Eritrositler
Genellikle kırmızı kan hücresi (veya RBC) olarak bilinen eritrosit, açık ara en yaygın şekilli elementtir: Tek bir damla kanda milyonlarca eritrosit ve sadece binlerce lökosit bulunur. Özellikle, erkeklerde mikrolitre (µL) kan başına yaklaşık 5,4 milyon eritrosit bulunurken, kadınlarda µL başına yaklaşık 4,8 milyon eritrosit bulunur. Aslında, eritrositlerin vücuttaki toplam hücrelerin yaklaşık yüzde 25'ini oluşturduğu tahmin edilmektedir. Tahmin edebileceğiniz gibi, ortalama çapları sadece 7-8 mikrometre (µm) olan oldukça küçük hücrelerdir (aşağıdaki şekil). Eritrositlerin birincil işlevleri, solunan oksijeni akciğerlerden alıp vücudun dokularına taşımak ve dokulardaki bir miktar (yaklaşık yüzde 24) karbondioksit atığını alıp soluk vermek için akciğerlere taşımaktır. Eritrositler vasküler ağ içinde kalır. Lökositler tipik olarak savunma işlevlerini yerine getirmek için kan damarlarını terk etseler de, eritrositlerin kan damarlarından dışarıya hareketi anormaldir.
Eritrositlerin Şekli ve Yapısı
Bir eritrosit kırmızı kemik iliğinde olgunlaşırken, çekirdeğini ve diğer organellerinin çoğunu çıkarır. Retikülosit olarak bilinen olgunlaşmamış bir eritrosit, dolaşımdaki ilk ya da iki gün boyunca tipik olarak organel kalıntıları içerecektir. Retikülositler eritrosit sayısının yaklaşık yüzde 1-2'sini oluşturmalı ve RBC üretim oranının kabaca tahmin edilmesini sağlamalıdır; anormal derecede düşük veya yüksek oranlar bu hücrelerin üretiminde sapmalar olduğunu gösterir. Başta ribozom ağları (retikulum) olmak üzere bu kalıntılar hızla dökülür ve olgun, dolaşımdaki eritrositlerin çok az iç hücresel yapısal bileşeni vardır. Örneğin mitokondriden yoksun oldukları için anaerobik solunuma ihtiyaç duyarlar. Bu da taşıdıkları oksijenin hiçbirini kullanmadıkları, dolayısıyla tamamını dokulara iletebildikleri anlamına gelir. Ayrıca endoplazmik retiküladan yoksundurlar ve protein sentezlemezler. Ancak eritrositler, kan hücrelerinin kendilerine özgü yapılarını korumalarına yardımcı olan ve kılcal damarlardan geçebilmek için şekil değiştirmelerini sağlayan bazı yapısal proteinler içerirler. Bu, bir hücre iskeleti protein elemanı olan protein spektrini içerir.
Eritrositler bikonkav disklerdir; yani çevreleri dolgun, merkezleri ise çok incedir (aşağıdaki şekil). Çoğu organelden yoksun oldukları için, birazdan göreceğiniz gibi gazları taşıyan hemoglobin moleküllerinin varlığı için daha fazla iç alan vardır. Bikonkav şekil aynı zamanda hacmine oranla gaz alışverişinin gerçekleşebileceği daha büyük bir yüzey alanı sağlar; benzer çaptaki bir küre daha düşük bir yüzey alanı/hacim oranına sahip olacaktır. Kılcal damarlarda, eritrositler tarafından taşınan oksijen plazmaya difüze olabilir ve daha sonra hücrelere ulaşmak için kılcal damar duvarlarından geçerken, hücreler tarafından atık ürün olarak üretilen karbondioksitin bir kısmı eritrositler tarafından alınmak üzere kılcal damarlara difüze olur. Kapiller yataklar son derece dardır, eritrositlerin geçişini yavaşlatır ve gaz değişiminin gerçekleşmesi için daha uzun bir fırsat sağlar. Bununla birlikte, kılcal damarlardaki boşluk o kadar küçük olabilir ki, kendi küçük boyutlarına rağmen, eritrositlerin yollarına devam edebilmeleri için kendi üzerlerine katlanmaları gerekebilir. Neyse ki, spektrin gibi yapısal proteinleri esnektir, bu da şaşırtıcı derecede kendi üzerlerine eğilmelerine ve daha geniş bir damara girdiklerinde tekrar geri dönmelerine izin verir. Daha geniş damarlarda eritrositler bozuk para rulosu gibi üst üste yığılabilir ve Fransızca "rulo" anlamına gelen "rouleaux" kelimesini oluşturur.
