Erytropoéza popisuje děj, při kterém se červené krvinky vyvíjí v krevních ostrůvcích kostní dřeně z multiploidních myeloidních progenitorových buněk (hemopoetická kmenová buňka). V průběhu vyzrávání erytrocytů dochází ke zmenšování objemu buňky, hromadění hemoglobinu a konečně k vyloučení jádra. Pro vývoj je zásadní přítomnost hormonu erytropoetinu, železa, vitaminu B12 a interleukinů (IL3, IL4). Dělením jedné krvetvorné kmenové buňky vzniká 211 erytrocytů, každou minutu jich současně vzniká 2×106. Prekursorové buňky pro erytrocyty (proerytroblasty) se vyvíjí z hemopoetické kmenové buňky, která je společným základem pro vývoj všech krevních elementů.
Kulatá buňka (14-20 μm) s okrouhlým jádrem vyplňuje většinu objemu, umístěným ve středu buňky, obvykle obsahuje 1-2 jadérka a hrudkovitý chromatin. Charakteristické je perinukleární projasnění a bazofilie podmíněná přítomností polyribozomů. Cytoplazma neobsahuje granula a je chudá na organely (umístněny v perinukleárním projasnění). Železo (ve formě molekuly ferritinu) se střádá ve strukturách zvaných siderosomy a je důležité pro budoucí syntézu hemoglobinu. Bazofiloní erytroblast je buňka kulovitého tvaru (12-16 μm).
Její jádro je velké, kulovité a umístěné excentricky. Chromatin je kondenzovanější než v případě proerytroblastu, nukleoly nejsou zřetelné. V této fázi vývoje dochází ke změně barvení cytoplazmy z bazofilní na amfifilní (barví se kyselými i zásaditými barvivy) z důvodu narůstající koncentrace hemoglobinu. Zmenšuje se jednak jádro v důsledku zahuštění chromatinu, jednak samotná buňka (12-14 μm).
Kulatá až oválná buňka (8-10 μm) s malým, velmi kondenzovaným (pyknotickým) jádrem. To je spolu s ostatními organellami excentricky uloženo. Cytoplazma je jasně eosinofilní díky koncentraci hemoglobinu. Tvorbou výběžků z cytoplazmy dochází prostřednictvím cytoskeletu k odškrcení (extruzi) jádra, které je posléze fagocytováno makrofágy. Jedná se o bezjaderný krevní element (8 μm) tvarem připomínající bikonkávní disk. V cytoplazmě nacházíme zbytky polyribosomů barvitelné brilant kresilovou modří. V krevním oběhu jsou zastoupeny 1-2 % podílem z celkového množství červených krvinek.
Průběh vývoje erytropoézy zahrnuje jednotlivé stádia od hemopoetické kmenové buňky přes proerytroblast, bazofilní erytroblast, acidofilní erytroblast až po retikulocyt a nakonec zralý erytrocyt. Důležité regulační prvky zahrnují erytropoetin (EPO), železo, vitamin B12 a IL3, IL4, které ovlivňují diferenciaci a proliferaci hematopoetických progenitorů. Hormony a cytokiny koordinují tvorbu erytrocytů a jejich průtok v oběhu.
V různých fázích embryonálního vývoje mohou být erytropoetické buňky dočasně lokalizovány v různých hematopoetických nižnostech, které se nacházejí mimo kostní dřeň, než se plně etablují v kostní dřeni. Dále existují rozdíly mezi embryonálními a pozdějšími stadii erytropoézy v regulačních mechanismech a expresi specifických markerů.
Embryonální místa původu a klíčová stádia
- První období embryonálního vývoje zahrnuje vznik zárodečných listů a z nich vyplývajícího hematopoetického systému; krvotvorné buňky se původně tvoří mimo kostní dřeň, nejprve v žloutkovém váčku a následně v jaterách a slezině.
- V průběhu gastrulace a následných týdnů se formují primordiální cévní a hematopoetické struktury, které připravují půdu pro definitivní erytropoézu v kostní dřeni.
- Na úrovni molekulárních regulací hrají důležitou roli signální molekuly a transkripční faktory, které určují diferenciaci hematopoetických progenitorů do erytroblastů a jejich dále zralé formy.
Hlavní faktory řízení erytropoézy zahrnují erytropoetin (EPO), železo, vitamin B12 a cytokiny IL3 a IL4. Dělení krvetvorné kmenové buňky na erytrocytární linie a produkce 1 krvetvornou buňkou 211 erytrocytů ukazují rozsah a rychlost hematopoézy, která ve výsledku udržuje stálou hladinu červených krvinek v krvi.
Strukturální popis buněk a jejich změn během erytropoézy
Proerytroblast představuje stadium, ze kterého se vyvíjí bazofilní erytroblast, poté acidofilní erytroblast a konečně retikulocyt, který po vypuštění jádra zůstane v krevním oběhu jako zralý erytrocyt. Změny cytoplazmatické barvy z bazofilní na amfifilní odráží zvyšující se obsah hemoglobinu. Zmenšuje se jádro a samotná buňka, až vznikne bezjaderný erytrocyt s bikonkávním tvarem a s endem zůstatkovými polyribozomy.
Tvorba erytrocytů v kostní dřeni je výsledkem koordinované činnosti cytoskeletu, endoplazmatického retikula a organel, které umožňují produkci hemoglobinu a uvolnění jádra během extruze a fagocytózy jádra makrofágy. V krevním oběhu tvoří červené krvinky 1-2 % z celkového množství erytrocytů.
Tabulka: klíčové kroky erytropoézy a související buňky
| Stadium | Popis | Charakteristické rysy |
|---|---|---|
| Hemopoetická kmenová buňka | Základ všech krevních elementů | 1-2 jadérka, perinukleární projasnění |
| Proerytroblast | Začátek erytropoézy | Bazofilní barvení, velké jádro |
| Bazofilní erytroblast | Růst hemoglobinu | Excentricky uložené jádro, kondenzovaný chromat-in |
| Acidofilní erytroblast | Nárůst hemoglobinu | Změna barvy cytoplazmy na amfifilní |
| Retikulocyt | Bez jádra, připraven k odloučení | Extruze jádra, makrofágy fagocytují zbytky |
| Erytrocyt | Zralý krevní element | Bejkontaktní disk, 8 μm, zbytky polyribosomů |
V kronice vývoje je důležitá skutečnost, že erytropoéza během prenatálního vývoje může mít dočasnou lokalizační změnu a následně se stabilizuje v kostní dřeni. Důležité je rovněž poznamenat, že časově i prostorově je regulační sít proměnlivá a zahrnuje širokou škálu signálních dráh a transkripčních faktorů, které by bylo třeba detailně mapovat v kontextu konkrétních embryonálních období.
Pochopení erytropoézy
Podrobné pochopení molekulárních regulací vyžaduje sledování kinetiky exprese EPO receptoru, regulace železa a metabolických stavů, stejně jako úlohu IL cytokynů v rámci mikrocirkulace a stroma kostní dřeně. V této souvislosti je důležité znát i rozdíly mezi embryonální erytropoézou a postnatální mature, které odrážejí změny v transkripčních programech a signálních sítích.
tags: #prenatalni #vyvoj #erytropoezy