پاورپوینت ساختمان و عملکرد گلبولهای قرمز

بسم الله الرحمن الرحیم
ساختمان و عملکرد گلبولهای قرمز

مراحل تکوین گلبول های قرمز خون )اریتروپویزیس(: همانطور که مشاهده میشود سیتوپلاسم سلول پرواریتروبلاستت، بازوفیتل )بتن( ( – شکل 1
است؛ در حالی که این خاصیت، رفته رفته به سمت ائوزینوفیلی تغییر مییابد، به نحوی که گلبول قرمز کاملاً ائوزینوفیل خواهد بود. هستته ستلول نیتز در
مرحله اریتروبلاست اورتوکروماتوفیل )نورموبلاست( حذف میشود. نمودار بالا، میزان RNA و پروتئین هموگلوبین را در طی این فرآیند نشان متی دهتد.
همانطور که انتظار می رود، با پیشرفت تمایز، میزان RNA کاه و میزان پروتئین افزای مییابد.

گلبول قرمز
متشکل از غشایی که محلولی از هموگلوبین را احاطه کرده
فاقد هسته
فاقد ارگانل داخل سلولی
به شکل مقعرالطرفین
اعمال اصلی گلبول قرمز خون :
تحویل اکسیژن به بافتها
کمک به برداشت دی اکسید کربن حاصل از متابولیسم بافتی

فعالیت متابولیک گلبول قرمز
فعالیت متابولیک گلبول قرمز شامل مسیرهای زیر می باشد :
مسیر امبدن میرهوف یا گلیکولیز
مسیر اکسیداتیو یا هگزو منوفسفات شنت یا پنتوز فسفات
مسیر مت هموگلوبین ردوکتاز
مسیر راپاپورت لوبرینگ

مسیر امبدن میرهوف یا گلیکولیز
مهمترین منبع اساسی انرژی سلولی است.
مولکول گلوکز به لاکتات میشکند و2 عدد ATP تولید می شود.
انرژی حاصل از تخریب گلوکز توسط آنزیم ها در موارد زیر استفاده میگردد :
نگهداری آهن هموگلوبین به فرم فعال فروس 2+ Fe
عملکرد پمپ کاتیونی جهت نگهداری غلظت داخل سلولی یون سدیم و پتاسیم
نگهداری گروههای سولفوهیدریل های گلوبین و آنزیم ها برای فعالیت
نگهداری و قوام غشاء

مسیر امبدن میرهوف یا گلیکولیز

محصولات مسیرگلیکولیز
NADH : کوفاکتور آنزیم مت هموگلوبین ردوکتاز
ATP : تامین انرژی پمپ سدیم
BPG 2,3 : مهم در توانایی حمل اکسیژن توسط گلبول قرمز

مسیر اکسیداتیو یا هگزوز منوفسفات شنت یا پنتوز فسفات
تولید NADPH به عنوان مهمترین محصول مسیر اکسیداتیو
سبب تبدیل گلوتاتیون اکسید به فرم احیاء می شود.
با این عمل سلول توانایی مقابله با مواد اکسیدان را کسب نماید.
نقص در این مسیر سبب رسوب هموگلوبین اکسیده شده در داخل گلبول قرمز، به صورت اجسام Heinz body می شود.
شایعترین کمبود آنزیمی نقص گلوکز 6- فسفات دهیدروژناز یا G6PDاست.

مسیر اکسیداتیو یا هگزوز منوفسفات شنت یا پنتوز فسفات

مسیر مت هموگلوبین ردوکتاز
وابسته به مسیر امبدن میرهوف است.
عمل آن کاهش نوکلئوتیدهای پریمیدین و نگهداری هموگلوبین به فرم آهن دو ظرفیتی است.
مت هموگلوبین در نتیجه اکسیداسیون آهن دو به آهن سه ظرفیتی ایجاد میگردد.
آنزیمهای مهم این مسیر عبارتند از : مت هموگلوبین ردوکتاز
سیتوکرومb5 ردوکتاز
NADH حاصل از مسیر اکسیداتیو در بازسازی سیتوکروم نقش دارد.
کمبود ارثی مت هموگلوبین ردوکتاز میتواند باعث بیماری مت هموگلوبینمی گردد.

