Erytrocyty – morfologia, fizjologia, aspekt medyczny, badania, choroby
Krew jest tkanką nietypową, gdyż w odróżnieniu od innych jest płynna. Formalnie jest ona zaliczana do tkanek łącznych, choć od pozostałych tkanek łącznych znacznie się różni zarówno pod względem struktury, jak i wypełnianych funkcji. Krew zbudowana jest z krwinek (elementów morfotycznych) oraz płynu, w którym te krwinki pływają – osocza. Osocze stanowi w przybliżeniu połowę objętości krwi. Zaś wśród elementów morfotycznych wyróżnić można:
- erytrocyty (krwinki czerwone) – najliczniejsze komórki krwi
- leukocyty (krwinki białe)
- trombocyty (płytki krwi) – liczne drobne twory, które nie są komórkami, ale są niezbędne dla prawidłowego krzepnięcia krwi
Krwinki czerwone zawdzięczają swoją nazwę czerwonemu białku – hemoglobinie i są odpowiedzialne za czerwony kolor krwi.
Budowa erytrocytów
Biorąc pod uwagę budowę czerwonych krwinek, wydaje się dziwne, że twory te uważa się za komórki. Przystosowując się do wykonywania swojej podstawowej funkcji – przenoszenia tlenu, krwinki te utraciły większość organelli typowych dla normalnej komórki. Nie posiadają jądra komórkowego, mitochondriów, rybosomów i aparatu Golgiego. Brak tych struktur sprawia, że zużycie energii przez krwinkę jest niewielkie (a zatem nie zużywa ona niesionego przez siebie tlenu), a równocześnie łatwiej jej przeciskać się przez wąskie naczynia włosowate. Brak jądra powoduje, że kształt erytrocytu jest bardzo specyficzny: przypomina soczewkę wklęsłą z obydwu stron. Średnica tych krwinek jest rzędu 8 mikrometrów (milionowych części metra), natomiast szerokość wynosi od 2 (środek) do 2,5 (obrzeże) mikrometra. Są to więc struktury malutkie, jednak i tak muszą się one znacznie wyginać, aby przejść przez najwęższe naczynia włosowate. Z uwagi na średnicę erytrocyty dzieli się na:
- normocyty – mają typową średnicę, zwykle stanowią 75% populacji krwinek
- mikrocyty – średnica poniżej średniej
- makrocyty – średnica większa od typowej
Na powierzchni krwinek czerwonych znajdują się antygeny związane z układami grupowymi krwi, z których najważniejsze to układ AB0 oraz Rh (Rhesus). Przetaczanie krwi może odbywać się wyłącznie pomiędzy osobami o zgodnych antygenach. W przeciwnym razie może dojść do poważnych powikłań, włącznie z tzw. wstrząsem hemolitycznym. W przypadku braku zgodności, układ immunologiczny biorcy szybko niszczy obce krwinki, a skutkiem tego może być m. in. niewydolność nerek, wykrzepianie się krwi w naczyniach krwionośnych i skaza krwotoczna. Jest to rzecz jasna stan zagrażający życiu. Bardzo poważne następstwa może mieć również tzw. konflikt serologiczny pomiędzy matką a płodem. W tym przypadku ma miejsce niezgodność w obrębie układu Rh (dokładniej: matka jest Rh ujemna, a dziecko jest Rh+). Pierwsza ciąża w takim układzie jest bezpieczna, jednak druga lub trzecia jest związana z ryzykiem niedokrwistości hemolitycznej u dziecka.
Narodziny i śmierć erytrocytów
Krwinki czerwone powstają w czerwonym szpiku kostnym, w którym bytują hematopoetyczne komórki macierzyste. Te ostatnie to komórki macierzyste wspólne dla wszystkich rodzajów krwinek (łącznie z trombocytami). Ich potomstwo zaczyna dojrzewać wzdłuż kilku różnych linii rozwojowych, z których jedna (linia erytrocytarna) prowadzi do powstania krwinek czerwonych. Podczas specjalizowania się erytrocytów, w komórkach tych intensywnie produkowana jest hemoglobina, a pod koniec tego procesu z komórki usuwane jest jądro komórkowe. Równocześnie zanikają też mitochondria, czy rybosomy. We krwi pewien odsetek stanowią erytrocyty młodociane, nazywane retikulocytami. Mają one trochę większe rozmiary od dojrzałych erytrocytów i są w nich dostrzegalne pozostałości niektórych organelli.
