el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el en el el el el el el el el el el el el el en el el el el el el el en el el en el en el el el el el el el el el el el el el el el el el el en el el el el el el el el el el el el el el el el el el en el el el el en el el el el el el el el el el el el el ru el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el en el el el el el el el el el en el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el el en en en en en en en en en en en de en en es en en en en en en el en en ru en en en en en en el en en en el el el el el el el el el el el el el el el
Τα ερυθροκύτταρα ή ερυθρά αιμοσφαίρια είναι ο πιο πολυπληθής τύπος κυττάρου του αίματος (αιμοσφαίριο) και ο βασικός μηχανισμός που διαθέτουν τα σπονδυλωτά για τη μεταφορά οξυγόνου (O2) στους διάφορους ιστούς του οργανισμού μέσω της ροής του αίματος εντός του κυκλοφορικού συστήματος. Τα ερυθροκύτταρα δεσμεύουν οξυγόνο στους πνεύμονες ή τα βράγχια και το μεταφέρουν στους ιστούς καθώς "στριμώχνονται" ταξιδεύοντας διαμέσου ακόμα και των πιο μικρών αγγείων.
Ανθρώπινα ερυθροκύτταρα (διάμετρος 6-8 μm)
Το κυτταρόπλασμά τους είναι πλούσιο σε αιμοσφαιρίνη, μια πρωτεΐνη που περιέχει σίδηρο και από την οποία γίνεται η δέσμευση του οξυγόνου. Στην αιμοσφαιρίνη οφείλεται το ερυθρό χρώμα του αίματος.
Στον άνθρωπο, τα ώριμα ερυθρά αιμοσφαίρια είναι ελαστικοί, αμφίκοιλοι δίσκοι που έχουν απωλέσει τον πυρήνα και τα περισσότερα κυτταρικά οργανίδια. Κάθε δευτερόλεπτο παράγονται 2,4 εκατομμύρια (2,4 x 106) νέα ερυθροκύτταρα[1] από το μυελό των οστών που έχουν διάρκεια ζωής στην κυκλοφορία του αίματος 100-120 ημέρες προτού φαγοκυτταρωθούν-"ανακυκλωθούν" από μακροφάγα. Κάθε πλήρης κυκλοφορία ενός ερυθροκυττάρου εντός του κυκλοφορικού συστήματος (από το σημείο εκκίνησης μέχρι την επιστροφή σε αυτό) διαρκεί περίπου 20 δευτερόλεπτα.[2][3]
Τα ερυθρά αιμοσφαίρια αποτελούν περίπου το ένα τέταρτο (25%) του συνόλου των κυττάρων του ανθρώπινου σώματος.
4.1.1.1 Σημαντικοί Παράγοντες για την ερυθροποίηση
5 Ασθένειες και διαγνωστικά εργαλεία
Ο πρώτος που περιέγραψε τα ερυθροκύτταρα ήταν ο Ολλανδός βιολόγος Jan Swammerdam το 1658 όταν χρησιμοποίησε ένα απλό μικροσκόπιο της εποχής για να μελετήσει το αίμα βατράχου.[4] Μη γνωρίζοντας για τη δουλειά του συμπατριώτη του, ο Άντον φαν Λέβενχουκ (Anton van Leeuwenhoek) παρείχε άλλη μια πιο ακριβής μικροσκοπική περιγραφή των ερυθροκυττάρων το 1674, υπολογίζοντας μάλιστα κατά προσέγγιση το μέγεθός τους ως "25.000 φορές μικρότερο από τον μικρότερο κόκκο άμμου".
Το 1901, ο Καρλ Λαντστάϊνερ (Karl Landsteiner) δημοσίευσε την ανακάλυψη των τριών κύριων ομάδων αίματος A, B και C (την οποία αργότερα μετονόμασε σε Ο). Ο Λαντστάϊνερ περιέγραψε τις προβλέψιμες αντιδράσεις που παρατηρούνται όταν ορός αίματος αναμιγνύεται με ερυθροκύτταρα, διαπιστώνοντας έτσι συμβατούς και μη, συνδυασμούς των ομάδων αίματος. Ένα χρόνο μετά, οι Alfred von Decastello και Adriano Sturli, δύο συνάδελφοι του Landsteiner, περιέγραψαν και μια τέταρτη ομάδα αίματος, την AB.
Το 1959, με τη χρήση της κρυσταλλογραφίας με ακτίνες Χ, ο Max Perutz αποκάλυψε τη δομή του μορίου της αιμοσφαιρίνης, της πρωτεΐνης του ερυθροκυττάρου που δεσμεύει και μεταφέρει οξυγόνο.[5]
Τα ερυθροκύτταρα των σπονδυλωτών χαρακτηρίζονται από μεγάλη ποικιλία μεγεθών, ενώ υπάρχει και συσχέτιση μεγέθους ανάμεσα στο κύτταρο και τον πυρήνα του. Για παράδειγμα, τα ερυθροκύτταρα των θηλαστικών (που είναι απύρηνα), έχουν αντίστοιχα μικρότερο μέγεθος σε σχέση με τα ερυθροκύτταρα των υπόλοιπων σπονδυλωτών (όπως των πτηνών που είναι εμπύρηνα).[6]
Τα ερυθροκύτταρα περιέχουν κυρίως αιμοσφαιρίνη, μια σύμπλοκη μεταλλοπρωτεΐνη που περιέχει δακτυλίους αίμης των οποίων τα άτομα σιδήρου δεσμεύουν αντιστρεπτά μόρια οξυγόνου (O2) στους πνεύμονες και τα βράγχια για να τα απελευθερώσουν στη συνέχεια στους ιστούς. Το οξυγόνο διαχέεται ελεύθερα στο εσωτερικό του ερυθροκυττάρου διαμέσου της πλασματικής του μεμβράνης. Η αιμοφαιρίνη των ερυθροκυττάρων δεσμεύει στη συνέχεια μέρος του διοξειδίου του άνθρακα που παράγεται κατά την παραγωγή ενεργειας στους ιστούς και το απελευθερώνει στους πνεύμονες όπότε και ξεκινάει νέος κύκλος δέσμευσης οξυγόνου. Παρ'όλα αυτά το μεγαλύτερο μέρος του διοξειδίου του άνθρακα που παράγεται κατά την αερόβια αναπνοή στους ιστούς μεταφέρεται στον αιματοπνευμονικό φραγμό των πνευμόνων διαλυμένο στο πλάσμα του αίματος με τη μορφή διττανθρακικών ιόντων (HCO3-) . Η μυοσφαιρίνη, μια πρωτεΐνη συγγενική της αιμοσφαιρίνης, αποθηκεύει οξυγόνο προς χρήση από τα μυικά κύτταρα.[7]
Το χρώμα των ερυθροκυττάρων οφείλεται στους δακτύλιους αίμης της αιμοσφαιρίνης. Το χρώμα του απομονωμένου πλάσματος του αίματος είναι κίτρινο-υποκίτρινο, αλλά τα ερυθροκύτταρα αλλάζουν χρώμα ανάλογα με την κατάσταση της αιμοσφαιρίνης: όταν βρίσκεται δεσμευμένη με οξυγόνο η αιμοσφαιρίνη παρέχει ένα ανοιχτό κόκκινο χρώμα, ενώ όταν αποδεσμεύεται από το οξυγόνο δίνει χρώμα σκούρο κόκκινο, το οποίο εμφανίζεται κυανώδες μέσα από το τοίχωμα του αγγείου και το δέρμα. Η μέθοδος της οξυμετρίας παλμού εκμεταλλεύεται αυτήν την αλλαγή του χρωματος προκειμένου να μετρήσει τα επίπεδα κορεσμού με οξυγόνο του αρτηριακού αίματος χρησιμοποιώντας χρωματομετρικές τεχνικές.