Hemoglobin
Hemoglobin, proteinler ve demirden oluşan büyük bir moleküldür. Globin adı verilen bir proteinin alfa 1 ve 2 ile beta 1 ve 2 olarak adlandırılan dört katlanmış zincirinden oluşur (aşağıdaki şeklin "a" görseli). Bu globin moleküllerinin her biri, bir demir iyonu (Fe2+) içeren hem adı verilen kırmızı bir pigment molekülüne bağlıdır (aşağıdaki şeklin "b" görseli).
Hemdeki her bir demir iyonu bir oksijen molekülüne bağlanabilir; dolayısıyla her bir hemoglobin molekülü dört oksijen molekülü taşıyabilir. Tek bir eritrosit yaklaşık 300 milyon hemoglobin molekülü içerebilir ve bu nedenle 1,2 milyar oksijen molekülüne bağlanabilir ve taşıyabilir (yukarıdaki şeklin "b" görseli).
Akciğerlerde hemoglobin oksijeni alır ve demir iyonlarına bağlanarak oksihemoglobini oluşturur. Parlak kırmızı, oksijenli hemoglobin vücut dokularına gider ve burada oksijen moleküllerinin bir kısmını serbest bırakarak, bazen indirgenmiş hemoglobin olarak da adlandırılan daha koyu kırmızı deoksihemoglobin haline gelir. Oksijen salınımı çevre dokulardaki oksijen ihtiyacına bağlıdır, bu nedenle hemoglobin nadiren de olsa oksijenin tamamını geride bırakır. Kılcal damarlarda karbondioksit kan dolaşımına girer. Yaklaşık yüzde 76'sı plazmada çözünür, bir kısmı çözünmüş CO2 olarak kalır ve geri kalanı bikarbonat iyonu oluşturur. Yaklaşık yüzde 23-24'ü hemoglobindeki amino asitlere bağlanarak karbaminohemoglobin olarak bilinen bir molekül oluşturur. Kılcal damarlardan hemoglobin karbondioksiti akciğerlere geri taşır ve burada oksijen değişimi için serbest bırakır.
RBC seviyelerindeki değişiklikler, vücudun dokulara etkili bir şekilde oksijen sağlama yeteneği üzerinde önemli etkilere sahip olabilir. Etkisiz hematopoez, yetersiz sayıda RBC ile sonuçlanır ve çeşitli anemi formlarından birine neden olur. RBC'lerin aşırı üretimi polisitemi adı verilen bir duruma neden olur. Polisiteminin başlıca dezavantajı dokulara doğrudan yeterli oksijen gönderilememesi değil, kalbin kanı dolaştırmasını zorlaştıran kanın viskozitesinin artmasıdır.
Hemoglobini yetersiz olan hastalarda dokular yeterli oksijen alamayabilir ve bu da başka bir anemi türüne neden olur. Dokuların oksijenlenmesini belirlerken, sağlık hizmetlerinde en çok ilgi gören değer yüzde satürasyondur; yani bir hastanın kanında oksijen tarafından işgal edilen hemoglobin bölgelerinin yüzdesidir. Klinik olarak bu değer genellikle basitçe "satürasyon yüzdesi" olarak adlandırılır.
