عملکرد و ساختار گلبول های قرمز و اختلالات آن ها

گلبول های قرمز خون که به آن ها اریتروسیت نیز گفته می شود، نوعی از سلول ها هستند که بیشترین تعداد را در خون تشکیل می دهند. دیگر اجزای اصلی خون شامل پلاسما، گلبول های سفید و پلاکت ها می باشند. عملکرد اصلی گلبول های قرمز، حمل اکسیژن به سلول های بدن و تحویل دی اکسید کربن به ریه ها است. ساختار گلبول های قرمز به شکل دو استخوانی می باشد. هر دو طرف سطح سلول به سمت داخل منحنی شده و مشابه به درون یک کره است. این شکل به گلبول های قرمز کمک می کند تا به راحتی از طریق رگ های خونی کوچک حرکت کرده و اکسیژن را به ارگان ها و بافت ها برسانند.

گلبول های قرمز همچنین در تعیین گروه خونی انسان ها اهمیت دارند. گروه خونی بر اساس حضور یا عدم حضور برخی شناساگرها بر روی سطح گلبول های قرمز تعیین می شود. این شناساگرها که به آن ها آنتی ژن نیز گفته می شود، به سیستم ایمنی بدن کمک می کنند تا نوع گلبول قرمز خود را شناسایی کند.

ساختار گلبول های قرمز

گلبول های قرمز دارای سطح بالایی برای تبادل گاز و الاستیسیته بالا برای حرکت در درون رگ های مویرگی هستند.

ساختار گلبول های قرمز منحصر به فرد است. شکل دیسکی انعطاف پذیر آن ها به افزایش نسبت سطح به حجم این سلول های بسیار کوچک کمک می کند. این امر باعث می شود که اکسیژن و دی اکسید کربن به راحتی از طریق غشای پلاسمایی گلبول های قرمز عبور کنند. گلبول های قرمز مقادیر بسیار زیادی از پروتئینی به نام هموگلوبین را شامل می شوند. این مولکول حاوی آهن، اکسیژن را در حین ورود به رگ های خونی در ریه ها متصل می کند و هموگلوبین همچنین مسئول رنگ قرمز مشخص خون است.

بر خلاف دیگر سلول های بدن، گلبول های قرمز بالغ شامل هسته، میتوکندری یا ریبوزوم نیستند. عدم وجود این ساختارهای سلولی، فضایی را برای صدها میلیون مولکول هموگلوبین موجود در گلبول های قرمز ایجاد می کند. یک جهش در ژن هموگلوبین می تواند منجر به ایجاد سلول های به شکل خمیده و به بروز اختلال سلول داسی شکل منجر شود.

تولید گلبول های قرمز

مغز استخوان، میکروگراف الکترونی اسکن شده (SEM). مغز استخوان محلی است که تولید سلول های خونی در آن انجام می شود.

گلبول های قرمز از سلول های بنیادی در مغز استخوان قرمز مشتق می شوند. تولید جدید گلبول های قرمز که به آن اریتروپویز نیز گفته می شود، با کاهش سطح اکسیژن در خون تحریک می شود. کاهش سطح اکسیژن می تواند به دلایل مختلفی از جمله از دست دادن خون، حضور در ارتفاعات بالا، ورزش، آسیب به مغز استخوان و کاهش سطح هموگلوبین ایجاد شود.

زمانی که کلیه ها کاهش سطح اکسیژن را شناسایی کنند، یک هورمون به نام اریتروپویتین تولید و آزاد می کنند. اریتروپویتین تولید گلبول های قرمز را توسط مغز استخوان قرمز تحریک می کند. با ورود گلبول های قرمز بیشتر به گردش خون، سطح اکسیژن در خون و بافت ها افزایش می یابد. زمانی که کلیه ها افزایش سطح اکسیژن در خون را حس کنند، آزادسازی اریتروپویتین را کاهش می دهند. در نتیجه، تولید گلبول های قرمز کاهش می یابد.

گلبول های قرمز به طور متوسط حدود چهار ماه در گردش خون باقی می مانند. بزرگسالان در هر لحظه حدود 25 تریلیون گلبول قرمز در گردش دارند. به دلیل ساختار گلبول های قرمز، که فاقد هسته و سایر اندامک ها هستند، گلبول های قرمز بالغ نمی توانند میتوز انجام دهند تا تقسیم شوند یا ساختارهای جدید سلولی ایجاد کنند. هنگامی که گلبول ها پیر یا آسیب دیده می شوند، اکثریت قریب به اتفاق آن ها توسط طحال، کبد و گره های لنفی از گردش خون خارج می شوند. این اندام ها و بافت ها شامل گلبول های سفیدی به نام ماکروفاژها هستند که سلول های خونی آسیب دیده یا در حال مرگ را بلعیده و هضم می کنند. تخریب گلبول های قرمز و اریتروپویز معمولاً با نرخ یکسانی انجام می شود تا تعادل در گردش گلبول های قرمز حفظ شود.

