宇宙學原理

[拼音]:hongxibao

[英文]:erythrocyte

脊椎動物和個別無脊椎動物血液中一種含有血紅蛋白成分的細胞。新鮮紅細胞聚整合堆時呈紅色,並以此命名(erythros,希臘文,紅色的意思;cyte希臘文kytos,容器、細胞之意)。紅細胞對動物機體內氧和二氧化碳的交換和在血液中運輸起著重要作用。

無脊椎動物和低等脊索動物中,除個別動物(如環節動物中多毛類,蜿足動物中海豆芽類)外,一般沒有紅細胞。紅細胞普遍存在於脊椎動物血液中。在魚類、兩棲、爬行及鳥各類動物中,紅細胞呈圓形或橢圓形,細胞中有細胞核。哺乳動物成熟紅細胞不具細胞核,一般高度特化呈雙凹圓盤形(個別動物如駱駝紅細胞為卵圓形)。

形態結構及數量

人的紅細胞直徑約7.5微米,邊緣厚約1.9微米,中央厚約1微米。這種形態有利於通過微細血管時的變形,也有利於細胞內外氣體的交換。在光學顯微鏡下,未經染色的紅細胞因胞質中含有血紅蛋白呈淺黃綠色。在電子顯微鏡下,紅細胞外表有一層細胞膜,內部為無結構的均勻物質。正常成年人的紅細胞數目,以每立方毫米血液計算,男人約為400~500萬,女人為350~400萬;新生兒紅細胞數量較多,可超過600萬。紅細胞的數量還可因其他因素而改變,如高原居民因空氣稀薄缺氧,紅細胞數量一般較多。不同動物紅細胞的大小、數目不同。如兔紅細胞數為每立方毫米血液500~700萬,紅細胞平均直徑為7.5微米;山羊紅細胞數為每立方毫米1400萬,其直徑平均為5.5微米。此外,幼齡動物紅細胞數較成年的大。有些動物紅細胞大小不勻(如貓、牛),也有些血中常有鐮刀形紅細胞(如年幼的山羊)。(見彩圖)

血紅蛋白及其功能

紅細胞內容物質總量的33%是血紅蛋白,除此還有少量的酶類。生個血紅蛋白分子有4個與O2結合的位點;同時,血紅蛋白肽鏈某些氨基酸殘基和氨基末端具有結合H+或 CO2的能力。這使血紅蛋白能成為O2和 CO2的運輸工具。組成血紅蛋白肽鏈的合成受遺傳基因的控制。相關基因的突變可引起血紅蛋白組分、結構的改變。成為異常血紅蛋白,以致對個體生命帶來嚴重的影響(見血紅蛋白和肌紅蛋白)。

紅細胞膜及功能

紅細胞膜的結構和一般細胞一樣,是有蛋白質鑲嵌的雙層脂膜。糖脂、糖蛋白的糖鏈伸向細胞表面構成糖衣。紅細胞膜組分中蛋白質佔49.2%,脂類佔43.6%,糖類佔7.2%。紅細胞膜對於維持紅細胞的形態、細胞內外物質的交換及膜表面抗原特性等起著重要的作用。正常紅細胞的盤狀形態是由紅細胞膜內側的血影素(紅細胞膜中的一種蛋白成分)和肌動蛋白等幾種蛋白組分的一定結構狀態維持的。紅細胞膜上有鈉泵、鈣泵以及與運輸葡萄糖和陰離子有關的蛋白質,從而維持紅細胞內各種物質的一定濃度。當這種濃度發生異常,血影素與肌動蛋白的結構會發生改變,使紅細胞的形態失去正常,以至細胞膜破裂而發生溶血。紅細胞內外Na+、K+、Ca2+及Mg2+等的濃度差別很大,紅細胞膜對這些離子的主動運輸是一耗能過程,有賴於ATP的存在。露於紅細胞膜表面可與異體所產生的相應抗體發生特異性結合的糖鏈或蛋白質叫做紅細胞抗原。根據紅細胞膜上抗原的不同,把紅細胞分為不同的血型。因此紅細胞膜上的抗原又叫做血型物質。

