Czerwone krwinki (erytrocyty)
Struktura, funkcja i powiązane zaburzenia
Czerwone krwinki, zwane również erytrocytami, są najliczniejszym typem komórek we krwi. Inne główne składniki krwi to osocze, białe krwinki i płytki krwi. Podstawową funkcją czerwonych krwinek jest transport tlenu do komórek ciała i dostarczanie dwutlenku węgla do płuc.
Czerwona krwinka ma tak zwany dwuwklęsły kształt. Obie strony powierzchni komórki zakrzywiają się do wewnątrz jak wnętrze kuli. Ten kształt wspomaga zdolność czerwonych krwinek do manewrowania przez maleńkie naczynia krwionośne w celu dostarczania tlenu do narządów i tkanek.
Czerwone krwinki są również ważne w określaniu ludzkiej krwi. Grupa krwi jest określana przez obecność lub brak pewnych identyfikatorów na powierzchni czerwonych krwinek. Te identyfikatory, zwane również antygenami, pomagają organizmowi układ odpornościowy rozpoznać własny typ krwinek czerwonych.
Struktura krwinek czerwonych
Erytrocyty mają dużą powierzchnię wymiany gazowej i dużą elastyczność w poruszaniu się po naczyniach włosowatych. DAVID MCCARTHY / Getty Images
Czerwone krwinki mają unikalną strukturę. Ich elastyczny kształt dysku pomaga zwiększyć stosunek powierzchni do objętości tych niezwykle małych komórek. Umożliwia to łatwiejszą dyfuzję tlenu i dwutlenku węgla przez błonę plazmatyczną czerwonych krwinek. Czerwone krwinki zawierają ogromne ilości białko zwany hemoglobiną. Ta cząsteczka zawierająca żelazo wiąże tlen, gdy cząsteczki tlenu dostają się do naczyń krwionośnych w płucach. Hemoglobina odpowiada również za charakterystyczny czerwony kolor krwi.
W przeciwieństwie do innych komórek ciała dojrzałe czerwone krwinki nie zawierają jądra, mitochondriów ani rybosomów. Brak tych struktur komórkowych pozostawia miejsce dla setek milionów cząsteczek hemoglobiny znajdujących się w czerwonych krwinkach. Mutacja w genie hemoglobiny może skutkować rozwojem komórek w kształcie sierpa i prowadzić do anemii sierpowatej.
Produkcja krwinek czerwonych
Szpik kostny, skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM). Szpik kostny to miejsce, w którym odbywa się produkcja krwinek. STEVE GSCHMEISSNER / Getty Images
Czerwone krwinki pochodzą z komórek macierzystych w kolorze czerwonym szpik kostny. Produkcja nowych krwinek czerwonych, zwana również erytropoezą, jest wywoływana przez niski poziom tlenu we krwi. Niski poziom tlenu może wystąpić z różnych powodów, takich jak utrata krwi, przebywanie na dużej wysokości, wysiłek fizyczny, uszkodzenie szpiku kostnego i niski poziom hemoglobiny.
Kiedy nerki wykryją niski poziom tlenu, produkują i uwalniają hormon zwany erytropoetyną. Erytropoetyna stymuluje produkcję czerwonych krwinek przez czerwony szpik kostny. Gdy więcej czerwonych krwinek wchodzi do krążenia krwi, wzrasta poziom tlenu we krwi i tkankach. Kiedy nerki wyczuwają wzrost poziomu tlenu we krwi, spowalniają uwalnianie erytropoetyny. W rezultacie zmniejsza się produkcja czerwonych krwinek.
Czerwone krwinki krążą średnio przez około cztery miesiące. Dorośli mają około 25 bilionów czerwonych krwinek w obiegu w dowolnym momencie. Ze względu na brak jądra i innych organelli dorosłe krwinki czerwone nie mogą przechodzić mitozy w celu podziału lub generowania nowych struktur komórkowych. Kiedy stają się stare lub uszkodzone, znaczna większość czerwonych krwinek jest usuwana z krążenia przez śledzionę, wątrobę i węzły chłonne . Te narządy i tkanki zawierają białe krwinki zwane makrofagami, które pochłaniają i trawią uszkodzone lub umierające komórki krwi. Degradacja czerwonych krwinek i erytropoeza zwykle zachodzą w tym samym tempie, aby zapewnić homeostazę w krążeniu czerwonych krwinek.
Czerwone krwinki i wymiana gazowa
Pęcherzyki w ludzkim płucu. Czerwone krwinki przepływające przez pęcherzyki wychwytują tlen, który jest następnie przenoszony do innych części ciała. John Bavosi / Getty Images
Wymiana gazowa jest podstawową funkcją czerwonych krwinek. Proces, w którym organizmy wymieniają gazy między komórkami ciała a środowiskiem, nazywa się oddychaniem. Tlen i dwutlenek węgla są transportowane przez organizm za pośrednictwem układu sercowo-naczyniowego . Gdy serce krąży we krwi, uboga w tlen krew powracająca do serca jest pompowana do płuc. Tlen pozyskiwany jest w wyniku aktywności układu oddechowego.
W płucach tętnice płucne tworzą mniejsze naczynia krwionośne zwane tętniczkami. Tętnice kierują przepływ krwi do naczyń włosowatych otaczających pęcherzyki płucne. Pęcherzyki płucne to powierzchnie oddechowe płuc. Tlen dyfunduje przez cienki śródbłonek pęcherzyków do krwi w okolicznych naczyniach włosowatych. Cząsteczki hemoglobiny w czerwonych krwinkach uwalniają dwutlenek węgla pobrany z tkanek ciała i nasycają się tlenem. Dwutlenek węgla dyfunduje z krwi do pęcherzyków płucnych, gdzie jest wydalany przez wydech.
Bogata w tlen krew wraca do serca i jest pompowana do reszty ciała. Gdy krew dociera do tkanek ogólnoustrojowych, tlen dyfunduje z krwi do otaczających komórek. Dwutlenek węgla powstały w wyniku oddychania komórkowego dyfunduje z płynu śródmiąższowego otaczającego komórki ciała do krwi. Po dotarciu do krwi dwutlenek węgla jest wiązany przez hemoglobinę i powraca do serca w cyklu pracy serca.
Zaburzenia krwinek czerwonych
Ten obraz przedstawia zdrową czerwoną krwinkę (po lewej) i sierpowatą (po prawej). SCIEPRO / Getty Images
Chory szpik kostny może wytwarzać nieprawidłowe czerwone krwinki. Komórki te mogą mieć nieregularny rozmiar (zbyt duże lub zbyt małe) lub kształt (sierpowaty). Anemia to stan charakteryzujący się brakiem produkcji nowych lub zdrowych krwinek czerwonych. Oznacza to, że nie ma wystarczającej liczby funkcjonujących czerwonych krwinek, aby przenosić tlen do komórek ciała. W rezultacie osoby z anemią mogą odczuwać zmęczenie, zawroty głowy, duszność lub kołatanie serca. Przyczyny anemii obejmują nagłą lub przewlekłą utratę krwi, niewystarczającą produkcję czerwonych krwinek i zniszczenie czerwonych krwinek. Rodzaje anemii obejmują:
Metody leczenia niedokrwistości różnią się w zależności od stopnia zaawansowania i obejmują suplementy żelaza lub witamin, leki, transfuzję krwi lub przeszczep szpiku kostnego.