گلبول های قرمز و تبادل گاز

کیسه های هوایی در ریه های انسان. گلبول های قرمز که بر روی کیسه های هوایی جریان دارند، اکسیژن را دریافت کرده و آن را به سایر قسمت های بدن منتقل می کنند.

تبادل گاز، عملکرد اصلی گلبول های قرمز است. فرآیند تبادل گازها بین سلول های بدن و محیط، تنفس نامیده می شود. اکسیژن و دی اکسید کربن از طریق سیستم قلبی عروقی در بدن حمل می شوند. هنگامی که قلب خون را به گردش درمی آورد، خون فاقد اکسیژن که به قلب برمی گردد، به ریه ها پمپ می شود. اکسیژن به واسطه فعالیت سیستم تنفسی به دست می آید.

در ریه ها، شریان های ریوی به رگ های خونی کوچکتری به نام آرتریول ها تبدیل می شوند. آرتریول ها جریان خون را به مویرگ های اطراف کیسه های هوایی ریه هدایت می کنند. کیسه های هوایی، سطوح تنفسی ریه ها هستند. اکسیژن از طریق اندوتلیوم نازک کیسه های هوایی به داخل خون در مویرگ های اطراف نفوذ می کند. مولکول های هموگلوبین در گلبول های قرمز، دی اکسید کربنی را که از بافت های بدن جمع آوری کرده اند، آزاد کرده و با اکسیژن اشباع می شوند. دی اکسید کربن از خون به کیسه های هوایی نفوذ کرده و از طریق بازدم خارج می شود.

اکنون خون غنی از اکسیژن به قلب بازمی گردد و به سایر قسمت های بدن پمپ می شود. هنگامی که خون به بافت های سیستمیک می رسد، اکسیژن از خون به سلول های اطراف نفوذ می کند. دی اکسید کربن تولید شده به عنوان نتیجه تنفس سلولی از مایع میان بافتی اطراف سلول های بدن به داخل خون نفوذ می کند. هنگامی که در خون قرار می گیرد، دی اکسید کربن به هموگلوبین متصل شده و از طریق چرخه قلبی به قلب بازمی گردد.

اختلالات گلبول های قرمز

این تصویر یک گلبول قرمز سالم (در سمت چپ) و یک گلبول داسی شکل (در سمت راست) را نشان می دهد.

مغز استخوان بیمار می تواند گلبول های قرمز غیرطبیعی تولید کند. این سلول ها ممکن است در اندازه (بسیار بزرگ یا کوچک) یا شکل (به شکل داسی) نامنظم باشند، که به ساختار گلبول های قرمز مربوط می شود. کم خونی شرایطی است که با کمبود تولید گلبول های قرمز جدید یا سالم مشخص می شود. این بدان معنی است که تعداد کافی از گلبول های قرمز عملکردی برای حمل اکسیژن به سلول های بدن وجود ندارد. بنابراین، افراد مبتلا به کم خونی ممکن است خستگی، سرگیجه، تنگی نفس یا تپش قلب را تجربه کنند. علل کم خونی شامل از دست دادن ناگهانی یا مزمن خون، عدم تولید کافی گلبول های قرمز و تخریب گلبول های قرمز می باشد. انواع کم خونی شامل:

• کم خونی آپلاستیک: یک حالت نادر که در آن مغز استخوان به دلیل آسیب به سلول های بنیادی، تولید گلبول های جدید را به اندازه کافی انجام نمی دهد. توسعه این حالت با عوامل مختلفی از جمله بارداری، قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی سمی، عوارض جانبی برخی داروها و برخی عفونت های ویروسی، مانند اچ آی وی، هپاتیت یا ویروس اپشتین-بار مرتبط است.
• کم خونی ناشی از کمبود آهن: کمبود آهن در بدن منجر به تولید ناکافی گلبول های قرمز می شود. علل این وضعیت شامل از دست دادن ناگهانی خون، قاعدگی و دریافت یا جذب ناکافی آهن از غذا می باشد.
• کم خونی داسی شکل: این اختلال وراثتی ناشی از جهش در ژن هموگلوبین است که باعث می شود گلبول های قرمز به شکل داسی تبدیل شوند. این سلول های به شکل غیرطبیعی در رگ های خونی گیر کرده و جریان خون عادی را مسدود می کنند.
• کم خونی نرموستیک: این حالت ناشی از کمبود تولید گلبول های قرمز است. با این حال، سلول های تولید شده اندازه و شکل طبیعی دارند. این وضعیت ممکن است ناشی از بیماری کلیوی، اختلال در مغز استخوان یا سایر بیماری های مزمن باشد.
• کم خونی همولیتیک: گلبول های قرمز به طور پیش از موعد از بین می روند، معمولاً به عنوان نتیجه یک عفونت، اختلال خودایمنی یا سرطان خون.

درمان های مربوط به کم خونی بسته به شدت کم خونی متفاوت است و شامل مکمل های آهن یا ویتامین، دارو، تزریق خون یا پیوند مغز استخوان است.