Η απομόνωση πρωτεϊνών που μεταφέρουν οξυγόνο στο εσωτερικό εξειδικευμένων κυττάρων (αντί για τη διατήρησή τους με τη μορφή πρωτεϊνών διαλυμένων σε κάποιο βιολογικό υγρό) ήταν ένα σημαντικό βήμα στην εξέλιξη των σπονδυλωτών παρέχοντας τη δυνατότητα για μείωση του ιξώδους του αίματος, αύξηση της μεταφερόμενης ποσότητας οξυγόνου και καλύτερη διάχυση του οξυγόνου από το αίμα στους ιστούς. Το μέγεθος των ερυθροκυττάρων ανάμεσα στα διάφορα σπονδυλωτά ποικίλει. Το πλάτος των ερυθροκυττάρων είναι κατά μέσο όρο 25% μεγαλύτερο από τη διάμετρο των τριχοειδών αγγείων και έχει προταθεί ότι αυτό βελτιώνει τη μεταφορά οξυγόνου από τα ερυθροκύτταρα στους ιστούς.[8]
Τα μόνα σπονδυλωτά που δε διαθέτουν ερυθροκύτταρα είναι τα μέλη της οικογένειας ιχθύων Channichthyidae. Τα ψάρια αυτά ζουν σε ψυχρά νερά πλούσια σε οξυγόνο και επιτελούν την οξυγονομεταφορά μέσω ελεύθερης διάχυσης του οξυγόνου στο αίμα.[9] Κατά την οξυγονομεταφορά μέσω ελεύθερης διάχυσης προφανώς δεν απαιτείται αιμοσφαιρίνη, παρ'όλα αυτά η ανακάλυψη τμήματων των γονιδίων της αιμοσφαιρίνης στο γονιδίωμα αυτών των ψαριών υποδηλώνει ότι στο εξελικτικό παρελθόν τους η αιμοσφαιρίνη ήταν απαραίτητη.[10]
Τα ώριμα ερυθροκύτταρα των θηλαστικών είναι απύρηνα. κοινώς, δε διαθέτουν κυτταρικό πυρήνα. Αντίθετα, τα ερυθροκύτταρα των υπόλοιπων σπονδυλωτών είναι εμπύρηνα, με μόνες εξαιρέσεις σαλαμάνδρες του γένους Batrachoseps και ψάρια του γένους Maurolicus.[11][12]
Η διατμητική τάση που δέχονται τα ερυθροκύτταρα καθώς διέρχονται μέσα από συσταλμένα αγγεία, επάγει την απελευθέρωση ATP, το οποίο προκαλεί αγγειοδιαστολή επαναφέροντας έτσι τη ροή του αίματος σε φυσιολογικά επίπεδα.[13]
Όταν η αιμοσφαιρίνη τους δεν είναι οξυγονωμένη, τα ερυθροκύτταρα απελευθερώνουν S-νιτροζοθειόλες οι οποίες επίσης έχουν αγγειοδιασταλτική δράση,[14] πετυχαίνοντας έτσι την αιμάτωση οξυγονοστερημένων ιστών.
Επίσης, τα ερυθροκύτταρα μπορούν και συνθέτουν μονοξείδιο του αζώτου (ΝΟ) ενζυμικά, χρησιμοποιώντας ως υπόστρωμα το αμινοξύ L-αργινίνη, ακριβώς όπως και τα ενδοθηλιακά κύτταρα.[15] Έκθεση των ερυθροκυττάρων σε συνθήκες φυσιολογικής διατμητικής τάσης ενεργοποιεί το ένζυμο συνθάση του μονοξειδίου του αζώτου και οδηγεί σε απελευθέρωση μονοξειδίου του αζώτου,[16] συμβάλλοντας στη ρύθμιση του αγγειακού τόνου.
Τα ερυθροκύτταρα μπορούν επίσης να παράγουν υδρόθειο (H2S), άλλο ένα αγγειοδιασταλτικό αέριο. Έχει αναφερθεί ότι οι καρδιοπροστατευτικές ιδιότητες του σκόρδου οφείλονται και στη δράση των ερυθροκυττάρων, τα οποία μετατρέπουν τις θειούχες χημικές ουσίες του σκόρδου προς υδρόθειο.[17]
Τυπική μορφή των ερυθροκυττάρων των θηλαστικών: (a) από την επιφανειακή, άνω πλευρά, (b) από την πλάγια πλευρά (προφίλ), (c) σφαιρική μορφή που λαμβάνουν σε υποτονικό περιβάλλον (π.χ. απεσταγμένο νερό) προτού διαρραγούν, (d) με πολλαπλές προβολές που λαμβάνουν σε υπερτονικό περιβάλλον (π.χ. υδατικό διάλυμα πλούσιο σε άλας). Οι μορφές (c) και (d) υπό φυσιολογικές συνθήκες δεν απαντώνται στο σώμα.
Τα ερυθροκύτταρα των θηλαστικών διακρίνονται από τα ερυθροκύτταρα των υπολοίπων σπονδυλωτών από το γεγονός ότι στην ώριμη, λειτουργική τους μορφή είναι απύρηνα. Στα αρχικά στάδια της ερυθροποίησης είναι εμπύρηνα, όμως σε συγκεκριμένο στάδιο ωρίμανσης (κατά τη μετάβαση από το στάδιο του ορθοχρωματικού ερυθροβλάστη προς το στάδιο του δικτυοερυθροκυττάρου) αποβάλλουν τον κυτταρικό πυρήνα τους μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται αποπυρήνωση προκειμένου να αυξηθεί η χωρητικότητά τους για αιμοσφαιρίνη. Για τον ίδιο λόγο, τα ερυθροκύτταρα των θηλαστικών χάνουν και όλα τους τα κυτταρικά οργανίδια όπως τα μιτοχόνδρια, το σύμπλοκο Golgi και το ενδοπλασματικό δίκτυο.
Αντίστοιχα, λόγω της απουσίας πυρήνα και οργανιδίων, τα ώριμα ερυθροκύτταρα των θηλαστικών δεν περιέχουν DNA, ούτε RNA, δεν μπορούν να συνθέσουν πρωτεΐνες και έχουν περιορισμένες ικανότητες επιδιόρθωσης βλαβών που δύναται να υποστούν.[18] Όπως είναι λογικό, η έλλειψη DNA και RNA σημαίνει επίσης ότι τα ερυθροκύτταρα των θηλαστικών δεν μπορούν να αποτελέσουν στόχο κάποιου ιού καθότι δεν μπορούν να του παρέχουν τα μέσα ώστε να πολλαπλασιαστεί.
Τα ερυθροκύτταρα των θηλαστικών έχουν σχήμα αμφίκοιλου δίσκου, πιεσμένα στο κέντρο και με τοροειδή περιφέρεια. Το σχήμα αυτό βελτιστοποιεί τις ιδιότητες ροής του αιμάτος στα μεγάλα αγγεία, οδηγώντας σε μεγιστοποίηση της στρωτής ροής και σε ελαχιστοποίηση της διασποράς των αιμοπεταλίων, εμποδίζοντας έτσι την αθηρωματική δράση των τελευταίων.[19] Από την άλλη πλευρά, υπάρχουν και εξαιρέσεις ως προς το σχήμα των ερυθροκυττάρων όπως συμβαίνει στην τάξη των αρτιοδακτύλων (οπληφόρα ζώα με ζυγό αριθμό δακτύλων σε κάθε οπλή όπως για παράδειγμα τα βοοειδή και τα ελαφοειδή), των οποίων τα ερυθροκύτταρα εμφανίζουν ποικιλία μορφολογιών και διαφέρουν σημαντικά ως προς αυτό που θεωρείται φυσιολογικό για τα θηλαστικά. Συγκεκριμένα, απαντώνται μικρά και έντονα ωοειδή ερυθροκύτταρα στα λάμα και τις καμήλες (οικογένεια Camelidae), πολύ μικρά κύτταρα σε μέλη της οικογένειας Tragulidae και ερυθροκύτταρα με ατρακτοειδές, λογχοειδές, ημισεληνοειδής και ανώμαλα πολυγωνικό σχήμα στα ερυθρά ελάφια (Cervus elaphus) και τα γουαπίτι (Cervus canadensis) (και τα δυο μέλη της οικογένειας Cervidae).[6][20] Στο σύνολό τους, τα ερυθροκύτταρα των θηλαστικών διαθέτουν αξιοσημείωτες δυνατότητες παραμόρφωσης χάρις στις οποίες μπορούν να περνούν μέσα και από τα πιο μικρά τριχοειδή αγγεία, λαμβάνοντας εν τέλει σχήμα "πούρου" προκειμένου να απελευθερώσουν το φορτίο οξυγόνου που μεταφέρουν.[21]
Στα μεγάλα αγγεία, τα ερυθροκύτταρα μερικές φορές απαντώνται με τη μορφή συστοιχίας, γνωστής ως διάταξη rouleaux (ρουλώ) το ένα πίσω από το άλλο. Αυτό έχει παραηρηθεί να συμβαίνει σε περιπτώσεις φλεγμονής όπου οι συγκεντρώσεις ορισμένων πρωτεϊνών του ορού του αίματος εμφανίζονται αυξημένες.
