赤血球生成：ステージとその特性、規制、覚醒剤 - 生物学 - 2024

赤血球は、赤血球又は赤血球が形成されるプロセスです。人間のこれらの血球は、平均寿命が4か月で、自分自身を再生することはできません。このため、死亡したり出血で失われたりする赤血球を置き換えるために、新しい赤血球を作成する必要があります。

男性では、赤血球の数は1ミリリットルあたり約5,400万ですが、女性ではわずかに少なくなります（4,800万）。毎日約1,000万個の赤血球が失われるため、同量の赤血球を交換する必要があります。

人間の血液、赤血球または赤血球と2つの白血球。撮影および編集元：Viascos。

赤血球は哺乳動物の赤い骨髄に存在する有核赤芽球から形成されますが、他の脊椎動物では主に腎臓と脾臓で産生されます。

彼らが一日の終わりに達すると、彼らは断片化します。次に、マクロファージと呼ばれる細胞がそれらを取り囲みます。これらのマクロファージは、肝臓、赤血球、脾臓に存在します。

赤血球が破壊されると、鉄はリサイクルされて再利用され、残りのヘモグロビンはビリルビンと呼ばれる胆汁色素に変換されます。

赤血球生成は、エリスロポエチンと呼ばれるホルモンによって刺激されますが、その過程は、とりわけ、温度、酸素圧などのさまざまな要因によって制御されます。

ステージとその特性

成体の生物では、赤血球は赤芽球島と呼ばれる赤い骨髄の特殊な部位で発生します。赤血球の形成には、細胞増殖から赤血球の成熟に至るまで、細胞分化のさまざまな段階を通過するいくつかのプロセスが発生する必要があります。

細胞が有糸分裂を行うと、それらのサイズと核のサイズが減少し、クロマチンの凝縮とヘモグロビン化も減少します。さらに、彼らは原産地から遠ざかっています。

最終段階では、それらは核および他の細胞小器官を失い、循環に入り、内皮細胞の細胞質孔を通って移動します。

一部の著者は、赤血球形成プロセス全体を2つの段階に分けています。最初の段階は細胞の増殖と分化です。一方、ライト染色で観察すると、各段階の細胞の特定の特性に基づいてプロセスを分割する人もいます。後者に基づいて、赤血球形成の段階は次のとおりです：

1破裂コロニー形成ユニット

それらはエリスロポエチンに感受性の最初の細胞であり、一部の著者は英語でその頭字語を骨髄前駆細胞またはBFU-Eと呼んでいます。それらは、CD34などの表面抗原を発現すること、ならびに少量のエリスロポエチン受容体の存在を特徴とする。

2-赤血球コロニー形成細胞

英語ではCFU-Eと略され、赤芽球の小さなコロニーを形成することができます。これらの細胞の別の特徴は、エリスロポエチン受容体の量がバーストコロニー形成単位よりもはるかに多いことです。

3-前赤芽球

赤血球の最初の成熟段階と見なされます。それらはサイズが大きいという特徴があります（一部の著者によると14から19 µm、他の著者によると最大25 µm）。核は丸みを帯びており、核小体および豊富なクロマチンも示します。

赤血球の最初の成熟段階と見なされます。それらはサイズが大きいという特徴があります（一部の著者によると14から19 µm、他の著者によると最大25 µm）。核は大きく、丸みを帯びており、クロマチンはフィラメントと2または3個の核小体の形で配置されています。

この段階で、プラズマ鉄の取り込みが始まります。彼らは有糸分裂を次の段階に引き継ぐために、20時間の半減期を持っています。

4-好塩基性赤芽球

正常芽球とも呼ばれ、前駆細胞よりも小さい。これらの細胞は生体染色で青く染色されます。つまり、好塩基性です。核は凝縮され、核小体は消失し、リボソームが多数あります。この段階でヘモグロビンの合成が始まります。

初めはそれらはタイプIの好塩基性赤芽球として知られており、有糸分裂後、タイプIIに変化し、好塩基球のままでヘモグロビンの合成が大きくなります。両方の細胞のおおよその継続時間は、前赤芽球のそれと同様です。

