Eritrociti, eritropoeza i hemoglobin

Eritrocit kao nosač i regulator gasnog prenosa

Eritrociti omogućavaju prenos velikog dijela kiseonika vezivanjem za hemoglobin. Krv tako može nositi znatno više kiseonika nego kada bi on bio samo rastvoren u plazmi. Eritrocit istovremeno učestvuje u prenosu ugljen-dioksida i puferovanju vodonikovih jona. Njegova funkcija povezuje plućnu razmjenu, tkivni metabolizam i cirkulaciju, pa se količina eritrocita mora uskladiti sa potrebama i mogućnostima protoka.

Zreli eritrocit nema jedro ni mitohondrije. Njegov bikonkavni oblik povećava odnos površine i zapremine, a savitljiva membrana omogućava prolazak kroz uske dijelove mikrocirkulacije. Membranski proteini i unutrašnji skelet održavaju oblik uz potrebnu deformabilnost. Prisustvo hemoglobina i sposobnost ćelije da prolazi kroz kapilare zajednički određuju njenu transportnu vrijednost.

Hemoglobin i reverzibilno vezivanje

Hemoglobin sadrži globinske lance i hem, čije gvožđe može reverzibilno vezivati kiseonik. Vezivanje jednog molekula kiseonika mijenja sklonost preostalih mjesta vezivanju, što daje kooperativni odgovor. Pri višem parcijalnom pritisku u plućima vezivanje se podstiče, a pri nižem pritisku u tkivima oslobađanje postaje povoljnije. Kiseonik se tako prenosi zahvaljujući promjeni uslova, a ne trajnom zadržavanju na hemoglobinu.

Afinitet hemoglobina mijenjaju vodonikovi joni, ugljen-dioksid, temperatura i eritrocitni 2,3-bisfosfoglicerat. U aktivnom tkivu promjene povezane sa metabolizmom obično olakšavaju otpuštanje kiseonika. Povećan afinitet može olakšati vezivanje, ali istovremeno otežati predaju tkivu. Zato veći afinitet nije uvijek povoljniji ukupni transportni odgovor.

Metabolizam bez sopstvene potrošnje transportovanog kiseonika

Bez mitohondrija eritrocit dobija ATP glikolizom. ATP podržava jonske gradijente, membransku stabilnost i deformabilnost. Pentozofosfatni put daje NADPH potreban za zaštitu od oksidativnog oštećenja, uključujući održavanje redukovanog glutationa. Ovi putevi održavaju ćeliju sposobnom za transport čak iako ona nema većinu organela tipične metabolički aktivne ćelije.

U eritrocitu karboanhidraza ubrzava pretvaranje ugljen-dioksida i vode u oblike povezane sa bikarbonatom i vodonikovim jonima. Bikarbonat može preći u plazmu preko izmjenjivača hlorida i bikarbonata, dok hemoglobin doprinosi puferovanju. U plućima se proces funkcionalno usmjerava prema oslobađanju ugljen-dioksida. Eritrocit zato prenosi oba glavna respiratorna gasa različitim, međusobno povezanim mehanizmima.

Stvaranje i sazrijevanje

Eritropoeza nastaje iz krvotvornih matičnih i progenitorskih ćelija, pretežno u koštanoj srži odraslog čovjeka. Tokom sazrijevanja povećava se sadržaj hemoglobina, gubi se jedro i uklanjaju preostali ćelijski elementi. Retikulocit predstavlja prijelazni stadijum između ćelije koja još sadrži dio aparata sazrijevanja i zrelog eritrocita. Njegovo pojavljivanje u krvi povezano je sa izlazom novostvorenih ćelija iz srži.

Za stvaranje hemoglobina potrebno je raspoloživo gvožđe. Obnavljanje eritrocita zato mora biti povezano sa njegovom apsorpcijom, raspodjelom i ponovnim korištenjem nakon razgradnje starih ćelija. Ono se prenosi vezano za transferin i skladišti u odgovarajućim ćelijskim zalihama. Vitamini B12 i folat potrebni su za uredne procese sinteze nukleinskih kiselina i sazrijevanja prekursora. Nedostatak supstrata i nedostatak regulatornog signala mogu zato različitim putevima ograničiti povećanje eritrocitne mase.

Eritropoetin kao povratna sprega

Smanjena dostupnost kiseonika bubrežnom tkivu podstiče stvaranje eritropoetina, uz manji doprinos drugih izvora. Signalizacija osjetljiva na kiseonik uključuje hipoksijom inducibilne faktore i povećava ekspresiju odgovarajućih gena. Eritropoetin podržava preživljavanje i razvoj eritroidnih prekursora. Kada nova eritrocitna masa poboljša prenos kiseonika, početni podražaj za njen nastanak slabi.

Ovaj odgovor djeluje sporije od promjene pulsa ili raspodjele protoka. Njegova uspješnost zavisi od očuvane srži i dovoljne količine hranljivih sastojaka. Povećanje hematokrita istovremeno povećava dio krvi koji zauzimaju eritrociti i može povećati viskoznost. Više ćelija zato ne znači neograničeno bolju dostavu kiseonika, jer cirkulacijski otpor takođe utiče na protok.

Zapamti

Hemoglobin omogućava reverzibilni prenos kiseonika, a eritrocit podržava i prenos ugljen-dioksida. Eritropoetin usklađuje stvaranje sa dostupnošću kiseonika. Broj ćelija, sadržaj hemoglobina, deformabilnost i protok zajedno određuju funkcionalni ishod.