Ο σπλήνας αποτελεί γενικώς μια δεξαμενή ερυθροκυττάρων για περιπτώσεις ανάγκης (π.χ. λόγω αιμορραγίας), αλλά αυτός του ο ρόλος είναι μικρότερης σημασίας στον άνθρωπο σε σχέση με ό,τι παρατηρείται σε πολλά ζώα. Για παράδειγμα, στο σκύλο και στο άλογο, κατά τη διάρκεια έντονης σωματικής άσκησης, ο σπλήνας διοχετεύει στο αίμα μεγάλες ποσότητες ερυθροκυττάρων αυξάνοντας έτσι την ικανότητα μεταφοράς οξυγόνου του οργανισμού.
Εικόνα κυττάρων του αίματος από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης. Από αριστερά προς τα δεξιά: ερυθροκύτταρο, αιμοπετάλιο και λευκοκύτταρο ανθρώπου.
Στα αριστερά, μια ανοιχτόχρωμη σταγόνα οξυγονωμένου αίματος, ενώ στα δεξιά, μια σκουρόχρωμη σταγόνα απο-οξυγονωμένου αίματος.
Κινούμενο σχέδιο της τυπικής διαδρομής που ακολουθεί το ερυθροκύτταρο στο κυκλοφορικό σύστημα (κάντε κλικ στην εικόνα). Παρουσιάζεται σε πραγματικό χρόνο (20 δευτερόλεπτα ανά κύκλο) και δείχνει την παραμόρφωση του ερυθροκυττάρου καθώς αλλάζει η διατομή του αγγείου μέσα από το οποίο διέρχεται, καθώς και την αλλαγή του χρώματός του αναλόγως το επίπεδο οξυγόνωσής του.
Ένα τυπικό ερυθροκύτταρο ανθρώπου έχει διάμετρο 6-8 μm (6-8 x 10-6 m), πάχος 2 µm και είναι μικρότερο από τα περισσότερα άλλα κύτταρα του ανθρώπινου σώματος. Ο όγκος του είναι περίπου 90 fl (90 x 10-15 l), η επιφάνεια του είναι περίπου 136 μm2 με την ελαστικότητά του να του επιτρέπει να φτάσει σε σφαιρικό σχήμα τον όγκο των 150 fL.
Οι ενήλικες διαθέτουν 20-30 τρισεκατομμύρια (20–30 × 1012) ερυθροκύτταρα σε κάθε χρονική στιγμή, τα οποία αποτελούν περίπου το ένα τέταρτο του συνολικού αριθμού κυττάρων στο σώμα. Οι γυναίκες τυπικά έχουν 4-5 εκατομμύρια ερυθροκύτταρα/μl αίματος, ενώ οι άνδρες 5-6 εκατομμύρια ερυθροκύτταρα/μl αίματος. Επιπρόσθετα, οι κάτοικοι περιοχών μεγάλου υψομέτρου έχουν φυσιολογικά μεγαλύτερο αριθμό ερυθροκυττάρων/μl αίματος προκειμένου να αντεπεξέλθουν στις συνθήκες μικρότερης ατμοσφαιρικής πίεσης. Συμπερασματικά, τα ερυθροκύτταρα είναι ο πιο πολυπληθής πληθυσμός κυττάρων του αίματος, καθώς υπάρχουν αντίστοιχα μόλις 4.000-11.000 λευκοκύτταρα/μl αίματος και 150.000-400.000 αιμοπετάλια/μl αίματος.
Τα ανθρώπινα ερυθροκύτταρα χρειάζονται κατά μέσο όρο περίπου 20 δευτερόλεπτα προκειμένου να ολοκληρώσουν έναν πλήρη κύκλο στο κυκλοφορικό σύστημα.[2][3][22]
Το ερυθρό χρώμα του αίματος οφείλεται στις φασματικές ιδιότητες του ιόντος σιδήρου του δακτυλίου της αίμης της αιμοσφαιρίνης. Κάθε ερυθροκύτταρο περιέχει περίπου 270 εκατομμύρια μόρια αιμοσφαιρίνης, το κάθε ένα εκ των οποίων φέρει 4 δακτυλίους αίμης. Η αιμοσφαιρίνη αποτελεί περίπου το ένα τρίτο του όγκου του ερυθροκυττάρου και είναι υπεύθυνη για τη μεταφορά του 98% του οξυγόνου που χρειάζεται ο οργανισμός (το υπόλοιπο 2% βρίσκεται διαλυμένο στο πλάσμα του αίματος). Τα ερυθροκύτταρα του αίματος ενός μέσου ενήλικα άνδρα συλλογικά περιέχουν 2,5g σιδήρου, ήτοι περίπου το 65% του συνολικού σιδήρου που υπάρχει στο ανθρώπινο σώμα.[23][24]
Τα ανθρώπινα ερυθροκύτταρα παράγονται μέσω της διαδικασίας της ερυθροποίησης. Από το στάδιο των καθορισμένων βλαστικών κυττάρων (committed stem cells) έως το στάδιο των ώριμων ερυθροκυττάρων μεσολαβούν περίπου 7 ημέρες. Εν συνεχεία, τα ώριμα ερυθροκύτταρα κυκλοφορούν στο σώμα για 100-120 ημέρες και κατόπιν όντας πλέον γερασμένα απομακρύνονται από την κυκλοφορία μέσω φαγοκύτωσης από μακροφάγα.
Η ερυθροποίηση είναι η αναπτυξιακή διαδικασία του οργανισμού που οδηγεί στην παραγωγή νέων ερυθροκυττάρων και η οποία διαρκεί περίπου 7 ημέρες. Πραγματοποιείται στο μυελό των οστών και σε έναν υγιή ενήλικα οδηγεί στην παραγωγή 2 εκατομμυρίων ερυθροκυττάρων/δευτερόλεπτο. Η όλη διαδικασία επάγεται από την ορμόνη ερυθροποιητίνη που παράγεται από τα νεφρά και σε μικρή ποσότητα (περίπου 10%) στο ήπαρ. Η ερυθροποιητίνη δρα στο μυελό των οστών για να διεγείρει τον πολλαπλασιασμό προγονικών ερυθροκυττάρων και τη διαφοροποιησή τους σε ώριμα ερυθροκύτταρα. Ο ρυθμός έκκρισης της ερυθροποιητίνης μπορεί να αυξηθεί σημαντικά πάνω από τις βασικές τιμές, και ερέθισμα για κάτι τέτοιο αποτελεί η μειωμένη μεταφορά οξυγόνου στους νεφρούς. Ως αποτέλεσμα της αύξησης στην έκκριση ερυθροποιητίνης, αυξάνουν επίσης η συγκέντρωση ερυθροποιητίνης στο πλάσμα, η παραγωγή ερυθροκυττάρων, καθώς και η ικανότητα του αίματος να μεταφέρει οξυγόνο. Συνεπώς, η μεταφορά οξυγόνου στους ιστούς επανέρχεται σε φυσιολογικά επίπεδα. Η τεστοστερόνη, η ορμόνη του αρσενικού φύλου, αποτελεί επίσης ερέθισμα για την απελευθέρωση ερυθροποιητίνης. Αυτό μπορεί να εξηγήσει, τουλάχιστον εν μέρει, την υψηλότερη συγκέντρωση αιμοσφαιρίνης στους άνδρες παρά στις γυναίκες. Στα έμβρυα, η κύρια θέση παραγωγής ερυθροκυττάρων είναι το ήπαρ.
Σημαντικοί Παράγοντες για την ερυθροποίησηΕπεξεργασία
Απαραίτητος για τη σύνθεση αιμοσφαιρίνης είναι ο σίδηρος. Πηγές σιδήρου για τον ανθρώπινο οργανισμό ειναι η αιμόλυση των ερυθρών αιμοσφαιρίων του και η τροφή. Από την τροφή πέρνουμε το Fe (σίδηρο) ως Fe3+ (δηλαδή στη τρισθενή του μορφή) και η αναγωγή του σε Fe2+ γίνεται με τη βοήθεια του υδροχλωρικού οξέος του γαστρικού υγρού.