Satürasyon yüzdesi normalde nabız oksimetresi olarak bilinen ve vücudun ince bir kısmına, tipik olarak hastanın parmağının ucuna uygulanan bir cihaz kullanılarak izlenir. Cihaz, parmaktan iki farklı dalga boyunda ışık (biri kırmızı, diğeri kızılötesi) göndererek ve ışık çıkarken bir fotodetektörle ölçerek çalışıyor. Hemoglobin, oksijen ile doygunluğuna bağlı olarak ışığı farklı şekilde emer. Makine, fotodetektör tarafından alınan ışık miktarını, kısmen oksijenlenmiş hemoglobin tarafından emilen miktara göre kalibre eder ve verileri doygunluk yüzdesi olarak sunar. Normal nabız oksimetre değerleri yüzde 95-100 arasında değişir. Daha düşük yüzdeler hipoksemiyi veya düşük kan oksijenini yansıtır. Hipoksi terimi daha geneldir ve basitçe düşük oksijen seviyelerini ifade eder. Oksijen seviyeleri, tipik olarak arteriyel bir çubuğu takiben plazmadaki serbest oksijenden de doğrudan izlenir. Bu yöntem uygulandığında, mevcut oksijen miktarı kısmi oksijen basıncı veya kısaca PO2 cinsinden ifade edilir ve tipik olarak milimetre cıva, mm Hg birimleriyle kaydedilir.
Böbrekler her gün ortalama bir yetişkinde yaklaşık 180 litre (~380 pint) kanı veya toplam dinlenme hacminin yaklaşık yüzde 20'sini süzer ve bu nedenle oksijen doygunluğunu belirleyen reseptörler için ideal bölgeler olarak hizmet eder. Hipoksemiye yanıt olarak, böbreği besleyen damarlardan daha az oksijen çıkacak ve bu da oksijen konsantrasyonunun gerçekte izlendiği böbreğin doku sıvısında hipoksiye (düşük oksijen konsantrasyonu) neden olacaktır. Böbrek içindeki interstisyel fibroblastlar EPO salgılar, böylece eritrosit üretimini artırır ve oksijen seviyelerini geri kazandırır. Klasik bir negatif geri besleme döngüsünde, oksijen satürasyonu yükseldikçe EPO salgısı düşer ve bunun tersi de geçerlidir, böylece homeostaz korunur. Atmosferdeki oksijen seviyesinin doğal olarak daha düşük olduğu yüksek rakımlarda yaşayan nüfus, doğal olarak deniz seviyesinde yaşayan insanlardan daha yüksek bir hematokrit değerine sahiptir. Sonuç olarak, yüksek rakımlara seyahat eden kişiler, varışlarından sonraki birkaç gün boyunca yorgunluk, baş ağrısı ve nefes darlığı gibi hipoksemi belirtileri yaşayabilir. Hipoksemiye yanıt olarak böbrekler, homeostaz tekrar sağlanana kadar eritrosit üretimini artırmak için EPO salgılar. Hipoksemi veya irtifa hastalığı semptomlarından kaçınmak için dağcılar genellikle EPO seviyelerinin ve dolayısıyla eritrosit sayılarının yükselmesine izin vermek için artan yüksekliklerde bulunan bir dizi kampta birkaç gün ila bir hafta veya daha uzun süre dinlenirler. Everest Dağı ve Himalayalar'daki K2 gibi en yüksek zirvelere tırmanırken, birçok dağcı zirveye yaklaştıkça şişelenmiş oksijene güvenir.
Eritrositlerin Yaşam Döngüsü
İlikte eritrosit üretimi saniyede 2 milyondan fazla hücre gibi şaşırtıcı bir hızda gerçekleşir. Bu üretimin gerçekleşmesi için bir dizi hammaddenin yeterli miktarda bulunması gerekir. Bunlar, glikoz, lipitler ve amino asitler gibi herhangi bir hücrenin üretimi ve bakımı için gerekli olan aynı besin maddelerini içerir. Bununla birlikte, eritrosit üretimi de birkaç eser element gerektirir:
- Demir. Bir hemoglobin molekülündeki her bir hem grubunun eser mineral demirden bir iyon içerdiğini söylemiştik. Ortalama olarak, tükettiğimiz demirin yüzde 20'sinden azı emilir. Et, kümes hayvanları ve balık gibi hayvansal gıdalardan alınan hem demiri, bitkisel gıdalardan alınan hem olmayan demire göre daha verimli bir şekilde emilir. Demir, emildikten sonra vücudun toplam demir havuzunun bir parçası haline gelir. Kemik iliği, karaciğer ve dalak demiri ferritin ve hemosiderin protein bileşiklerinde depolayabilir. Ferroportin, demiri bağırsak hücresi plazma membranları boyunca ve depolama bölgelerinden kana karıştığı doku sıvısına taşır. EPO eritrosit üretimini uyardığında, demir depodan salınır, transferrine bağlanır ve eritrosit öncüllerine bağlandığı kırmızı iliğe taşınır.
