การสร้างเม็ดเลือดแดง

การสร้างเม็ดเลือดแดง (อังกฤษ: erythropoiesis) คือ การผลิตเม็ดเลือดแดง สามารถถูกกระตุ้นได้ในภาวะ O₂ ลดต่ำลงในกระแสเลือด ซึ่งจะถูกตรวจสอบโดยไตและจะหลั่งฮอร์โมน erythropoietin ออกมาก ฮอร์โมนตัวนี้จะไปกระตุ้นการเพิ่มจำนวน (proliferation) และการเปลี่ยนสภาพ (differentiation) ของเซลล์เม็ดเลือดแดงต้นกำเนิด ซึ่งจะมีผลให้เกิดการกระตุ้นการเพิ่มกระบวนการสร้างเม็ดเลือดแดงในเนื้อเยื่อที่เกี่ยวกับการสร้างเม็ดเลือดแดง (hemopoietic tissues) ในนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม รวมถึง มนุษย์ กระบวนการนี้มักจะเกิดขึ้นที่ไขกระดูกแดง (red bone marrow) สำหรับทารกในครรภ์ในช่วงแรก ๆ นั้น การสร้างเม็ดเลือดแดงจะเกิดขึ้นที่ mesodermal cell ของถุงไข่แดง (yolk sac) เมื่ออายุครรภ์ได้ 3-4 เดือน การสร้างเม็ดเลือดแดงจะเปลี่ยนไปอยู่ที่ม้ามและตับ และหลังจาก 7 เดือนไปแล้ว การสร้างเม็ดเลือดแดงจะเปลี่ยนไปอยู่ที่ไขกระดูกแทน กิจกรรมทางกายภาพที่ลดลงสามารถทำให้เกิดการสร้างเม็ดเลือดแดงเพิ่มขึ้นได้ อย่างไรก็ตาม ในคนที่เป็นโรคบางอย่างและในสัตว์บางชนิด การสร้างเม็ดเลือดแดงสามารถเกิดขึ้นที่อวัยวะอื่นนอกเหนือจากไขกระดูกได้ เช่น ม้ามและตับ เรียกว่า extramedullary erythropoiesis

สายของเซลล์เม็ดเลือด

ไขกระดูกของกระดูกทั้งหมดจะผลิตเม็ดเลือดแดงจนกระทั่งเด็กอายุได้ 5 ขวบ หลังจากนั้น กระดูกแข้งและกระดูกต้นขาจะเป็นแหล่งหลักในการผลิตเม็ดเลือดแดงจนกระทั่งอายุได้ 25 ปี กระดูกสันหลัง กระดูกสันอก เชิงกรานกระดูกซี่โครง และกระดูกหุ้มสมอง จะทำหน้าที่ผลิตเม็ดเลือดแดงไปตลอดชีวิต

การเปลี่ยนสภาพของเม็ดเลือดแดง

สำหรับกระบวนการการเจริญเติบโตของเม็ดเลือดแดง เซลล์จะเข้าสู่การเปลี่ยนสภาพของเซลล์ (cellular differentiation) ขั้นตอนการพัฒนาในขั้นตอนที่ 1-7 เกิดขึ้นภายในไขกระดูก

1. hemocytoblast เป็น pluripotent hematopoietic stem cell
2. Common myeloid progenitor multipotent stem cell
3. unipotent stem cell
4. pronormoblast เรียกโดยทั่วไปว่า proerythroblast หรือ rubriblast
5. basophilic normoblast/early normoblast เรียกโดยทั่วไปว่า erythroblast
6. polychromatophilic normoblast/intermediate normoblast
7. orthochromatic normoblast/late normoblast - นิวเคลียสจะถูกไล่ออกก่อนที่จะกลายเป็น reticulocyte
8. reticulocyte

เซลล์จะถูกปล่อยจากไขกระดูกเข้าสู่กระแสเลือดหลังจากขั้นตอนที่ 7 โดยจะมี reticulocyte 1% หลังจาก 1-2 วัน เซลล์จะกลายเป็นเม็ดเลือดแดงเต็มวัย (erythrocytes หรือ mature red blood cells) เซลล์ในระยะนี้จะมีลักษณะที่จำเพาะเมื่อย้อมด้วย Wright's stain แล้วส่องด้วยกล้องจุลทรรศน์