Στην ερυθροποίηση σημαντικό ρόλο επίσης παίζει η βιταμίνη Β12. Η Β12 δεν είναι δυνατόν να συντεθεί στον ανθρώπινο οργανισμό για αυτό πρέπει να λαμβάνεται από τη τροφή. Οι ανάγκες μας σε Β12 είναι 5μg ημερισίως.
Το γηρασμένο ερυθροκύτταρο υφίσταται τροποποιήσεις στην πλασματική του μεμβράνη που το καθιστούν πιο ευάλωτο σε αναγνώριση από τα μακροφάγα με συνέπεια τη φαγοκύτωσή του στο δικτυοενδοθηλιακό σύστημα, στο σπλήνα, στο ήπαρ και στο μυελό των οστών. Η διαδικασία αυτή ονομάζεται ερυθρόπτωση και υπό φυσιολογικές συνθήκες βρίσκεται σε ισορροπία με την ερυθροποίηση οδηγώντας σε απομάκρυνση τόσων γηρασμένων ερυθροκυττάρων όσα είναι και τα νέα ερυθροκύτταρα που παράγονται, δηλαδή περίπου 2 εκατομμύρια/δευτερόλεπτο. Η ερυθρόπτωση αυξάνεται σε διάφορες παθολογικές καταστάσεις όπως η σηψαιμία, το αιμολυτικό ουραιμικό σύνδρομο, η ελονοσία, η δρεπανοκυτταρική αναιμία, η β-θαλασσαιμία, ο κυαμισμός, η σιδηροπενία και η νόσος του Γουίλσον. Η ερυθρόπτωση μπορεί να προκληθεί λόγω ωσμωτικού σοκ, οξειδωτικού στρες, εξάντλησης των αποθεμάτων ενέργειας, καθώς και από πλήθος ενδογενών μηνύτορων και ξενοβιοτικών. Παράλληλα, υπερβολικά επίπεδα ερυθρόπτωσης παρατηρούνται σε ερυθροκύτταρα που δεν διαθέτουν την cGMP-εξαρτώμενη πρωτεϊνική κινάση Ι ή την AMP-ενεργοποιούμενη πρωτεϊνική κινάση, γνωστή ως AMPK. Στους αναστολείς της ερυθρόπτωσης περιλαμβάνονται η ερυθροποιητίνη, το μονοξείδιο του αζώτου, οι κατεχολαμίνες και η υψηλή συγκέντρωση ουρίας.
Πολλά από τα προϊόντα της διάσπασης των γηρασμένων ερυθροκυττάρων ανακυκλώνονται στον οργανισμό. Ο δακτύλιος αίμης διασπάται προς Fe3+ και χολοπρασίνη. Η τελευταία στη συνέχεια ανάγεται προς χολερυθρίνη, που απελευθερώνεται στο πλάσμα του αίματος και, δεσμευμένη στην αλβουμίνη κατευθύνεται στο ήπαρ. Ο σίδηρος επίσης απελευθερώνεται στο πλάσμα του αίματος και εμφανίζεται συνδεδεμένος στην πρωτεϊνη μεταφορέα του, την τρανσφερρίνη. Η συντριπτική πλειοψηφία των γηρασμένων ερυθροκυττάρων απομακρύνεται από την κυκλοφορία κατά αυτόν τον τρόπο προτού αυτά υποστούν αιμόλυση. Η αιμοσφαιρίνη που προήλθε από αιμόλυση είναι δεσμευμένη σε μια πρωτεΐνη του πλάσματος που ονομάζεται απτοσφαιρίνη.[25]
Η πλασματική μεμβράνη του ερυθροκυττάρου παίζει σπουδαίο ρόλο στη ρύθμιση της ελαστικότητάς του και στην ικανότητά του να συνδέεται και να αλληπεπιδρά με άλλα κύτταρα. Οι λειτουργίες αυτές της πλασματικής μεμβράνης καθορίζονται σε μεγάλο βαθμό από τη σύστασή της. Η πλασματική μεμβράνη του ερυθροκυττάρου αποτελείται από τρεις χαρακτηριστικές περιοχές, τον πλούσιο σε υδατάνθρακες γλυκοκάλυκα εξωτερικά, ενδιάμεσα τη λιπιδική διπλοστοιβάδα που πέρα από τα φωσφολιπίδια φέρει και πλήθος διαμεμβρανικών πρωτεϊνών και τον μεμβρανικό σκελετό, ένα δομικό δίκτυο πρωτεϊνών εσωτερικά.
Τα πιο κοινά λιπίδια της πλσματικής μεμβρανης του ερυθροκυττάρου, απεικονισμένα ανάλογα με το τμήμα (εσωτερικό ή εξωτερικό) της λιπιδικής διπλοστοιβάδας στην οποία απαντώνται. Προς αποφυγήν παρανόησης οι πραγματικές αναλογίες εμφάνισής τους σε κάθε τμήμα της διπλοστοιβάδας δεν είναι 1:1 μεταξύ τους.
Η πλασματική μεμβράνη του ανθρώπινου ερυθροκυττάρου αποτελείται κυρίως από μια λιπιδική διπλοστοιβάδα, όπως συμβαίνει στις πλασματικές μεμβράνες πρακτικά όλων των ανθρώπινων κυττάρων. Η λιπιδική διπλοστοιβάδα αποτελείται από χοληστερόλη και φωσφολιπίδια σε παρόμοια αναλογία κατά βάρος. Η λιπιδική σύσταση είναι σημαντική διότι καθορίζει τη διαπερατότητα και τη ρευστότητα της πλασματικής μεμβράνης. Επιπρόσθετα, η λειτουργία πολλών μεμβρανικών πρωτεϊνών επηρεάζεται από τις αλληλεπιδράσεις τους με τα λιπίδια της διπλοστοιβάδας.
Σε αντίθεση με τη χοληστερόλη που βρίσκεται σε παρόμοιες ποσότητες τόσο στην εξωτερική όσο και στην εσωτερική στοιβάδα της διπλοστοιβάδας, τα πέντε (5) κύρια φωσφολιπίδιά της είναι ασύμμετρα κατανεμημένα σε αυτήν.
Φωσφορική ινοσιτόλη (PI) (σε μικρές ποσότητες).
Η ασύμμετρη κατανομή των διάφορων φωσφολιπιδίων συντηρείται τόσο από μηχανισμούς που απαιτούν ενέργεια, όσο και από μηχανισμούς που γίνονται παθητικά. Πιο συγκεκριμένα, πρωτεΐνες που ονομαζονται φλιππάσες (flippases) μεταφέρουν με κατανάλωση ενέργειας φωσφολιπίδια από την εξωτερική στην εσωτερική στοιβάδα, ενώ πρωτεΐνες που ονομάζονται φλοππάσες (floppases) επιτελούν, επίσης με κατανάλωση ενέργειας, την αντίθετη διαδικασία, δηλαδή τη μεταφορά φωσφολιπιδίων από την εσωτερική στην εξωτερική πλευρά της διπλοστοιβάδας. Επιπρόσθετα, λιγότερα μελετημένες πρωτεΐνες γνωστές ως σκραμπλάσες (scramblases) έχει βρεθεί ότι μετακινούν φωσφολιπίδια παθητικά κατά μήκος της συγκέντρωσής των τελευταίων (με βάση τη διαβάθμιση συγκεντρώσεων).
Η διατήρηση αυτής της ασύμμετρης κατανομής φωσφολιπιδίων στη διπλοστοιβάδα της πλασματικής μεμβράνης είναι καίριας σημασίας για την ακεραιότητα και λειτουργία του ερυθροκυττάρου για διάφορους λόγους:
Τα μακροφάγα αναγνωρίζουν και φαγοκυτταρώνουν κύτταρα που διαθέτουν εκτεθειμμένα μόρια φωσφατιδυλοσερίνης στην εξωτερική μεμβρανική στοιβάδα (γνωστό και ως σήμα "eat me" - "φάε με"). Κατά συνέπεια, η διατήρηση των μορίων φωσφατιδυλοσερίνης στην εσωτερική στοιβάδα και άρα προς το εσωτερικό του κυττάρου είναι ζωτικής σημασίας προκειμένου το ερυθροκύτταρο να επιβιώνει των συχνών του επαφών με τα μακροφάγα στο δικτυοενδοθηλιακό σύστημα και ιδίως στο σπλήνα.