مسیر مت هموگلوبین ردوکتاز

مسیر راپاپورت لوبرینگ
اهمیت این مسیر در جهت توانایی حمل اکسیژن توسط گلبول قرمز است.
محصول مهم این مسیر 2,3 BPG می باشد.
در شرایط کمبود اکسیژن و اختلال اسید و باز ، 2,3 BPG تجمع یافته و حمل اکسیژن به عروق مویرگی بیشتر میگردد.
با طبیعی شدن فشار اکسیژن ، میزان 2,3 BPG کاهش می یابد.
2,3 BPG نقش تنظیم کننده در حمل اکسیژن را دارد.

مسیر راپاپورت لوبرینگ

منحنی اشباع اکسیژن در مجاورت 2,3 BPG

ساختار غشاء گلبول قرمز
از دو لایه پروتئین و لیپید به همراهی آنتی ژنها پوشیده شده است.
قابلیت ترمیم خود به خود را دارد.
حاوی حدود 10 پروتئین اصلی می باشد.
توسط یک نوع الکتروفورزبرای جدا سازی پروتئین ها بر اساس وزن مولکولی استفاده می شود. کندترین و در نتیجه سنگین ترین آنها نوار 1 یا اسپکترین است .

ساختار غشاء گلبول قرمز
پروتئین تبادلگرآنیون وگلیکوفورینها پروتیئنهای اصلی لاینفک غشای گلبول قرمزند.
پروتئین تبادلگرآنیون (نوار 3) گلیکوپروتئینی خلال غشایی بوده و نمونه ای از پروتئین غشایی چندگذر است که عرض غشای دو لایه را حداقل 10 بار طی میکند. این پروتئین احتمالاً به صورت دیمری در غشاقرار داشته که با ایجاد یک تونل، امکان تبادل یون کلر با بیکربنات را فراهم می سازد.
گلیکوفورینهای C و B ،A نیز گلیکوپروتئین خلال غشایی هستند، ولی از نوع تک گذر بوده و فقط یک بار عرض غشا را طی می کنند. قریب 90 % اسید سیالیک غشای گلبول قرمز در این پروتئین است.

عملکرد پروتئین تبادلگرآنیون

ساختار غشاء گلبول قرمز
اسپکترین ، آنکیرین و سایر پروتئینهای محیطی غشاء به تعیین شکل و انعطاف پذیری گلبول قرمز کمک می کنند. لازمه تغییر شکل آسان و برگشت پذیر بودن غشاء گلبول قرمز این است که غشای آن هم سیال و هم انعطاف پذیر باشد.
اسپکترین پروتئین اصلی اسکلت سلولی و متشکل از 2 پلی پپتید اسپکترین 1 ( زنجیره α ) و اسپکترین 2 ( زنجیره β ) می باشد. این زنجیره ها ایجاد تترامری را می کنند که سبب انعطاف پذیری پروتئین و در نتیجه غشای گلبول قرمز می شود.
آنکیرین Ankyrin پروتئینی هرمی شکل است که به اسپکترین متصل می شود. اتصال محکمی با نوار 3 داشته که ضامن اتصال اسپکترین به غشا است.

ساختار غشاء گلبول قرمز
اکتین (نوار 5) در گلبول قرمز به صورت فیلامانهای کوتاه و دو مارپیچی اکتین F است . دم دیمرهای اسپکترین به اکتین متصل می شود. اکتین به پروتئین4/1 نیز اتصال دارد.
پروتئین4/1 پروتئینی گویچه ای (گلبولی ) است که محکم به دم اسپکترین در نزدیکی جایگاه اتصال اکتین به اسپکترین متصل می شود. پروتئین4/1 به پروتئینهای لاینفک گلیکوفورین A و C نیز متصل است.
در صورت کمبود اسپکترین در غشاء گلبول قرمز یا اختلال ساختمان آن، بیماری به نام اسفروسیتوز ارثی پدید می آید به طوری که اسپکترین نمیتواند اتصال محکم طبیعی خود را با سایر پروتئینها داشته باشد.

