كريات الدم الحمراء (خلايا الدم الحمراء): الخصائص والوظائف - علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء - 2025

في كريات الدم الحمراء ، وتسمى أيضا خلايا الدم الحمراء، مرنة جدا وفيرة خلايا الدم ثنائي التقعر القرص على شكل. إنهم مسؤولون عن نقل الأكسجين إلى جميع أنسجة الجسم بفضل وجود الهيموجلوبين داخل الخلية ، فضلاً عن المساهمة في نقل ثاني أكسيد الكربون والقدرة التخزينية للدم.

في الثدييات ، يتكون الجزء الداخلي من كريات الدم الحمراء أساسًا من الهيموجلوبين ، حيث فقد جميع الأجزاء تحت الخلوية ، بما في ذلك النواة. يقتصر إنتاج الـ ATP على التمثيل الغذائي اللاهوائي.

تتوافق كريات الدم الحمراء مع ما يقرب من 99٪ من العناصر الرسمية الموجودة في الدم ، بينما تتكون نسبة 1٪ المتبقية من الكريات البيض والصفائح الدموية أو الصفيحات. يوجد في المليلتر من الدم ما يقرب من 5.4 مليون خلية دم حمراء.

يتم إنتاج هذه الخلايا في نخاع العظام ويمكن أن تعيش في المتوسط ​​120 يومًا ، حيث يمكنها السفر لأكثر من 11000 كيلومتر عبر الأوعية الدموية.

كانت خلايا الدم الحمراء أحد العناصر الأولى التي لوحظت تحت المجهر في عام 1723. ومع ذلك ، لم يكتشف الباحث Hoppe Seyler قدرة نقل الأكسجين لهذه الخلية حتى عام 1865.

الخصائص العامة

وهي خلايا قرصية يبلغ قطرها التقريبي 7.5 إلى 8.7 ميكرومتر وسمكها 1.7 إلى 2.2 ميكرون. فهي أرق في وسط الخلية منها عند الحواف ، مما يعطي مظهرًا منقذًا. تحتوي على أكثر من 250 مليون جزيء هيموجلوبين بداخلها.

كريات الدم الحمراء هي خلايا تتمتع بمرونة ملحوظة ، حيث يجب أن تتحرك أثناء الدورة الدموية عبر أوعية رفيعة جدًا ، يبلغ قطرها حوالي 2 إلى 3 ميكرون. عند المرور عبر هذه القنوات ، تتشوه الخلية وفي نهاية المقطع تعود إلى شكلها الأصلي.

بقلم جيروم والكر ، من ويكيميديا ​​كومنز

العصارة الخلوية

يحتوي العصارة الخلوية لهذا الهيكل على جزيئات الهيموجلوبين المسؤولة عن نقل الغازات أثناء الدورة الدموية. يبلغ حجم العصارة الخلوية حوالي 94 ميكرومتر ³.

عندما تنضج ، تفتقر كريات الدم الحمراء في الثدييات إلى نواة الخلية والميتوكوندريا والعضيات السيتوبلازمية الأخرى ، مما يجعلها غير قادرة على تخليق الدهون والبروتينات أو الفسفرة المؤكسدة.

بمعنى آخر ، تتكون كريات الدم الحمراء أساسًا من غشاء يحيط بجزيئات الهيموجلوبين.

يُقترح أن تسعى كريات الدم الحمراء للتخلص من أي حجرة فرعية خلوية من أجل ضمان أقصى مساحة ممكنة لنقل الهيموجلوبين - بنفس الطريقة التي نسعى بها لإزالة جميع العناصر من سيارتنا إذا كنا سننقل عددًا كبيرًا من الأشياء.

الغشاء الخلوي

يشتمل غشاء خلية كرات الدم الحمراء على طبقة ثنائية للدهون وشبكة سبكترين ، والتي توفر مع الهيكل الخلوي المرونة والامتثال لهذه البنية. أكثر من 50٪ من التركيبة عبارة عن بروتينات ، ودهون أقل بقليل والجزء المتبقي يتوافق مع الكربوهيدرات.

غشاء كرات الدم الحمراء هو الغشاء البيولوجي الذي حظي بأكبر قدر من الاهتمام وهو الأكثر فهمًا على نطاق واسع ، ربما بسبب سهولة عزله وبساطته النسبية.

يحتوي الغشاء على سلسلة من البروتينات الطرفية والمتكاملة المتصلة بطبقة ثنائية الدهون والأسبكترين. تُعرف الروابط التي تتضمن ارتباطًا بالبروتين بالتفاعلات الرأسية وتلك التي تتضمن مصفوفة ثنائية الأبعاد من سبيكترين عبر جزيئات الأكتين هي تفاعلات أفقية.