Η πρόωρη καταστροφή ερυθροκυττάρων ασθενών με μεσογειακή αναιμία, καθώς και ασθενών με δρεπανοκυτταρική αναιμία έχει συνδεθεί με τη διαταραχή του μηχανισμού κατανομής των φωσφολιπιδίων στην πλασματική μεμβράνη οδηγώντας σε εξωτερίκευση μορίων φωσφατιδυλοσερίνης και αναγνώριση-καταστροφή τους από τα μακροφάγα.
Εξωτερίκευση της φωσφατιδυλοσερίνης δύναται να ενισχύσει την προσκόλληση των ερυθροκυττάρων στα ενδοθηλιακά κύτταρα των αγγείων, περιορίζοντας τόσο τις δυνατότητες μετακίνησης των ερυθροκυττάρων, όσο και τη χωρητικότητα των αγγείων.
Τόσο η φωσφατυδιλοσερίνη όσο και η 4,5 διφωσφορική φωσφατιδυλοινοσιτόλη (PIP2) παίζουν ρόλο στη ρύθμιση των μηχανικών ιδιοτήτων της πλασματικής μεμβράνης μέσω των αλληλεπιδράσεών τους με σκελετικές πρωτεΐνες όπως η σπεκτρίνη και η πρωτεΐνη ζώνης 4.1R (band 4.1R). Μελέτες έδειξαν ότι σύνδεση της σπεκτρίνης με τη φωσφατιδυλοσερίνη ενισχύει τη μηχανική σταθερότητα της πλασματικής μεμβράνης. Η PIP2 ενισχύει τη σύνδεση της πρωτεΐνης ζώνης 4.1R στην πρωτεΐνη γλυκοφορίνη C, αλλά παράλληλα μειώνει την αλληλεπίδραση της ίδιας πρωτεΐνης στην πρωτεΐνη ζώνης 3 (band 3) και κατ'αυτόν τον τρόπο δύναται να επηρεάζει τη σύνδεση της μεμβρανικής διπλοστοιβάδας με τον υποκείμενο πρωτεϊνικό μεμβρανικό σκελετό.
Σχετικά πρόσφατα περιγράφηκαν ειδικές δομές στην πλασματική μεμβράνη του ερυθροκυτττάρου, γνωστές ως λιπιδικές σχεδίες (lipid rafts). Αυτές είναι περιοχές πλούσιες σε χοληστερόλη και σφιγγολιπίδια που σχετίζονται με συγκεκριμένες πρωτεΐνες όπως οι φλοτιλλίνες (flotillins), οι στοματίνες (stomatins), οι G-πρωτεΐνες και οι β-αδρενεργικοί υποδοχείς. Λιπιδικές σχεδίες που έχει δειχθεί να παίζουν ρόλο στη μεταγωγή σήματος σε μη ερυθροειδή κύτταρα, έχουν δειχθεί να παίζουν ρόλο και σε ερυθροειδή κύτταρα όπου συμμετέχουν στη μεταγωγή σήματος από τους β-αδρενεργικούς υποδοχείς και στην αύξηση των επιπέδων κυκλικού AMP (cAMP), ρυθμίζοντας έτσι την είσοδο των παράσιτων της ελονοσίας στα υγιή ερυθροκύτταρα.[26][27]
Ανάλυση μεμβρανικών πρωτεϊνών του ερυθροκυττάρου με τη μέθοδο SDS-PAGE και χρώση τους με νιτρικό άργυρο (χρώση silver stain). Η πρωτεΐνη anion transporter είναι η πρωτεΐνη ζώνης 3 (band 3).[28]
Οι πρωτεΐνες του μεμβρανικού σκελετού είναι υπεύθυνες για την ελαστικότητα και τις αξιόλογες δυνατότητες παραμόρφωσης των ερυθροκυττάρων που τους επιτρέπουν να περνούν μέσα από τριχοειδή αγγεία των οποίων η διάμετρος είναι η μισή από τη δική τους (διάμετρος ερυθροκυττάρου ανθρώπου 6-8 μm) και στη συνέχεια, με τη διακοπή των συμπιεστικών δυνάμεων να μπορούν να επιστρέψουν στο κανονικό τους σχήμα.
Είναι γνωστές περί τις 50 μεμβρανικές πρωτεΐνες, που μπορούν να υπάρχουν σε μερικές εκατοντάδες έως και εκατομμύρια αντίγραφα στην πλασματική μεμβράνη του ερυθροκυττάρου. Περίπου 25 από αυτές τις μεμβρανικές πρωτεΐνες είναι υπεύθυνες για τα διαφορετικά αντιγόνα που καθορίζουν τις ομάδες αίματος, όπως για παράδειγμα τα αντιγόνα Α, Β και Rh (ρέζους), καθώς και άλλα λιγότερο γνωστά. Οι μεμβρανικές πρωτεΐνες επιτελούν πλήθος λειτουργιών όπως η μεταφορά ιόντων και μορίων από το εξωκυτταρικό περιβάλλον προς το εσωτερικό ή/και αντίστροφα, η κυτταρική προσκόλληση και αλληλεπίδραση με άλλα κύτταρα όπως τα ενδοθηλιακά κύτταρα, η μεταγωγή σήματος και άλλες. Οι ομάδες αίματος στον άνθρωπο οφείλονται σε παραλλαγές των επιφανειακών γλυκοπρωτεΐνών των ερυθροκυττάρων. Διαταραχές των πρωτεϊνών της πλασματικής μεμβράνης του ερυθροκυττάρου δύνανται να οδηγήσουν σε ασθένειες όπως η κληρονομική σφαιροκυττάρωση, η κληρονομική ελλειπτοκυττάρωση, η κληρονομική στοματοκυττάρωση και η παροξισμική νυκτερινή αιμοσφαιρινουρία.[29][26]
Οι μεμβρανικές πρωτεΐνες του ερυθροκυττάρου ταξινομημένες με βάση τη λειτουργία τους:
Κύριες πρωτεΐνες της μεμβράνης του ερυθροκυττάρου
Πρωτεΐνη ζώνης 3 (band 3) - Μεταφορέας ανιόντων, αλλά και σημαντική δομική πρωτεΐνη της πλασματικής μεμβράνης του ερυθροκυττάρου. Καλύπτει περίπου το 25% της επιφάνειας του ερυθροκυττάρου και απαντάται σε περίπου ένα εκατομμύριο αντίγραφα ανά κύτταρο. Καθορίζει την ομάδα αίματος Ντιέγκο (Diego Blood Group).[30]
Υδατοπορίνη 1 (aquaporin 1) - Μεταφορέας νερού, που καθορίζει την ομάδα αίματος Κόλτον (Colton Blood Group)
Glut1 - Μεταφορέας γλυκόζης και L-δέϋδροασκορβικό οξέος (οξειδωμένη μορφή της βιταμίνης C)
Αντιγόνο Κιντ (Kidd antigen protein)- Μεταφορέας ουρίας
RhAG - Μεταφορέας αερίων και πιθανότατα διοξειδίου του άνθρακα. Καθορίζει το σύστημα Ρέζους (Rh)
Συμμεταφορέας Na+ K+ 2Cl-
ICAM4 - αλληλεπιδρά με τις πρωτεΐνες ιντεγκρίνες, οι οποίες όπως και ο ICAM4 ανήκουν στην κατηγορία των μορίων κυτταρικής προσκόλλησης (cell adhesion molecules, CAMs).
BCAM - μια γλυκοπρωτεΐνη, γνωστή και ως Lu ή πρωτεΐνη που δεσμεύεται στη λαμινίνη και η οποία καθορίζει την ομάδα αίματος Lutheran
Οι παρακάτω πρωτεΐνες σχηματίζουν συνδέσεις με τον κυτταροσκελετό που βρίσκεται κάτω ακριβώς από τη μεμβρανική διπλοστοιβάδα και που ονομάζεται μεμβρανικός σκελετός.
Πρωτεΐνες που μέσω των κυτταροπλασματικών τους άκρων συνδέονται με την πρωτεΐνη αγκυρίνη, σχηματίζοντας μακρομοριακό σύμπλοκο με αυτήν, συνδέοντας έτσι τη λιπιδική διπλοστοιβάδα με τον υποκείμενο μεμβρανικό σκελετό.
Πρωτεΐνη ζώνης 3 (band 3) - μεταφορέας ανιόντων και δομική πρωτεΐνη του μεμβρανικού σκελετού.
RhAG - Γνωστή και ως Rh-συνδεώμενη γλυκοπρωτεΐνη (Rh-associated glycoprotein), αποτελεί δομική πρωτεΐνη του μεμβρανικού σκελετού.