Śledziona – cmentarz erytrocytów
Krwinki czerwone żyją w przybliżeniu 4 miesiące. Stare erytrocyty nie są tak elastyczne jak młode i dzięki temu są rozpoznawane przez komórki żerne śledziony (a ponadto wątroby), po czym wyłapywane z krążenia. Po pochłonięciu przez komórkę żerną, erytrocyt ulega rozpadowi, przy czym odzyskiwane jest z niego żelazo, przydatne do produkcji nowych erytrocytów. Po usunięciu żelaza z grupy hemowej (składnik hemoglobiny), grupa ta jest degradowana do żółtej substancji – bilirubiny. Bilirubina jest usuwana z organizmu przez wątrobę (trafia wraz z żółcią do treści jelita i stąd do mas kałowych). Ze względu na wielką ilość wytwarzanej w organizmie bilirubiny, jej sprawna eliminacja wymaga sprawnej wątroby. Gdy narząd ten jest chory (np. z powodu infekcji wirusem zapalenia wątroby) bilirubina może gromadzić się w tkankach, dając objawy żółtaczki.
Przenoszenia tlenu – życiowa misja erytrocytów
Swoistym dla krwinek czerwonych składnikiem jest białko hemoglobina, stanowiąca 30% ich masy. Każda hemoglobina składa się z czterech części – podjednostek. Podjednostki te to długie, skłębione łańcuchy aminokwasów, które stanowią część globinową nadmienionego białka. Oprócz części globinowej, w skład hemoglobiny wchodzą cztery grupy hemowe (jedna na każdą podjednostkę). Hem jest zbudowany ze skomplikowanego pierścienia porfirynowego, w centrum którego osadzony jest atom żelaza. To właśnie żelazo grupy hemowej jest elementem wiążącym cząsteczkę tlenu. Tak więc jedna hemoglobina może transportować maksymalnie cztery cząsteczki tlenu. Gdy krew przepływa przez płuca, hemoglobina wychwytuje tlen, przenikający z powietrza, wypełniającego pęcherzyki płucne. Co ciekawe, przyłączenie pierwszej cząsteczki O2 sprawia że opisywane białko nieco zmienia kształt i jeszcze łatwiej wiąże kolejne cząsteczki tlenu. Natleniona krew staje się jasnoczerwona i może transportować wspomniany gaz do różnych tkanek.
Znaczenie erytrocytów w przenoszeniu CO2
Krwinki czerwone odgrywają też ważną rolę w transporcie dwutlenku węgla, produktu tkankowej przemiany materii. W przybliżeniu 10% tego gazu wiąże się z cząsteczkami hemoglobiny (ale nie z żelazem tylko z grupami aminowymi aminokwasów) i wędruje do płuc jako karbaminohemoglobina. Pozostałe 90% jest przekształcane do kwasu węglowego (reakcja z cząsteczką wody) przez specjalny enzym – anhydrazę węglanową. Enzym ten znajduje się we wnętrzu krwinek czerwonych. W postaci kwasu węglowego, rozpuszczonego w osoczu, dwutlenek węgla dostaje się do płuc, gdzie zachodzi proces odwrotny – kwas węglowy rozpada się na wodę i CO2, po czym ten ostatni ulatuje do powietrza.
Erytrocyty – aspekt medyczny
U zdrowych ludzi liczba erytrocytów powinna mieścić się w następujących zakresach:
- kobiety: kobiety 3 500 000 – 5 200 000 /mm3
- mężczyźni: 3 900 000 – 5 700 000 /mm3
Ważnym parametrem związanym z krwinkami czerwonymi jest hematokryt, czyli wyrażona w procentach część objętości krwi zajmowana przez erytrocyty. Inny istotny wskaźnik to stężenie hemoglobiny. Parametry pomocnicze, rutynowo oznaczane przy zautomatyzowanych testach laboratoryjnych to: MCH (średnia zawartość hemoglobiny w erytrocycie), MCHC (średnie stężenie hemoglobiny w erytrocycie), MCV (średnia objętość krwinki czerwonej), RDW (rozpiętość rozkładu objętości erytrocytów), czy wreszcie RET (liczba retikulocytów). Dokładne zakresy wartości prawidłowych są zależne od laboratorium i muszą być zawsze podane na wydruku z wynikami.
Czym są spowodowane odstępstwa od normy?
Często nieprawidłowe parametry dotyczące erytrocytów są związane z niedokrwistością (anemią). W przebiegu anemii zwykle liczba erytrocytów jest obniżona, a często widoczne są zaburzenia w budowie tych krwinek. Najpowszechniejsza przyczyna anemii to niedobór żelaza, lub pewnych witamin (kwas foliowy, witamina B12). W pewnych okolicznościach liczba erytrocytów może wzrosnąć ponad normę. Dzieje się tak u osób przebywających w wysokich górach i w tym przypadku jest to zjawisko fizjologiczne. Gorzej gdy powodem jest choroba – czerwienica prawdziwa. Z budową i funkcją erytrocytów związane są także wrodzone, genetyczne defekty: niedokrwistość sierpowatokrwinkowa i talasemie.