عندما يفشل أي من هذه التفاعلات الرأسية أو الأفقية ، فإنه ينتج عنه تغيرات محتملة في كثافة الطيف ، مما يؤدي بدوره إلى تغيرات في مورفولوجيا كرات الدم الحمراء.

ينعكس شيخوخة خلايا الدم الحمراء في استقرار الغشاء ، مما يقلل من قدرتها على التكيف في الدورة الدموية. عندما يحدث هذا ، يتعرف نظام البلاعم الوحيدات على العنصر الذي يعمل بشكل سيء ، ويقضي عليه من الدورة الدموية ويعيد تدوير محتواه.

بروتينات غشاء الخلية

يمكن فصل البروتينات الموجودة في غشاء خلية كريات الدم الحمراء بسهولة على هلام الرحلان الكهربائي. في هذا النظام ، تبرز النطاقات التالية: سبيكترين ، أنكيرين ، نطاق 3 ، بروتينات 4.1 و 4.2 ، قناة أيون ، جلوكوفورينات وإنزيم جليسيرالديهيد-3-فوسفات-ديهيدروجينيز.

يمكن تصنيف هذه البروتينات في أربع مجموعات وفقًا لوظائفها: ناقلات الغشاء وجزيئات الالتصاق والمستقبلات والإنزيمات والبروتينات التي تربط الغشاء بمكونات الهيكل الخلوي.

تعبر البروتينات الناقلة الغشاء عدة مرات وأهم هذه المجموعة هو النطاق 3 ، وهو مبادل الأنيون من الكلوريد والبيكربونات.

نظرًا لأن كريات الدم الحمراء خالية من الميتوكوندريا ، فإن معظم الإنزيمات ترتكز على غشاء البلازما ، بما في ذلك إنزيمات تحلل الجلوكوز الفركتوز-بيسفوسفات ألدولاز أ ، ألفا إنولاز ، ALDOC ، جليسيرالديهيد -3-فوسفات ديهيدروجينيز ، فوسجليسيراتاز ، كيناز. كيناز.

فيما يتعلق بالبروتينات الهيكلية ، فإن أكثرها وفرة هي النطاق 3 ، والسبكترين ، والأنكيرين ، والأكتين ، والبروتين 4.1 ، بينما تعتبر البروتينات الفرقة 4.2 ، والديماتين ، والأدوكسين ، والتروبومودولين ، والتروبوميوسين مكونات ثانوية للغشاء.

سبكترين

سبكترين هو بروتين خيطي يتكون من سلسلة ألفا وبيتا ، والتي تكون هياكلها حلزونية ألفا.

تذكرنا ألياف الطيف بزنبركات الفراش ، وأجزاء النسيج التي تحيط بالمرتبة ستمثل غشاء البلازما في هذا المثال الافتراضي.

الهيموجلوبين

الهيموغلوبين عبارة عن بروتين معقد له بنية رباعية يتم تصنيعه في كريات الدم الحمراء وهو العنصر الأساسي لهذه الخلايا. وهي تتكون من زوجين من السلاسل ، اثنان ألفا واثنان من غير ألفا (يمكن أن تكون بيتا أو جاما أو دلتا) مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط تساهمية. كل وحدة لديها مجموعة هيم.

يحتوي على مجموعة الهيم في بنيته وهي المسؤولة عن اللون الأحمر المميز للدم. فيما يتعلق بحجمه ، فإن وزنه الجزيئي يبلغ 64000 جم / مول.

في الأفراد البالغين ، يتكون الهيموجلوبين من سلسلتين ألفا و 2 من سلاسل بيتا ، بينما يحل جزء صغير محل بيتا بسلسلة دلتا. في المقابل ، يتكون الهيموغلوبين الجنيني من سلسلتي ألفا واثنين من سلاسل جاما.

بواسطة OpenStax College ، عبر ويكيميديا ​​كومنز

المميزات

نقل الأكسجين

إن الأكسجين المخفف في بلازما الدم لا يكفي لتلبية المتطلبات الملحة للخلية ، ولهذا السبب يجب أن يكون هناك كيان مسؤول عن نقله. الهيموغلوبين هو جزيء بروتين وهو ناقل الأكسجين بامتياز.

تتمثل أهم وظيفة لكريات الدم الحمراء في احتواء الهيموجلوبين بداخلها لضمان توفير الأكسجين لجميع أنسجة وأعضاء الجسم ، وذلك بفضل نقل وتبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون. العملية المذكورة لا تتطلب نفقات الطاقة.