Πρωτεΐνες που συνδέονται στην πρωτεΐνη ζώνης 4.1 (band 4.1 ή protein 4.1R), σχηματίζοντας μακρομοριακό σύμπλοκο με αυτήν.
Γλυκοφορίνη C (glycophorin C, γνωστή και ως Ter119 στον ποντικό). Γλυκοπρωτεΐνη που καθορίζει την ομάδα αίματος Gerbich.
Πρωτεΐνη XK - Καθορίζει την ομάδα αίματος Kell
Παράγοντας Ρέζους (Rhesus factor) - Καθορίζει την ομάδα αίματος Rh (ρέζους)
Πρωτεΐνη Duffy - Έχει προταθεί πιθανή συμμετοχή της στο μηχανισμό απομάκρυνσης χημοκινών.[31]
Αδουκίνη (Adducin) - Συνδέεται με την πρωτεΐνη ζώνης 3 (band 3).
Δεματίνη (Dematin) - Συνδέεται και αλληλεπιδρά με τον μεταφορέα γλυκόζης Glut1.[29][26]
Τα ερυθροκύτταρα απομονώνονται από ολικό αίμα με φυγοκέντριση, έπειτα από την οποια τα κυτταρικά συστατικά του αίματος (η συντρηπτική πλειοψηφία των οποίων είναι τα ερυθροκύτταρα) πέφτουν στο ίζημα, ενώ το υπερκείμενο υγρό είναι το πλάσμα του αίματος. Ακολουθεί συνήθως αφαίρεση του πλάσματος και τα συμπυκνωμένα ερυθροκύτταρα αποθηκεύονται για να χρησιμοποιηθούν σε μεταγγίσεις.[32] Σε περιπτώσεις που απαιτείται πιο καθαρός πληθυσμός ερυθροκυττάρων ή απαιτείται απομόνωση των λευκοκυττάρων, ολικό αίμα επιστοιβάζεται σε διάλυμα συγκεκριμένης πυκνότητας (π.χ. Ficoll) και φυγοκεντρείται. Τα ερυθροκύτταρα λόγω της μεγάλης τους εσωτερικής πυκνότητας (>1,083g/ml) διαπερνούν το διάλυμα και πέφτουν στο ίζημα. Αντίθετα, τα λευκοκύτταρα λόγω της χαμηλότερης πυκνότητάς τους δεν μπορούν να το διαπεράσουν και έτσι σχηματίζουν μια χαρακτηριστική υπόλευκη στοιβάδα εντός της ζώνης του πλάσματος που μπορεί εύκολα να αφαιρεθεί.
Το ντόπινγκ αίματος είναι μια παράνομη μέθοδος βελτίωσης επιδόσεων που χρησιοποιείται από αθλητές.[33] Αφορά στην καταρχήν απομόνωση ενός λίτρου (1l) αίματος από τον ίδιο τον αθλητή κάποιο χρονικό διάστημα πριν από αγώνες. Κατόπιν, τα ερυθροκύτταρα απομονώνονται, παγώνονται και αποθηκεύονται (τα ερυθροκύτταρα μπορούν να αποθηκευτούν έως και 5 εβδομάδες στους -79 °C), προκειμένου να μεταγγιστούν στον αθλητή λίγο πριν από τους αγώνες. Η πρακτική αυτή ήταν παλαιότερα πολύ δύσκολο να ανιχνευθεί και να αποδειχθεί από τις αρμόδιες αρχές αντι-ντόπινγκ, όμως σύγχρονα μέσα όπως η χρήση κυτταρομετρίας ροής την έχουν καταστήσει σε υψηλό ποσοστό των περιπτώσεων ανιχνεύσιμη. Παράλληλα, η πρακτική αυτή εμπεριέχει κίνδυνο για την υγεία του αθλητή ή της αθλήτριας που θα την εφαρμόσει, καθώς το κυκλοφορικό τους σύστημα έχει πολύ μικρό χρονικό διάστημα να προσαρμοστεί στο αυξημένο ιξώδες του αίματος λόγω της απότομης αύξησης του αριθμού των ερυθροκυττάρων στο αίμα.
Ένας άλλος παράνομος τρόπος αύξησης του αριθμού των ερυθροκυττάρων στο αίμα προς βελτίωση αθλητικών επιδόσεων είναι μέσω της χρήσης της ορμόνης ερυθροποιητίνη.
Το 2008 ανακοινώθηκε ότι ανθρώπινα εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα (embryonic stem cells) "καθοδηγήθηκαν" στο εργαστήριο ώστε να μετατραπούν σε ερυθροκύτταρα. Το μεγαλύτερο εμπόδιο ήταν η επίτευξη της αποπυρήνωσης, δηλαδή η αποβολή του πυρήνα από τους ώριμους ερυθροβλάστες ώστε να μετατραπούν σε δικτυοερυθροκύτταρα. Το εμπόδιο αυτό υπερπηδήθηκε με την καλλιέργεια των ερυθροβλαστών πάνω σε κύτταρα στρώματος (stroma cells) του μυελού των οστών. Ελπίζεται ότι στο μέλλον η παραγωγή ερυθροκυττάρων στο εργαστήριο ή και σε βιομηχανική κλίμακα θα μπορέσει να καλύψει τις ανάγκες που έχει η ανθρωπότητα για μεταγγίσεις.[34]
Ασθένειες και διαγνωστικά εργαλείαΕπεξεργασία
Ερυθροκύτταρα με χαρακτηριστικό δρεπανοειδές σχήμα από ασθενείς με δρεπανοκυτταρική αναιμία αναμεμειγμένα με υγιή ερυθροκύτταρα φακοειδούς σχήματος.
Στις ασθένειες του αίματος όπου τα ερυθροκύτταρα παίζουν ρόλο περιλαμβάνονται:
οι αναιμίες, ποικιλία ασθενειών που χαρακτηρίζονται από περιορισμένη ικανότητα των ερυθροκυττάρων να μεταφέρουν οξυγόνο είτε λόγω του μειωμενου αριθμού τους, είτε λόγω κάποιας ανωμαλιας στη δομή τους ή της αιμοσφαιρίνης που φέρουν.
η σιδηροπενική αναιμία (αναιμία λόγω έλλειψης σιδήρου) είναι η πιο κοινή μορφή αναιμίας. Εκδηλώνεται όταν η εισροή σιδήρου στον οργανισμό μέσω της τροφής ή η απορρόφησή του από αυτόν είναι ελλιπής με αποτέλεσμα να μην μπορούν να συντεθούν επαρκείς ποσότητες αιμοσφαιρίνης (της οποίας ο σίδηρος είναι βασικό συστατικό).
η δρεπανοκυτταρική αναιμία είναι μια γενετική ασθένεια που οδηγεί στην παραγωγή ελαττωματικών μοριων αιμοσφαιρίνης, τα οποία μόλις απελευθερώσουν το οξυγόνο που φέρουν γίνονται δυσδιάλυτα μέσα στο κυτταρόπλασμα του ερυθροκυττάρου, οδηγώντας στο χαρακτηριστικό δρεπανοειδές σχήμα. Τα ερυθροκύτταρα ασθενών με δρεπανοκυτταρική αναιμία ειναι λιγότερο εύκαμπτα απ'ό,τι τα υγιή ερυθροκύτταρα, με αποτέλεσμα να είναι επιρρεπή στην πρόκληση θρόμβων που εν τέλει οδηγούν σε σοβαρές συνέπειες όπως το εγκεφαλικό επεισόδιο και η πρόκληση βλάβης στους ιστούς που βρίσκονται μετά το θρόμβο λόγω ελλειπούς αιμάτωσης.
η θαλασσαιμία (γνωστή και ως μεσογειακή αναιμία) είναι μια γενετική ασθένεια που έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή των υπομονάδων της αίμης σε λανθασμένη αναλογία.
η κακοήθης μεγαλοβλαστική αναιμία είναι μια αυτοάνοση ασθένεια κατά την οποία ο οργανισμός δε διαθέτει το λεγόμενο ενδογενή παράγοντα, μια πρωτεΐνη που είναι απαραίτητη για την απορρόφηση της βιταμίνης Β12 από το έντερο. Η βιταμίνη Β12 είναι απαραίτητη για τη σύνθεση της αιμοσφαιρίνης.