ヘモグロビン。取って編集：英語版ウィキペディアのZephyris

5-多染性赤芽球

それらは、II型好塩基性赤芽球の有糸分裂により形成され、有糸分裂により分裂する能力を有する最後の細胞である。サイズは8〜12 µmで、コアは丸く凝縮しています。

これらの細胞の細胞質は、ライト染色で鉛灰色に染色されています。ヘモグロビンの濃度が高く、リボソームの数は高いままです。

6-オルソクロマティック赤芽球

これらの細胞の色は、ヘモグロビンの量が原因でピンクまたは赤になります。そのサイズは、その前駆体のサイズ（7〜10 µm）よりわずかに小さく、小さな核を示し、細胞が成熟するとエキソサイトーシスによって排出されます。

7-網状赤血球

それらはオルソクロマチック赤芽球の分化によって形成され、オルガネラを失い、それらの細胞質をヘモグロビンで満たします。彼らは彼らが成熟を完了する血液に移行するまで、2〜3日間赤い骨髄に残ります。

8-赤血球

それらは成熟した形成要素であり、赤血球生成の最終産物であり、網状赤血球の成熟によって形成されます。核がなく、赤血球の細胞骨格とスペクトリンおよびアクチンと呼ばれる2つのタンパク質の間の相互作用により、両凹型の形状をしています。

それらは最も豊富な血液細胞であり、網状赤血球から形成されます。哺乳類では、核がなく、赤血球の細胞骨格とスペクトリンおよびアクチンと呼ばれる2つのタンパク質との相互作用により、両凹型の形状をしています。他の脊椎動物では、それらは丸みを帯び、核を保持します。

赤血球生成プロセス。リトアニア語版ウィキペディアのA.mikalauskasからの編集

赤血球生成の調節

エリスロポエチンは赤血球の形成を刺激して、血液の酸素運搬能力を改善しますが、この形成を調節するいくつかの基本的なメカニズムがあります。

酸素圧

血液中の酸素濃度は赤血球形成を調節します。この濃度が腎臓への血流で非常に低い場合、赤血球の生成が刺激されます。

この低濃度の組織O2は、低酸素血症、貧血、腎虚血、またはこのガスに対するヘモグロビンの親和性が通常よりも高い場合に発生します。

ミーシャーは、1893年に、組織低酸素症と赤血球新生の関係を示唆した最初の人物でした。しかし、ミーシャーが示唆したように、この低酸素症は骨髄を直接刺激して赤血球を生成するわけではありません。むしろ、それは腎臓にエリスロポエチンのホルモンを生成させる。

組織低酸素症によるエリスロポエチン産生は遺伝的に調節されており、そのような低酸素症を検出する受容体は腎臓内にあります。出血後の組織酸素分圧の低下により、エリスロポエチン産生も増加します。

エリスロポエチンを作る細胞は腎臓と肝臓にあります。貧血の間のこのホルモンの生産の増加はそれを生産する細胞の数の増加が原因です。

テストステロン

テストステロンは、血中の鉄濃度を調節することにより、赤血球形成を間接的に調節します。このホルモンは、肝細胞におけるBMP-Smad（英語では頭字語では骨形成タンパク質-Smad）と呼ばれる細胞質タンパク質の作用に直接作用します。

テストステロンの作用により、ヘプシジンの転写が抑制されます。このヘプシジンは、鉄をリサイクルするマクロファージからの細胞から血漿への鉄の通過を防ぎ、血中鉄の劇的な減少をもたらします。

低鉄血症が発生すると、赤血球を生成するための鉄分がないため、エリスロポエチンが阻害されます。

温度

温度は、赤血球形成に影響を与えることが示されています。非常に低温にさらされると、布地に熱を発生させる必要があります。

これは、末梢組織に酸素を供給するために赤血球の量を増やす必要があります。ただし、このタイプの規制がどのように発生するかは完全には明らかではありません。

パラクリン規制

どうやら、中枢神経系のニューロンによるエリスロポエチンの産生があり、虚血性損傷とアポトーシスから身を守っています。しかし、科学者たちはまだそれを証明することができていません。

赤血球新生刺激剤

赤血球生成刺激剤（ESA）は、赤血球の生成を刺激するための薬剤です。エリスロポエチンはこのプロセスを自然に担当するホルモンですが、同様の特性を持つ合成製品もあります。

エリスロポエチンは、主に腎臓で合成されるホルモンです。開発の初期段階では、肝臓もエリスロポエチンの活発な産生に関与しています。ただし、開発が進むにつれて、後者のボディはそのプロセスでの役割が少なくなります。

赤血球は、エリスロポエチンの受容体を膜表面に分散させ始めます。エリスロポエチンは一連の細胞間シグナル伝達カスケードを活性化し、最初にヘモグロビン合成を生成し、網状赤血球をより迅速に作用させ、循環に放出させます。