شذوذ

فقر الدم المنجلي

يتكون فقر الدم المنجلي أو فقر الدم المنجلي من سلسلة من الأمراض التي تؤثر على الهيموجلوبين ، مما يتسبب في تغيير شكل خلايا الدم الحمراء. تقلل الخلايا من عمر النصف لها ، من 120 يومًا إلى 20 أو 10.

يحدث علم الأمراض من خلال تغيير فريد من بقايا الأحماض الأمينية ، الجلوتامات للفالين ، في سلسلة بيتا لهذا البروتين. يمكن التعبير عن الحالة في حالتها المتماثلة اللواقح أو غير المتجانسة.

تأخذ خلايا الدم الحمراء المصابة شكل منجل أو غيبوبة. في الصورة ، تتم مقارنة خلايا الدم الطبيعية بالخلايا المرضية. بالإضافة إلى ذلك ، يفقدون مرونتهم المميزة ، لذلك يمكن أن ينكسروا عند محاولة عبور الأوعية الدموية.

تزيد هذه الحالة من اللزوجة داخل الخلايا ، مما يؤثر على مرور خلايا الدم الحمراء المصابة عبر الأوعية الدموية الأصغر. تؤدي هذه الظاهرة إلى انخفاض سرعة تدفق الدم.

بواسطة OpenStax College ، عبر ويكيميديا ​​كومنز

كثرة الكريات الحمر الوراثي

كثرة الكريات الحمر الجرحى هو اضطراب خلقي يصيب غشاء خلايا الدم الحمراء. يتميز المرضى الذين يعانون منه بقطر أصغر في كريات الدم الحمراء وتركيز الهيموغلوبين أكبر من الطبيعي. من بين جميع الأمراض التي تصيب غشاء خلايا الدم الحمراء ، هذا هو الأكثر شيوعًا.

وهو ناتج عن خلل في البروتينات التي تربط بروتينات الهيكل الخلوي بالغشاء رأسياً. تم العثور على الطفرات المتعلقة بهذا الاضطراب في الجينات التي ترمز لألفا وبيتا سبيكترين ، والأنكيرين ، والفرقة 3 ، والبروتينات 4.2.

غالبًا ما ينتمي الأفراد المصابون إلى السكان القوقازيين أو اليابانيين. تعتمد شدة هذه الحالة على درجة فقدان الاتصال في شبكة سبكترين.

كثرة البيضاوي الوراثي

كثرة الخلايا البيضاوية الوراثية هو علم الأمراض الذي ينطوي على تغييرات مختلفة في شكل كريات الدم الحمراء ، بما في ذلك الخلايا البيضاوية أو البيضاوية أو الممدودة. هذا يؤدي إلى انخفاض في مرونة خلايا الدم الحمراء وقوة تحملها.

تتراوح نسبة الإصابة بالمرض من 0.03٪ إلى 0.05٪ في الولايات المتحدة وقد زادت في الدول الأفريقية ، حيث يوفر بعض الحماية ضد الطفيليات المسببة للملاريا والمتصورة المنجلية والمتصورة النشيطة. تظهر هذه المقاومة نفسها في الأفراد المصابين بمرض فقر الدم المنجلي.

تتضمن الطفرات التي تنتج هذا المرض الجينات التي ترمز إلى ألفا وبيتا سبيكترين والبروتين 4.2. وهكذا ، فإن الطفرات في طيف ألفا يؤثر على تكوين مغاير ألفا وبيتا.

القيم العادية

الهيماتوكريت هو المقياس الكمي الذي يعبر عن حجم كريات الدم الحمراء بالنسبة لحجم الدم الكلي. تختلف القيمة الطبيعية لهذه المعلمة حسب الجنس: في الرجال البالغين تتراوح من 40.7٪ إلى 50.3٪ ، بينما يتراوح المعدل الطبيعي لدى النساء من 36.1٪ إلى 44.3٪.

من حيث عدد الخلايا ، يتراوح المعدل الطبيعي عند الرجال من 4.7 إلى 6.1 مليون خلية لكل uL ، وفي النساء بين 4.2 و 5.4 مليون خلية لكل UL.

فيما يتعلق بقيم الهيموجلوبين الطبيعية ، تتراوح بين 13.8 إلى 17.2 جم / ديسيلتر عند الرجال ، وفي النساء من 12.1 إلى 15.1 جم / ديسيلتر.

بنفس الطريقة ، تختلف القيم الطبيعية وفقًا لعمر الفرد ؛ يقدم الولدان قيم الهيموجلوبين البالغة 19 جم / ديسيلتر وتنخفض تدريجياً حتى تصل إلى 12.5 جم / ديسيلتر. عندما يكون الطفل صغيرا ولا يزال يرضع ، فإن المستوى المتوقع هو من 11 إلى 14 جم / ديسيلتر.