η απλαστική αναιμία οφείλεται στην ανικανότητα του μυελού των οστών να παράγει κύτταρα του αίματος (όχι μόνο ερυθροκύτταρα, αλλά και λευκοκύτταρα και αιμοπετάλια).
η αμιγής απλασία της ερυθροειδούς σειράς (επίσης, αμιγής ερυθροκυτταρική απλασία) οφείλεται στην ανικανότητα του μυελού των οστών να παράγει ερυθροκύτταρα και μόνο (τα λευκοκύτταρα και τα αιμοπετάλια παράγονται κανονικά).
Επίδραση αλλαγών στην ωσμωτική πίεση επί των ερυθροκυττάρων. Σε υπερτονικό περιβάλλον τα ερυθροκύτταρα συρρικνώνονται λόγω απώλειας νερού, ενώ το αντίθετο συμβαίνει όταν βρεθούν σε υποτονικό περιβάλλον. Και στις δύο περιπτώσεις κινδυνεύουν με διάρρηξη.
Ως αιμόλυση περιγράφεται η πέραν του φυσιολογικού καταστροφή ερυθροκυττάρων. Δύναται να έχει ποικιλία αιτιών και να οδηγήσει σε αιμολυτική αναιμία.
Τα παράσιτα της ελονοσίας (πρωτόζωα μελη του γένους Plasmodium) περνούν μέρος του κύκλου ζωής τους εντός των ερυθροκυττάρων, όπου τρέφονται με την αιμοσφαιρίνη και στο τέλος τα διασπούν, κάτι που προκαλεί στον ασθενή πυρετό. Η συχνότητα ασθενών με δρεπανοκυτταρική ή μεσογειακή αναιμία είναι υψηλότερη σε περιοχές με ελονοσία διότι οι μεταλλάξεις που προκαλούν τις πρώτες δύο παθήσεις προσδίδουν πλεονέκτημα στους ασθενείς καθιστώντας πιο δύσκολη τη μόλυνσή τους με το παράσιτο της ελονοσίας.
Οι πολυκυτταραιμίες είναι ασθένειες που χαρακτηρίζονται από υπερβολικά υψηλό αριθμό ερυθροκυττάρων στο αίμα. Η επακόλουθη αύξηση του ιξώδους του αίματος οδηγεί σε διάφορα νοσηρά συμπτώματα.
Στην αληθή πολυκυτταραιμία (polycythemia vera), η αύξηση του αριθμού των ερυθροκυττάρων οφείλεται σε κάποια ανωμαλία στο μυελό των οστών.
Διάφορες μικροαγγειοπάθειες όπως η ενδοαγγειακή πήξη και οι θρομβωτικές μικροαγγειοπάθειες χαρακτηρίζονται από την ύπαρξη στο αίμα θραυσμάτων ερυθροκυττάρων, γνωστά ως σχιστοκύτταρα. Στις παθήσεις αυτές, ίνες ινώδους τρυπούν και διαρρυγνύουν τα ερυθροκύτταρα που επιχειρούν να περάσουν μέσα από μια περιοχη όπου έχει σχηματιστεί θρόμβος.
Οι κληρονομικές αιμολυτικές αναιμίες που προκαλούνται από ανωμαλίες της πλασματικής μεμβράνης του ερυθροκυττάρου αποτελούν μια σημαντική ομάδα κληρονομικών παθήσεων. Σύμφωνα με νεότερες μοριακές μελέτες, οι παθήσεις αυτές χαρακτηρίζονται από κλινική, βιοχημική και γενετική ετερογένεια.
Τα σύνδρομα κληρονομικής σφαιροκυττάρωσης αποτελούν μια ομάδα κληρονομικών παθήσεων που χαρακτηρίζονται από την παρουσία σφαιρικών ερυθροκυττάρων όπως αυτά μπορούν να παρατηρηθούν σε επίχρισμα αίματος (blood smear). Η σφαιροκυττάρωση έχει ως αποτέλεσμα την παραγωγή μικρών, εύθραυστων, σφαιρικών ερυθροκυττάρων αντί για τα φακοειδή και ελαστικά, φυσιολογικά ερυθροκύτταρα. Η κληρονομική σφαιροκυττάρωση απαντάται παγκοσμίως, αλλά με μεγαλύτερη συχνότητα στους πληθυσμούς που κατάγονται από τη βόρεια Ευρώπη. Η κύρια βλάβη στην κληρονοική σφαιροκυττάρωση είναι η μείωση της επιφάνειας του ερυθροκυττάρου. Δύο μηχανισμοί δύνανται να είναι υπεύθυνοι για αυτό: 1) Βλάβες στις πρωτεΐνες σπεκτρίνη, αγκυρίνη ή στην πρωτεΐνη ζώνης 4.2 (band 4.2) οδηγεί σε μειωμένη πυκνότητα του μεμβρανικού σκελετού και αποσταθεροποίηση της υπερκείμενης λιπιδικής διπλοστοιβάδας, 2) βλάβη στην πρωτεΐνη ζώνης 3 (band 3) οδηγεί σε απώλεια του σταθεροποιητικού ρόλου που παίζει αυτή η πρωτεΐνη στη δομή της λιπιδικής διπλοστοιβάδας της πλασματικής μεμβράνης του ερυθροκυττάρου. Εν τέλει και οι δυο μηχανισμοί οδηγούν σε καταστροφή της πλασματικής μεμβράνης του ερυθροκυττάρου, ενώ στις περιπτώσεις που αυτό καταφέρνει να μείνει ανέπαφο, το σφαιρικό σχήμα, η μικρότερη επιφάνεια και η έλλειψη ελαστικότητας το εμποδίζουν να επιτελέσει ομαλά τη λειτουργία του.
Κληρονομική ελλειπτοκυττάρωση. Χαρακτηρίζεται από ερυθροκύτταρα με ελλειπτικό σχήμα, που ονομάζονται ελλειπτοκύτταρα.
Κληρονομική πυροποικιλοκυττάρωση. Χαρακτηρίζεται από την αυξημένη ευαισθησία των ερυθροκυττάρων σε αυξήσεις της θερμοκρασίας. Η μορφολογία των ερυθροκυττάρων μοιάζει με αυτήν που παρατηρείται στα ερυθροκύτταρα ασθενών που έχουν υποστεί εγκαύματα.
Κληρονομική στοματοκυττάρωση. Χαρακτηρίζεται από τη διαρροή ιόντων Νa+ και K+ από τα ερυθροκύτταρο, καθώς και από την επακόλουθη εισροή νερού και αλάτων σε αυτό που οδηγούν στη διάρρηξή του.[35]
Αιμολυτική αντίδραση παρατηρείται επίσης όταν δότης και δέκτης μετάγγισης αίματος δε φέρουν την ίδια ομάδα αίματος. Σε αυτές τις περιπτώσεις, αντισώματα του δέκτη αναγνωρίζουν τα ερυθροκύτταρα του δότη και οδηγούν στην καταστροφή τους. Η κατάσταση αυτή αποτελεί σοβαρή απειλή για τη ζωή του δέκτη. Για αυτό το λόγο είναι επιβεβλημένη η ανίχνευση της ομάδας αίματος δότη και δέκτη πάντα πριν από μεταγγίσεις ή/και μεταμοσχεύσεις οργάνων, κάτι που σήμερα μπορεί να γίνει εύκολα, γρήγορα και φτηνά με το κατάλληλο διαγνωστικό τεστ.
Άλλα διαθέσιμα διαγνωστικά τεστ καταγράφουν παραμέτρους των ερυθροκυττάρων που είναι σημαντικές όπως:
τον αριθμό των ερυθροκυττάρων ανά συγκεκριμένο όγκο αίματος,
τον αιματοκρίτη (ποσοστό του όγκου του αίματος που καταλαμβάνεται από τα ερυθροκύτταρα) και
το ρυθμό καθίζησης των ερυθροκυττάρων.
Ομάδες αίματος και αντιγόνα των ερυθροκυττάρων (Blood Groups and Red Cell Antigens) της Laura Dean. Ελεύθερα διαθέσιμο σύγγραμμα με πλήθος πληροφοριών (στα Αγγλικά).
Βάση δεδομένων με τα μεγέθη των ερυθροκυττάρων των σπονδυλωτών (στα Αγγλικά).
Red Gold, PBS, ιστοσελίδα με πλήθος ιστορικών και άλλων στοιχείων σχετικά με το αίμα (στα Αγγλικά).