- Bakır. Bir eser mineral olan bakır, iki plazma proteini olan hephaestin ve ceruloplasmin'in bir bileşenidir. Bunlar olmadan hemoglobin yeterince üretilemez. Bağırsak villuslarında bulunan hephaestin, demirin bağırsak hücreleri tarafından emilmesini sağlar. Seruloplazmin ise bakırın taşınmasını sağlar. Her ikisi de demirin Fe2+'dan Fe3+'a oksidasyonunu sağlar, bu formda vücut hücrelerine taşınması için taşıma proteini olan transferrine bağlanabilir. Bakır eksikliği durumunda, hem sentezi için demir taşınması azalır ve demir dokularda birikerek sonunda organ hasarına yol açabilir.
- Çinko. Eser mineral çinko, hemoglobinin hem kısmının sentezini kolaylaştıran bir ko-enzim olarak işlev görür.
- B vitaminleri. B vitaminleri folat ve B12 vitamini, DNA sentezini kolaylaştıran ko-enzimler olarak işlev görür. Bu nedenle, her ikisi de eritrositler de dahil olmak üzere yeni hücrelerin sentezi için kritik öneme sahiptir.
Eritrositler dolaşımda 120 güne kadar yaşar, daha sonra yıpranmış hücreler makrofaj adı verilen ve öncelikle kemik iliği, karaciğer ve dalakta bulunan bir tür miyeloid fagositik hücre tarafından ortadan kaldırılır. Parçalanan eritrositlerin hemoglobin bileşenleri aşağıdaki gibi işlenir:
- Hemoglobinin protein kısmı olan globin, yeni eritrositlerin üretiminde kullanılmak üzere kemik iliğine geri gönderilebilen amino asitlere ayrılır. Fagositize edilmeyen hemoglobin dolaşımda parçalanır ve böbrekler tarafından dolaşımdan uzaklaştırılan alfa ve beta zincirleri açığa çıkar.
- Hemoglobinin hem kısmında bulunan demir, öncelikle ferritin veya hemosiderin şeklinde karaciğer veya dalakta depolanabilir veya yeni eritrositlere geri dönüştürülmek üzere transferrin tarafından kan dolaşımı yoluyla kırmızı kemik iliğine taşınabilir.
- Hem'in demir olmayan kısmı, yeşil bir pigment olan atık ürün biliverdin'e ve ardından sarı bir pigment olan başka bir atık ürün bilirubin'e dönüşür. Bilirubin albümine bağlanır ve kanda karaciğere gider, karaciğer de bunu safra üretiminde kullanır; safra, diyetle alınan yağların emülsiyon haline getirilmesine yardımcı olmak için bağırsaklara salınan bir bileşiktir. Kalın bağırsakta bakteriler bilirubini safradan ayırarak ürobilinojene ve ardından stercobiline dönüştürür. Daha sonra dışkı yoluyla vücuttan atılır. Geniş spektrumlu antibiyotikler tipik olarak bu bakterileri de ortadan kaldırır ve dışkı rengini değiştirebilir. Böbrekler ayrıca dolaşımdaki bilirubini ve ürobilinler gibi diğer ilgili metabolik yan ürünleri uzaklaştırır ve bunları idrara salgılar.
Hemoglobinin yıkımından oluşan parçalanma pigmentleri çeşitli durumlarda görülebilir. Bir yaralanma bölgesinde, hasarlı RBC'lerden gelen biliverdin, bir çürük ile ilişkili bazı dramatik renkleri üretir. Karaciğer yetmezliğinde bilirubin dolaşımdan etkili bir şekilde uzaklaştırılamaz ve vücudun sarılıkla ilişkili sarımsı bir renk almasına neden olur. Dışkıdaki stercobilinler bu atıkla ilişkili tipik kahverengi rengi üretir. İdrarın sarı rengi ise ürobilinler ile ilişkilidir.
Eritrosit yaşam döngüsü aşağıdaki şekilde özetlenmiştir.