ساختار غشاء گلبول قرمز

هموگلوبین
در طی بلوغ گلبول قرمز درمغز استخوان ساخته میشود.
به تنهایی بیش از 90 % حجم خشک گلبول قرمز را تشکیل میدهد.
مهمترین محتوای هموگلوبین، هِم و گلوبین است .
گلوبین از 4 زنجیره پلی پپتیدی تشکیل شده که دو به دو مشابه هستند.
هر رشته مولکول گلوبین دارای رزیدوهای غیر قطبی است و محل استقرار ملکول هِم می باشد.

بیوسنتز هِم
فروپروتوپورفیرینی است که از اضافه شدن یک اتم آهن 2 ظرفیتی به ملکول پروتورپورفیرین تولید می گردد.
پروتوپورفیرین خود یک تتراپیرول حلقوی است.
بدلیل حضور گسترده پیوندهای دوگانه مزدوج، ملکول هِم توانایی جذب قسمتی از نور مرئی را داراست، لذا به رنگ قرمز دیده میشود.
هِم از سوکسینل کوآنزیمA و اسید آمینه گلایسین سنتز می شود.

بیوسنتز زنجیره گلوبین
ساخت هِم و گلوبین در مولکول هموگلوبین تحت کنترل ژن بوده و از والدین به ارث میرسد و کروموزوم 11 و 16 محل ساخت زنجیره گلوبین می باشند.
ژنهای آلفا و شبه آلفا (α-like)یعنی ژن زتا بر روی کروموزوم شماره 16 قرار گرفته اند.
ژن های بتا و شبه بتا (β-like) یعنی ژن های اپسیلون ، گاما و دلتا بر روی کروموزوم شماره 11 مستقرند.

بیوسنتز گلوبین
فعالیت ژنهای سنتز کننده زنجیره گلوبین در دوران جنینی و بلوغ متفاوت است :
ژنهای گلوبین زتا و اپسیلون در دوران رویانی
ژن های آلفا و گاما در دوران جنینی
ژن های بتا و دلتا در دوران پس از تولد فعال می گردند.

انواع هموگلوبین در دوران جنینی و بلوغ
تفاوت در نوع زنجیره گلوبین تولید شده سبب ایجاد تنوع در هموگلوبین انسان می شود.
انواع هموگلوبین ها شامل هموگلوبین A ، هموگلوبین جنینی Fetal)) و هموگلوبین رویانی Emberyonic می باشد.

متابولیسم آهن
آهن در بدن انسان به دلیل حضور در بسیاری از هموپروتئینها مانند هموگلوبین میوگلوبین و سیتوکرومها و برخی آنزیم ها مانند کاتالاز اهمیت دارد.
میزان آهن مورد نیاز در حدود mg 1 در روز است.
میزان نیاز به آهن در دوران رشد، حاملگی و شیردهی بیشتر میشود.
70% آهن کل بدن به صورت عملکردی و 30% در بدن ذخیره میشود.
مهمترین عمل آهن همراهی با گلوبین به صورت هموگلوبین است.

متابولیسم آهن
جذب آهن از معده بسیار کم است.
آهن اغلب در دئودنوم و ژوژنوم فوقانی به راحتی جذب شده و توسط سلولهای اپیتلیوم روده ای برداشت می گردد.
آنزیم فروردوکتاز در غشاء سلولهای روده سبب احیای آهن فریک به فرو می شود.
انتقال آهن از سطوح سلولهای روده ای به درونشان توسط نوعی ناقل فلزات دو ظرفیتی DMT1 انجام می شود.
آهن به محض ورود به سلولهای روده می تواند به صورت فریتین اندوخته شده یا از غشای قاعده ای کناری به درون پلاسما انتقال یابد و با ترانسفرین حمل شود.