↑ Erich Sackmann, Biological Membranes Architecture and Function., Handbook of Biological Physics, (ed. R.Lipowsky and E.Sackmann, vol.1, Elsevier, 1995
↑ 2,0 2,1 Laura Dean. Blood Groups and Red Cell Antigens
↑ 3,0 3,1 Pierigè F, Serafini S, Rossi L, Magnani M (January 2008). «Cell-based drug delivery». Advanced Drug Delivery Reviews 60 (2): 286–95. doi:10.1016/j.addr.2007.08.029. PMID 17997501.
↑ "Swammerdam, Jan (1637–1680)", McGraw Hill AccessScience, 2007. Accessed 27 December 2007.
↑ Red Gold - Blood History Timeline, PBS 2002. Accessed 27 December 2007.
↑ 6,0 6,1 Gulliver, G. (1875). «On the size and shape of red corpuscles of the blood of vertebrates, with drawings of them to a uniform scale, and extended and revised tables of measurements». Proceedings of the Zoological Society of London 1875: 474–495.
↑ Maton, Anthea (1993). Human Biology and Health  . Englewood Cliffs, New Jersey, USA: Prentice Hall. ISBN 0-13-981176-1.  Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (βοήθεια)
↑ Snyder, Gregory K.; Sheafor, Brandon A. (1999). «Red Blood Cells: Centerpiece in the Evolution of the Vertebrate Circulatory System». Integrative and Comparative Biology 39: 189. doi:10.1093/icb/39.2.189. https://archive.org/details/sim_integrative-and-comparative-biology_1999-04_39_2/page/189.
↑ Ruud JT (May 1954). «Vertebrates without erythrocytes and blood pigment». Nature 173 (4410): 848–50. doi:10.1038/173848a0. PMID 13165664. Bibcode: 1954Natur.173..848R.
↑ Carroll, Sean (2006). The Making of the Fittest. W.W. Norton. ISBN 0393061639.
↑ Cohen, W. D. (1982). «The cytomorphic system of anucleate non-mammalian erythrocytes». Protoplasma 113: 23. doi:10.1007/BF01283036. https://archive.org/details/sim_protoplasma_1982_113_1/page/23.
↑ Wingstrand KG (1956). «Non-nucleated erythrocytes in a teleostean fish Maurolicus mülleri (Gmelin)». Zeitschrift Für Zellforschung Und Mikroskopische Anatomie 45 (2): 195–200. doi:10.1007/BF00338830. PMID 13402080. http://www.springerlink.com/content/j943833n74065634. [νεκρός σύνδεσμος]
↑ Wan J, Ristenpart WD, Stone HA (October 2008). «Dynamics of shear-induced ATP release from red blood cells». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 105 (43): 16432–7. doi:10.1073/pnas.0805779105. PMID 18922780. Bibcode: 2008PNAS..10516432W.
↑ Diesen DL, Hess DT, Stamler JS (August 2008). «Hypoxic vasodilation by red blood cells: evidence for an s-nitrosothiol-based signal». Circulation Research 103 (5): 545–53. doi:10.1161/CIRCRESAHA.108.176867. PMID 18658051.
↑ Kleinbongard P, Schutz R, Rassaf T, et al (2006). «Red blood cells express a functional endothelial nitric oxide synthase». Blood 107 (7): 2943–51. doi:10.1182/blood-2005-10-3992. PMID 16368881.
↑ Ulker P, Sati L, Celik-Ozenci C, Meiselman HJ, Baskurt OK (2009). «Mechanical stimulation of nitric oxide synthesizing mechanisms in erythrocytes». Biorheology 46 (2): 121–32. doi:10.3233/BIR-2009-0532. PMID 19458415.
↑ Benavides, Gloria A; Giuseppe L Squadrito, Robert W Mills, Hetal D Patel, T Scott Isbell, Rakesh P Patel, Victor M Darley-Usmar, Jeannette E Doeller, David W Kraus (2007-11-13). «Hydrogen sulfide mediates the vasoactivity of garlic». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104 (46): 17977–17982. doi:10.1073/pnas.0705710104. PMID 17951430. PMC 2084282. Bibcode: 2007PNAS..10417977B. http://www.pnas.org/content/104/46/17977.full. Ανακτήθηκε στις 2010-03-03.
↑ Kabanova S, Kleinbongard P, Volkmer J, Andrée B, Kelm M, Jax TW (2009). «Gene expression analysis of human red blood cells». International Journal of Medical Sciences 6 (4): 156–9. PMID 19421340. PMC 2677714. http://www.medsci.org/v06p0156.htm.
↑ Uzoigwe C (2006). «The human erythrocyte has developed the biconcave disc shape to optimise the flow properties of the blood in the large vessels». Medical Hypotheses 67 (5): 1159–63. doi:10.1016/j.mehy.2004.11.047. PMID 16797867.
↑ Gregory TR (2001). «The bigger the C-value, the larger the cell: genome size and red blood cell size in vertebrates». Blood Cells, Molecules & Diseases 27 (5): 830–43. doi:10.1006/bcmd.2001.0457. PMID 11783946.
↑ Goodman SR, Kurdia A, Ammann L, Kakhniashvili D, Daescu Ο (December 2007). «The human red blood cell proteome and interactome». Experimental Biology and Medicine 232 (11): 1391–408. doi:10.3181/0706-MR-156. PMID 18040063.
↑ Hillman, Robert S.· Ault, Kenneth A.· Rinder, Henry M. (2005). Hematology in Clinical Practice: A Guide to Diagnosis and Management (4 έκδοση). McGraw-Hill Professional. σελ. 1. ISBN 0071440356. Ανακτήθηκε στις 7 Δεκεμβρίου 2008.
↑ Iron Metabolism, University of Virginia Pathology. Accessed 22 September 2007.
↑ Iron Transport and Cellular Uptake Αρχειοθετήθηκε 2007-03-07 στο Wayback Machine. by Kenneth R. Bridges, Information Center for Sickle Cell and Thalassemic Disorders. Accessed 22 September 2007.
↑ Föller M, Huber SM, Lang F (October 2008). «Erythrocyte programmed cell death». IUBMB Life 60 (10): 661–8. doi:10.1002/iub.106. PMID 18720418.
↑ 26,0 26,1 26,2 Mohandas N, Gallagher PG (November 2008). «Red cell membrane: past, present, and future». Blood 112 (10): 3939–48. doi:10.1182/blood-2008-07-161166. PMID 18988878.
↑ Rodi PM, Trucco VM, Gennaro AM (June 2008). «Factors determining detergent resistance of erythrocyte membranes». Biophysical Chemistry 135 (1-3): 14–8. doi:10.1016/j.bpc.2008.02.015. PMID 18394774.
↑ Hempelmann E, Götze O (1984). «Characterization of membrane proteins by polychromatic silver staining». Hoppe Seyler's Z Physiol Chem 365: 241–242.
↑ 29,0 29,1 Yazdanbakhsh K, Lomas-Francis C, Reid ME (October 2000). «Blood groups and diseases associated with inherited abnormalities of the red blood cell membrane». Transfusion Medicine Reviews 14 (4): 364–74. doi:10.1053/tmrv.2000.16232. PMID 11055079.
↑ Iolascon A, Perrotta S, Stewart GW (March 2003). «Red blood cell membrane defects». Reviews in Clinical and Experimental Hematology 7 (1): 22–56. PMID 14692233.
↑ Denomme GA (July 2004). «The structure and function of the molecules that carry human red blood cell and platelet antigens». Transfusion Medicine Reviews 18 (3): 203–31. doi:10.1016/j.tmrv.2004.03.006. PMID 15248170.
↑ «Circular of Information for Blood and Blood Products» (PDF). American Association of Blood Banks, American Red Cross, America's Blood Centers. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο (pdf) στις 30 Οκτωβρίου 2011. Ανακτήθηκε στις 1 Νοεμβρίου 2010.
↑ Novy-Williams, Eben (May 20, 2011). «Cyclist Tyler Hamilton Hands in 2004 Olympic Gold Medal to Doping Agency». Bloomberg. http://www.bloomberg.com/news/2011-05-20/cyclist-tyler-hamilton-hands-in-2004-olympic-gold-medal-to-doping-agency.html.
↑ First red blood cells grown in the lab, New Scientist News, 19 August 2008
↑ An X, Mohandas N (May 2008). «Disorders of red cell membrane». British Journal of Haematology 141 (3): 367–75. doi:10.1111/j.1365-2141.2008.07091.x. PMID 18341630.