Eritrosit Bozuklukları
Eritrositlerin boyutu, şekli ve sayısı ile hemoglobin moleküllerinin sayısı bir kişinin sağlığı üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir. RBC veya hemoglobin sayısı eksik olduğunda, genel duruma anemi denir. 400'den fazla anemi türü vardır ve 3,5 milyondan fazla Amerikalı bu durumdan muzdariptir. Anemi üç ana gruba ayrılabilir: kan kaybından kaynaklananlar, hatalı veya azalmış RBC üretiminden kaynaklananlar ve RBC'lerin aşırı yıkımından kaynaklananlar. Klinisyenler tanıda genellikle iki gruplama kullanır: Kinetik yaklaşım, RBC'lerin üretimini, yıkımını ve uzaklaştırılmasını değerlendirmeye odaklanırken, morfolojik yaklaşım RBC'lerin kendilerini inceler ve özellikle boyutlarına vurgu yapar. Yaygın bir test, boyutu ölçen ortalama korpüskül hacmidir (MCV). Normal boyuttaki hücreler normositik, normalden küçük hücreler mikrositik ve normalden büyük hücreler makrositik olarak adlandırılır. Retikülosit sayımı da önemlidir ve yetersiz RBC üretimini ortaya çıkarabilir. Çeşitli anemilerin etkileri yaygındır, çünkü RBC veya hemoglobin sayısının azalması vücut dokularına daha düşük seviyelerde oksijen iletilmesine neden olacaktır. Dokuların çalışması için oksijen gerekli olduğundan, anemi yorgunluk, uyuşukluk ve enfeksiyon riskinde artışa neden olur. Beyindeki oksijen eksikliği net düşünme yeteneğini bozar, baş ağrısı ve sinirliliğe yol açabilir. Oksijen eksikliği, kalp ve akciğerler bu eksikliğe yanıt olarak daha fazla çalışsa bile hastanın nefes darlığı çekmesine neden olur.
Kan kaybı anemileri oldukça basittir. Yaralardan veya diğer lezyonlardan kaynaklanan kanamalara ek olarak, bu anemi türleri ülser, hemoroid, mide iltihabı (gastrit) ve gastrointestinal sistemin bazı kanserlerine bağlı olabilir. Aspirin veya ibuprofen gibi diğer nonsteroid antienflamatuar ilaçların aşırı kullanımı ülser ve gastriti tetikleyebilir. Aşırı adet kanaması ve doğum sırasında kan kaybı da potansiyel nedenlerdir.
Hatalı veya azalmış RBC üretiminin neden olduğu anemiler arasında orak hücreli anemi, demir eksikliği anemisi, vitamin eksikliği anemisi ve kemik iliği ve kök hücre hastalıkları yer alır.
- Orak hücre hastalığında (orak hücre anemisi olarak da adlandırılır) eritrositlerin şeklinde karakteristik bir değişiklik görülür. Genetik bir bozukluk olan bu hastalık, dokulara daha az oksijen sağlayan ve eritrositlerin özellikle düşük oksijen konsantrasyonlarında orak (veya hilal) şeklini almasına neden olan hemoglobin S adı verilen anormal bir hemoglobin türünün üretilmesinden kaynaklanır (aşağıdaki şekil). Bu anormal şekilli hücreler, kendilerini katlayamadıkları için dar kapillerlere takılabiliyorlar ve dokulara kan akışını engelleyerek ağrılı eklem problemlerinden, gecikmiş büyümeye ve hatta körlüğe ve beyin damarlarında oluşan kazalara (felçlere) kadar ciddi sorunlara neden olabiliyorlar. Orak hücreli anemi, özellikle Afrika kökenli bireylerde görülen genetik bir durumdur.
- Demir eksikliği anemisi en yaygın türdür ve mevcut demir miktarının yeterli hem üretimine izin vermek için yetersiz olduğu durumlarda ortaya çıkar. Bu durum, diyetinde demir eksikliği olan bireylerde ortaya çıkabilir ve özellikle gençler ve çocuklar ile veganlar ve vejetaryenlerde yaygındır. Ayrıca demir eksikliği anemisi, demirin emilememesi ve taşınamaması ya da yavaş, kronik kanamadan kaynaklanabilir.