عند المراهقين ، يؤدي البلوغ إلى زيادة من 14 جم / ديسيلتر إلى 18 جم / ديسيلتر. عند الفتيات النامية ، يمكن أن يؤدي الحيض إلى انخفاض في الحديد.

مستويات منخفضة من كرات الدم الحمراء

عندما يكون عدد خلايا الدم الحمراء أقل من القيم الطبيعية المذكورة أعلاه ، فقد يكون ذلك بسبب عدد من الحالات غير المتجانسة. يرتبط الانخفاض في خلايا الدم الحمراء بالإرهاق وعدم انتظام دقات القلب وضيق التنفس. تشمل الأعراض أيضًا الشحوب والصداع وألم الصدر.

الأمراض الطبية المرتبطة بالتراجع هي أمراض القلب والجهاز الدوري بشكل عام. كما تترجم الأمراض مثل السرطان إلى قيم منخفضة لكريات الدم الحمراء. كبت نقي العظم وقلة الكريات الشاملة يقللان من إنتاج خلايا الدم

وبالمثل ، يسبب فقر الدم والثلاسيميا انخفاضًا في خلايا الدم هذه. يمكن أن يحدث فقر الدم بسبب عوامل وراثية (مثل فقر الدم المنجلي) أو بسبب نقص فيتامين ب 12 أو حمض الفوليك أو الحديد. قد تعاني بعض النساء الحوامل من أعراض فقر الدم.

وأخيراً ، يؤدي النزيف المفرط سواء من الجرح أو البواسير أو نزيف الحيض الغزير أو قرحة المعدة إلى فقدان خلايا الدم الحمراء.

ارتفاع مستويات كريات الدم الحمراء

تتنوع أسباب ارتفاع مستويات كريات الدم الحمراء تمامًا مثل تلك المرتبطة بالمستويات المنخفضة. تسمى حالة إظهار عدد كبير من خلايا الدم الحمراء بكثرة الحمر.

الأكثر ضررًا يحدث في الأفراد الذين يعيشون في مناطق عالية ، حيث يكون تركيز الأكسجين أقل بكثير. كما أن الجفاف بشكل عام ينتج عنه تركيز خلايا الدم الحمراء.

يمكن أن تكون الأمراض المتعلقة بالكلى والجهاز التنفسي وأمراض القلب والأوعية الدموية هي سبب الزيادة.

يمكن لبعض العوامل الخارجية والعادات الضارة ، مثل التدخين ، أن تزيد من عدد خلايا الدم الحمراء. يؤدي استخدام السجائر على المدى الطويل إلى خفض مستويات الأكسجين في الدم ، مما يؤدي إلى زيادة الطلب وإجبار الجسم على إنتاج المزيد من كريات الدم الحمراء.

يمكن أن يؤدي استهلاك الستيرويدات الابتنائية إلى تحفيز إنتاج خلايا الدم الحمراء في نخاع العظام ، كما هو الحال مع منشطات إرثروبويتين التي تستخدم لتحسين الأداء البدني.

في بعض حالات فقر الدم ، عندما يكون المريض مصابًا بالجفاف ، فإن تأثير خفض البلازما يقاوم الانخفاض في خلايا الدم الحمراء ، مما يؤدي إلى قيمة طبيعية مضللة. يظهر علم الأمراض عندما يكون المريض رطبًا ويمكن إثبات قيم منخفضة بشكل غير طبيعي في كريات الدم الحمراء.

المراجع

1. كامبل ، NA (2001). علم الأحياء: المفاهيم والعلاقات. تعليم بيرسون.
2. دييز سيلفا ، إم ، داو ، إم ، هان ، جي ، ليم ، سي- تي ، أند سوريش ، إس (2010). الشكل والخصائص الميكانيكية الحيوية لخلايا الدم الحمراء البشرية في الصحة والمرض. نشرة MRS / جمعية أبحاث المواد ، 35 (5) ، 382-388.
3. دفوركين ، إم ، كاردينالي ، دي ، وإيرمولي ، ر. (2010). الأسس الفسيولوجية لأفضل الممارسات الطبية وتايلور. عموم أمريكا الطبية Ed.
4. كيلي ، دبليو إن (1993). الطب الباطني. عموم أمريكا الطبية Ed.
5. روداك ، فرنك بلجيكي (2005). أمراض الدم: الأساسيات والتطبيقات السريرية. عموم أمريكا الطبية Ed.
6. روس ، إم إتش ، وبولينا ، و. (2012). علم الأنسجة: النص وأطلس الألوان مع البيولوجيا الخلوية والجزيئية. افتتاحية Médica Panamericana.
7. ويلش ، يو ، وسوبوتا ، ج. (2008). علم الانسجة. عموم أمريكا الطبية Ed.