人工ESA

人工ESAは、作成および販売された日付に応じて、世代（最初から3番目）に分類されます。それらはエリスロポエチンと構造的および機能的に類似しています。

第1世代のESAは、エポエチンアルファ、ベータ、デルタとして知られています。最初の2つは動物細胞からの組換えによって生成され、体内で約8時間の半減期を持っています。エポエチンデルタは、人間の細胞から合成されます。

ダルベポエチンアルファは、組換えDNAと呼ばれる技術を使用してチャイニーズハムスター細胞から生産された第2世代のESAです。半減期は第1世代のESAの3倍以上です。エポエチンと同様に、一部の高性能アスリートは、ドーピングの手段としてダルベポエチンを使用しています。

Continuous Erythropoetin Receptor Activator、またはCERA（英語での頭字語）は、第3世代のESAの総称です。彼らはエリスロポエチンの構造と機能をシミュレートしようとするのではなく、その受容体を刺激することによって行動し、その効果を高めます。

その半減期は以前の薬のように数時間ではなく数週間です。しかし、2008年以来商業的に使用されていましたが、スポーツ活動での違法な使用は、合法的な商業化の2〜3年前にさかのぼります。

効果のない赤血球形成

無効または無効な赤血球形成は、形成された赤血球に欠陥があり、通常は骨髄を出る前または直後に破壊される場合に発生します。

赤血球生成が効果的でないのは、核酸、ヘムグループ、またはグロビンの合成の欠陥が原因である可能性があります。これらの欠陥は、さまざまな種類の貧血を引き起こします。

核酸合成の欠陥

この場合、葉酸とコバラミンの欠乏があり、赤血球プロモーター細胞の核ではDNAの合成が阻害されているため、有糸分裂することができません。その一部として、細胞質はその体積を増加させ（巨赤血球症）、巨赤芽球と呼ばれる大きな細胞を発生させます。

これらの場合、巨赤芽球性貧血と呼ばれる一連の貧血が発生しますが、最も一般的なものは悪性貧血です。この疾患では、小腸でのビタミンB12の吸収はありません。

巨赤芽球性貧血の他の原因には、消化器疾患、吸収不良、葉酸欠乏症、および特定の薬物療法によるものがあります。

このタイプの貧血の症状には、異常な青み、神経過敏、食欲不振、下痢、歩行困難、または筋力低下があります。原因に応じて、ビタミンや葉酸のサプリメントで治療できます。

ヘムグループの統合の欠陥

鉄合成の欠乏による効果のない赤血球生成は、2種類の貧血を引き起こします。鉄欠乏症および鉄芽球性貧血による小球性貧血。

小球性貧血は、小さくて薄い赤血球によって特徴付けられる貧血のグループとして知られており、サラセミアや効果のない赤血球生成など、さまざまな原因が考えられます。

鉄芽球性貧血では、鉄とヘモシデリンのレベルが非常に高くなります。ヘモシデリンはヘモグロビンに由来する黄色の色素であり、金属のレベルが通常よりも高い場合に表示されます。このタイプの貧血は、赤い骨髄の好塩基球の死を引き起こし、ヘモグロビンの合成はありません。

鉄欠乏性貧血。撮影・編集：Erhabor Osaro（准教授）。

鉄が顆粒状に蓄積して赤血球が異常に発達することからシデロブラスト貧血と呼ばれ、シデロブラストと呼ばれています。鉄芽球性貧血は先天性の場合もあれば、続発性の場合もあり、さまざまな原因が考えられます。

グロビン合成の欠陥

この場合、鎌状赤血球貧血とベータサラセミアが発生します。鎌状赤血球貧血は、鎌状赤血球貧血としても知られています。それは、ベータグロビンの合成中にバリンのグルタミン酸の置換につながる遺伝的変異によって生成されます。

この置換により、ヘモグロビンの酸素に対する親和性が低下し、赤血球の萎縮が起こり、通常の両凹円盤状ではなく鎌状になります。鎌状赤血球貧血の患者は、微小梗塞や溶血を起こしやすいです。

サラセミアは、赤血球の早期死につながる、α-とβ-グロビンの不適切な遺伝子コードによって引き起こされる病気です。さまざまな程度の重症度でサラセミアを引き起こす可能性のある約100の異なる変異があります。

参考文献

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