- Vitamin eksikliği anemileri genellikle yetersiz B12 vitamini ve folat içerir.
- Megaloblastik anemi, B12 vitamini ve/veya folat eksikliğini içerir ve genellikle bu temel besin maddelerinin eksik olduğu diyetleri içerir. Et veya uygun bir alternatif kaynağın olmaması ve sebzelerin aşırı pişirilmesi veya yetersiz miktarda tüketilmesi folat eksikliğine yol açabilir.
- Pernisiyöz anemi, B12 vitamininin zayıf emiliminden kaynaklanır ve genellikle Crohn hastalığı (genellikle ameliyatla tedavi edilen ciddi bir bağırsak bozukluğu), bağırsakların veya midenin cerrahi olarak çıkarılması (bazı kilo verme ameliyatlarında yaygındır), bağırsak parazitleri ve AIDS hastalarında görülür.
- Hamilelikler, bazı ilaçlar, aşırı alkol tüketimi ve çölyak hastalığı gibi bazı hastalıklar da vitamin eksiklikleriyle ilişkilidir. Nöral tüpün kapanmaması anlamına gelen spina bifida da dahil olmak üzere nörolojik kusur riskini azaltmak için gebeliğin erken dönemlerinde yeterli folik asit sağlanması önemlidir.
- Çeşitli hastalık süreçleri de RBC ve hemoglobin üretimini ve oluşumunu engelleyebilir. Miyeloid kök hücreler kusurlu ise veya kanser hücreleri ile yer değiştirmişse, yetersiz miktarda RBC üretilecektir.
- Aplastik anemi, RBC kök hücrelerinin yetersiz sayıda olması durumudur. Aplastik anemi genellikle kalıtsaldır veya radyasyon, ilaç, kemoterapi veya enfeksiyon tarafından tetiklenebilir.
- Talasemi, tipik olarak Orta Doğu, Akdeniz, Afrika ve Güneydoğu Asya'dan gelen bireylerde görülen, RBC'lerin olgunlaşmasının normal şekilde ilerlemediği kalıtsal bir durumdur. En ağır formu Cooley anemisi olarak adlandırılır.
- Endüstriyel kaynaklardan kurşuna maruz kalmak, hatta demir içeren boyaların boya parçalarından veya düzgün sırlanmamış çömleklerden kaynaklanan tozlar da kırmızı iliğin tahrip olmasına yol açabilir.
- Çeşitli hastalık süreçleri de anemilere yol açabilir. Bunlar arasında genellikle EPO üretiminin azalmasıyla ilişkili kronik böbrek hastalıkları, hipotiroidizm, bazı kanser türleri, lupus ve romatoid artrit yer alır.
Aneminin aksine, yüksek eritrosit sayısı polisitemi olarak adlandırılır ve hastanın yüksek hematokrit değerinde tespit edilir. Dehidrate olmuş bir kişide geçici olarak ortaya çıkabilir; su alımı yetersiz olduğunda veya su kaybı aşırı olduğunda plazma hacmi düşer. Sonuç olarak hematokrit yükselir. Daha önce bahsedilen nedenlerden dolayı, yüksek rakımlarda yaşayan kişilerde polisiteminin hafif bir formu kroniktir ancak normaldir. Bazı elit sporcular bu fenomeni tetiklemek için özellikle yüksek rakımlarda antrenman yapmaktadır. Son olarak, polisitemi vera (Yunanca vera = "gerçek") adı verilen bir tür kemik iliği hastalığı, olgunlaşmamış eritrositlerin aşırı üretimine neden olur. Polisitemi vera kanın viskozitesini tehlikeli bir şekilde artırarak kan basıncını yükseltebilir ve kalbin vücuda kan pompalamasını zorlaştırabilir. Erkeklerde kadınlardan daha sık görülen nispeten nadir bir hastalıktır ve 60 yaşın üzerindeki yaşlı hastalarda görülme olasılığı daha yüksektir.
Önceki Ders: Şekillendirilmiş Elemanların Üretimi
Sonraki Ders: Lökositler ve Trombositler
Yorumlar
Yorum Gönder