متابولیسم آهن

ترانسفرین
یک بتا گلوبولین با وزن مولکولی قریب Kda 76 است.
این گلیکوپروتئین در کبد ساخته شده و نقش محوری در متابولیسم آهن در بدن دارد.
انتقال آهن به داخل سلولها شامل انتقال آهن به همراه ترانسفرین است.
با آندوسیتوز با واسطه گیرنده داخل میگردد و با یک ذره لیزوزوم مخلوط میگردد.
PH اسیدی درون لیزوزوم باعث جدایی آهن از پروتئین میشود.
آهن جدا شده وارد سیتوپلاسم می شود.
ترانسفرین دورن لیزوزم تجزیه نشده به گیرنده متصل میماند و به غشاء پلاسمایی برمیگردد تا مجدداً وارد پلاسما گردد.

فریتین
آهن را در شرایط طبیعی ذخیره می کند.
در شرایطی که آهن اضافی باشد (مثلاً در هموکروماتوز)، ذخایر آهن بدن به میزان زیادی افزایش یافته و آهن در بافتهایی همچون کبد و طحال رسوب میکند.
فریتین حاوی تقریباً 23% آهن است.
در حالت طبیعی، فریتین بسیار کمی در پلاسمای انسان وجود دارد.
مقدار آن در پلاسمای بیماران دچار آهن مازاد به شدت بالا می رود.

تنظیم تولید گلبولهای قرمز
اریتروپوییتین تنظیم کننده اصلی ساخت گلبولهای قرمز در انسان است .
عمدتاً در کلیه ساخته می شود، در پاسخ به هیپوکسی به جریان خون می ریزد و از آن طریق به مغز استخوان می رسد.
در آنجا از طریق گیرنده ای خاص با پیش ساز گلبولهای قرمز تعامل می کند .
این گیرنده به صورت پروتئینی داخل غشایی است، فعالیت تیروزین کینازی نداشته ولی می تواند برخی ازآنزیمها را تحریک کند .
اریتروپوییتن برای این اثرات خود به همکاری سایر عوامل اینترلوکین نیاز دارد.

مراحل تولید گلبولهای قرمز

کاتابولیسم یا تخریب گلبولهای قرمز
طول عمر متوسط گلبولهای قرمز 120-100 روز است.
گلبولهای قرمز پیر یا فرسوده با از دست دادن قابلیت انعطاف پذیری غشاء قادر به تحمل شرایط سخت عبور از سینوزوئیدهای طحال نیستند.
این سلولها توسط ماکروفاژهای طحال برداشت و از بین میروند.
تخریب گلبولهای قرمز پیر به 2 صورت رخ می دهد :
خارج عروقی : 90 – 80 % این سلولها توسط ماکروفاژهای طحال برداشت و تخریب میگردند بدون اینکه هموگلوبین آنها وارد پلاسما گردد.
داخل عروقی : درصد کمی از گلبولهای پیر و فرسوده در شرایط خاص داخل عروق خونی تخریب می شوند.

تخریب خارج عروقی
بعد از برداشت گلبولهای قرمز پیر توسط ماکروفاژهای طحال ، ملکول هموگلوبین تجزیه میگردد، که نتیجه آن تولید آهن، پروتوپورفیرین و گلوبین است.
آهن با ترانسفرین پلاسما حمل شده و به سلولهای خون ساز مغز استخوان میرود.
گلوبین در کبد به اسیدهای آمینه تجزیه شده و وارد ذخیره اسیدهای آمینه میگردد.
حلقه پورفیرین شکسته شده و به بیلی روبین تبدیل شده و توسط آلبومین به کبد میرود جایی که کنژوگه شده و از دستگاه گوارش و به میزان کمتری در ادرار دفع میگردد.

تخریب خارج عروقی

تخریب داخل عروقی
هموگلوبین مستقیماً در گردش خون آزاد شده و توسط گلوبین پلاسمایی به نام هاپتوگلبولین گرفته میشود.
این ترکیب از ترشح هموگلوبین پلاسما در ادرار جلوگیری میکند.
این کمپلکس توسط سلولهای کبدی برداشته می شود.
در تخریب گلبول قرمز داخل عروقی سطح هاپتوگلوبولین سرم پائین می افتد.
هموگلوبین اضافی اکسیده شده و به مت هموگلوبین تبدیل میگردد.
این هموگلوبین با پروتئین دیگر به نام هموپکسین در پلاسما حمل میگردد تا به سلولهای کبدی برسد.

تخریب داخل عروقی