuturilor (în special mușchi, creier, miocard) oferă un avantaj. Semnificația în patologie este aceea că, în cazul insuficienței cortexului suprarenal (boala Addison), se observă adesea anemia, iar cu hipercortizolism (boala Cushing) - adesea eritrocitoză excesivă.

De asemenea, producția de globule roșii este afectată pozitiv de hormonii sexuali , în special masculini (prin urmare, conținutul de hemoglobină și celule roșii din sânge la bărbați este mai mare decât la femei), hormonii tiroidieni , somatotropina , insulină . Semnificația fiziologică a acesteia constă în faptul că în perioada de creștere și maturizare a organismului unui copil sau adolescent, în paralel cu creșterea generală, crește și intensitatea proceselor de eritropoieză. Valoarea în patologie este aceea că, cu o serie de deficiențe endocrine, de exemplu, diabetul zaharat , hipotiroidismul , se observă adesea anemie moderat severă, iar în condițiile însoțite de hiperproducție de hormoni (de exemplu, tirotoxicoza ), uneori apare eritrocitoza moderată.

Studii recente arată, de asemenea, că hormonul peptidic hepcidina poate juca un rol important în reglarea producției de hemoglobină și, prin urmare, în reglarea eritropoiezei. Hepcidina este produsă de ficat și reglează toate aspectele metabolismului fierului - rata de absorbție a fierului în tractul gastrointestinal , rata de eliberare a fierului din celulele sistemului reticuloendotelial, în special macrofagele măduvei osoase , rata de producție a fierului. proteine ​​de legare de către ficat, excreția de fier prin rinichi. Și deoarece pentru ca eritrocitele să poată produce hemoglobină, macrofagele măduvei osoase trebuie să le furnizeze fierul eliberat din ele, hepcidina, prin urmare, reglează și rata de formare a hemoglobinei. Regulatorul pentru nivelul de hepcidină este conținutul de fier din ficat și din sânge.

Pierderea funcției receptorului de eritropoietină sau a proteinei JAK2 în celulele de șoarece determină afectarea eritropoiezei, astfel încât producția de celule roșii din sânge în embrionul de șoarece este perturbată și, împreună cu aceasta, creșterea și dezvoltarea normală a embrionului este perturbată. În schimb, dacă mecanismul de feedback negativ (supresorii de semnal al citokinelor) este dezactivat și producția de eritropoietină este permisă fără restricții, acest lucru determină șoarecii să dezvolte gigantism (dezvoltarea șoarecilor neobișnuit de mari). Tulburările în exprimarea hepcidinei într-o direcție sau alta duc la șoareci cu anemie severă congenitală cu deficit de fier sau, dimpotrivă, cu hemosideroză (boala de depozitare a fierului) [6] [7] .

Vezi și

• Anemie : o afecțiune caracterizată prin niveluri anormal de scăzute ale hemoglobinei funcționale (care transportă oxigenul ) în sânge;
• Policitemia vera : o afecțiune caracterizată prin niveluri anormal de ridicate de globule roșii și hemoglobină în sânge.

Note

1. ↑ Le, Tao; Bhushan, Vikas; Vassan, Neil. (neopr.) . - SUA: The McGraw-Hill Companies, Inc., 2010. - P. 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 Developmental biology of erythropoiesis  // Blood Rev. : jurnal. - 1998. - iunie ( vol. 12 , nr. 2 ). - P. 106-114 . - doi : 10.1016/S0268-960X(98)90022-4 . — PMID 9661799 .
4. ↑ Le, Tao; Bhushan, Vikas; Vassan, Neil. Primul ajutor pentru USMLE Pasul 1: Ediția a 20-a aniversare 2010  . - SUA: S&P Global , 2010. - P. 124. - ISBN 978-0-07-163340-6 .
5. ↑ Manual de fiziologie de Dr. AK Jain retipărire 2006—2007 ediția a 3-a
6. ↑ Nicolas G., Bennoun M., Porteu A., Mativet S., Beaumont C., Grandchamp B., Sirito M., Sawadogo M., Kahn A., Vaulont S. Severe iron deficiency anemia in transgenic mice expressing hepcidin hepatic  (engleză)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal. - 2002. - Aprilie ( vol. 99 , nr. 7 ). - P. 4596-4601 . - doi : 10.1073/pnas.072632499 . — PMID 11930010 .
7. ↑ Michael Föller, Stephan M. Huber, Florian Lang. Moartea celulară programată eritrocitară  (neopr.)  // IUBMB Life. - 2008. - august ( vol. 60 , nr. 10 ). - S. 661-668 . - doi : 10.1002/iub.106 . — PMID 18720418 .  (link indisponibil)

Link -uri

• Hematologie microscopică
• Mai multe informații despre eritropoieză

Dicționare și enciclopedii	Mare catalană Britannica (online) Britannica (online)
În cataloagele bibliografice	BNF : 122581768 J9U : 987007552890605171 LCCN : sh85044755