Взламывая анатомию

После рождения все наши кости, особенно длинные, способны производить эритроциты. Этот процесс называют эритропоэзом. К двадцати годам эта способность остается лишь у избранных структур: позвоночника, грудины, черепа, тазовой кости и проксимальных концов костей конечностей.

Эритропоэз

Эритропоэз запускается, когда определенные клетки почек фиксируют низкий уровень кислорода в крови. Они выделяют особый гормон, или фактор роста, под названием «эритропоэтин», который стимулирует деление гемопоэтических стволовых клеток (гемоцитобластов). Эти клетки живут в костном мозге, и из них образуются все клетки крови.

Далее дочерняя клетка дифференцируется в миелоидную стволовую клетку, из которой образуется ранний предшественник эритроцитов — проэритробласт. После серии изменений клетка теряет свое ядро и переносится в кровь, где становится молодым эритроцитом — ретикулоцитом.

Процесс образования всех типов клеток крови схож с процессом образования эритроцитов и называется гематопоэзом.

Клетки крови образуются из гемопоэтических стволовых клеток красного костного мозга. Тип образовавшейся клетки зависит от гормонов и факторов роста, которые запускают специфическое направление развития и деления.

Перенос кислорода

Около 1–2 % всех эритроцитов в кровотоке отводится ретикулоцитам. За какие-то два дня ретикулоцит успевает обменять свои органеллы на дополнительное место для самого ценного груза — гемоглобина. Такую зрелую клетку мы уже можем называть эритроцитом.

У нашей крови обычно есть привкус металла, потому что каждая молекула гемоглобина содержит по четыре железосодержащих пигмента (гема), каждый из которых оборачивается четырьмя цепями глобулиновых белков. Железо присутствует в форме, обратимо связанной с кислородом (двухвалентное железо, Fe²⁺). Это означает, что одна молекула гемоглобина будет связываться с четырьмя молекулами кислорода. Получившаяся цифра может показаться не такой уж и большой. Но не забывайте, что каждый эритроцит содержит до 300 миллионов молекул гемоглобина, а это означает, что каждый эритроцит может связывать и транспортировать до 1,2 миллиарда молекул кислорода. А теперь учтите, что в нашем кровотоке живет примерно 30 триллионов клеток крови.

Эритроциты наполнены миллионами молекул гемоглобина. В пигменте — геме — содержится железо, которое слабо связывается с кислородом.

Двояковогнутая форма нужна свободно плавающим эритроцитам (по сути это просто молекулы гемоглобина, заключенные в оболочку), чтобы увеличить поверхности для газообмена. Интересный факт: гемоглобин высвобождает кислород, только когда это нужно ткани. Кроме того, лишь четверть всего объема углекислого газа, выделенного в процессе жизнедеятельности тканями, связывается с белковыми участками молекулы гемоглобина. А большая часть углекислого газа растворяется и переносится к легким в составе плазмы.

Смерть эритроцита

Эритроцит, переносящий кислород, достигает старости через 120 дней. Эти клетки привлекают специализированных лейкоцитов (макрофагов), которые разрушают их и поглощают в костном мозге, печени или селезенке. Но и это еще не конец. В ходе этого процесса компоненты эритроцитов (белки глобины и железы) перерабатываются и используются для производства других эритроцитов. Другие части молекулы (например, гем) превращаются в пигменты, которые сначала зеленеют (биливердин), а затем приобретают желтый окрас (билирубин), прикрепляются к альбумину в крови и переносятся в печень. Здесь билирубин вторично используется для создания пищеварительного сока — желчи, которая расщепляет жиры в кишечнике.

На закате своей жизни эритроциты привлекают фагоцитарные клетки (макрофаги), которые их поедают. Частицы эритроцита могут заново использоваться для создания новых клеток — или же выделяются в желчь в виде пигмента — билирубина.

Срок жизни эритроцитов сравнительно короток. Но каждую секунду в костном мозге образуется по 2 миллиона новых эритроцитов, и их дело продолжает жить.

Под давлением

Чувствуете ли вы, как кровь пульсирует в артериях? Если да, то вам следует проверить артериальное давление. Наше сердце совсем не мягкотелое. Оно может выталкивать кровь под высоким давлением — настолько высоким, что кровь с легкость поднимется на высоту трех стоящих друг на друге взрослых бурых медведей. Артериальное давление служит показателем того, как сильно сердце выталкивает кровь по стенкам артерий.