紅細胞的生成

紅細胞最先發生於卵黃囊,人類的紅細胞始於妊娠13~15天。妊娠6周後,紅細胞生成的主要部位轉為肝臟,12周後脾臟開始造血。妊娠第4個月後骨髓開始造血,此時肝臟、脾臟的造血功能逐漸減退。胎兒出生後,骨髓是主要生成紅細胞的場所。在骨髓中,造血過程首先是由多能造血幹細胞分化為各類血細胞的定向幹細胞,生成紅細胞的定向幹細胞,叫做紅細胞系定向幹細胞,後者連續地增殖分化,經過原紅細胞、早幼紅細胞、中幼紅細胞、晚幼紅細胞等階段,最後晚幼紅細胞穿過骨髓血竇壁內皮細胞時,脫去細胞核,成為網織紅細胞,進入血竇。在紅細胞成熟分化中同時伴隨著血紅蛋白的合成;新生成的網織紅細胞無核,含有少量線粒體、核蛋白體、高爾基器和中心體的殘餘。網織紅細胞再經過24~48小時則完全成熟,成為成熟紅細胞。此期,網織紅細胞尚能繼續合成血紅蛋白,其他細胞器逐漸退化、分解。在紅細胞的生成過程中,除骨髓造血功能必需正常外,還需要供給一些必要的造血原料,包括足夠量的蛋白質和鐵,以及提供紅細胞生長髮育所必需的維生素B12和葉酸。

在周圍血液中紅細胞數量能保持相對恆定,受到一些體液因素的調節。如促紅細胞生成素,它的生成部位主要在腎臟,是一種糖蛋白,其主要作用是促進骨髓內多能幹細胞分化為原始紅細胞,促進有核紅細胞的有絲分裂,使其加快成熟,還可以促進血紅蛋白的合成,以及促進骨髓內網織紅細胞和成熟紅細胞的釋放。此外,雄激素也可以使紅細胞的生成增多,其作用可能是直接刺激骨髓造血細胞,使有核紅細胞加快分裂,使脫氧核糖核酸和血紅蛋白加快合成,也可能作用於腎臟或其他組織,促進促紅細胞生成素的產生。

紅細胞的破壞

由於紅細胞沒有細胞核和核蛋白體,不能製造任何蛋白質,紅細胞內糖代謝所需的酶,細胞膜的鈣泵等蛋白質都不能更新。當其衰老時,在肝、脾和骨髓等器官被單核巨噬細胞所吞噬破壞。人體紅細胞的壽命為100~120天。

關於紅細胞破壞的機制,尚不十分清楚。一般認為紅細胞生理性的破壞主要是由於衰老。在其逐漸衰老過程中,隨著紅細胞內酶、泵功能的下降,細胞內糖酵解率下降,K+、ATP和脂質含量下降,物質代謝紊亂,血紅蛋白結構功能發生改變,細胞膜中的血影素等蛋白質出現相互間的連線,細胞膜的表面積減少,細胞的形態由盤狀變成球狀。細胞的通透性增強,可塑性減少,脆性增加。這種衰老的球狀紅細胞在經過脾臟等器官時,被巨噬細胞捕獲吞噬,或因血流的衝擊而破碎消失。

參考書目

上海第一醫學院:《醫用生物化學》,人民衛生出版社,北京, 1979。

周衍椒、張鏡如:《生理學》,人民衛生出版社,北京,1979。

參考文章

豬附紅細胞體病的症狀與防治豬真性紅細胞增多症有什麼眼底改變?眼科尿紅細胞形態學檢查的方法及臨床意義是什麼?泌尿科/男科真性紅細胞增多症如何治療?內科真性紅細胞增多症的病程是如何進展的?內科真性紅細胞增多症有哪些併發症?內科繼發性紅細胞增多症和真性紅細胞增多症有什麼不同?內科什麼是真性紅細胞增多症?內科紅細胞有哪些功能?內科雞群附紅細胞體的症狀分析雞