ในการพัฒนาของ basophilic pronormoblast ซึ่งเป็นระยะที่เซลล์มีนิวเคลียสขนาดใหญ่และมีปริมาตรถึง 900 fL ไปเป็นเซลล์ที่ปราศจากนิวเคลียสและมีปริมาตรเพียง 95 fL ตามระยะ reticulocyte เซลล์ก็ยังมีความสามารถในการผลิตฮีโมโกลบินอยู่

สิ่งสำคัญสำหรับเม็ดเลือดแดงเต็มวัย คือ วิตามินบี 12 และกรดฟอลิก ถ้าหากขาดแล้วจะทำให้การสร้างเม็ดเลือดล้มเหลวและสามารถแสดงอาการทางคลินิกได้ เช่น reticulocytopenia ซึ่งเป็นภาวะที่เซลล์ reticulocyte มีจำนวนน้อยผิดปกติ

ลักษณะของเม็ดเลือดแดงระหว่างการสร้างเม็ดเลือดแดง

เราสามารถเห็นลักษณะการเปลี่ยนแปลงระหว่างการพัฒนาของเม็ดเลือดแดงได้ ดังนี้

• ขนาดของเซลล์จะลดลง
• ปริมาณ cytoplasmic matrix เพิ่มมากขึ้น
• ปฏิกิริยาจากการย้อมสีของไซโตพลาสซึม จะเปลี่ยนจาก basophilic ไปเป็น acidophilic (เนื่องจากการลดลงของ RNA และ DNA)
• ในระยะแรกนั้น นิวเคลียสจะใหญ่และโครมาตินจะหลวม แต่หลังจากการพัฒนาของเซลล์เม็ดเลือดแล้วขนาดของนิวเคลียสจะเล็กลงและจะหายไปพร้อมกับโครมาติน

การควบคุมการสร้างเม็ดเลือดแดง

ฮอร์โมน erythropoietin จะช่วยในการควบคุมการสร้างเม็ดเลือดแดง ดังนั้น ในภาวะปกติการสร้างเม็ดเลือดแดงจะสมดุลกับการทำลายเม็ดเลือดแดง และจำนวนเม็ดเลือดแดงก็มีปริมาณเพียงพอกับระดับความต้องการออกซิเจนของเนื้อเยื่อ แต่ไม่มากเหมือนกับที่เกิดจากการรวมตัวกันของเม็ดเลือดแดง (sludging) ภาวะหลอดเลือดมีลิ่มเลือด และโรคหลอดเลือดสมอง ฮอร์โมน Erythropoietin ถูกสร้างขึ้นที่ไตและตับเพื่อตอบสนองต่อภาวะระดับออกซิเจนต่ำ รวมทั้ง Erythropoietin สามารถจับกับเม็ดเลือดแดงที่อยู่ในกระแสเลือดได้ ดังนั้น ถ้าปริมาณเม็ดเลือดแดงในกระแสเลือดต่ำจะทำให้Erythropoietin ที่ไม่สามารถจับได้กับเม็ดเลือดแดงได้มีระดับที่สูงขึ้น ซึ่งจะไปกระตุ้นการสร้างเม็ดเลือดแดงในไขกระดูก

จากการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ พบว่า ฮอร์โมน hepcidin อาจจะมีบทบาทในการควบคุมการสร้างฮีโมโกลบินและอาจส่งผลกระทบต่อการสร้างเม็ดเลือดแดง ฮอร์โมน hepcidin ถูกผลิตขึ้นที่ตับ โดยทำหน้าที่ควบคุมการดูดซึมธาตุเหล็กในระบบทางเดินอาหารและปลดปล่อยธาตุเหล็กจาก reticuloendothelial tissue ธาตุเหล็กสามารถถูกปลดปล่อยออกมาจาก macrophages ในไขกระดูกและจับกับฮีมของฮีโมโกลบินในเม็ดเลือดเแดง

การสูญเสียหน้าที่ของ erythropoietin receptor หรือ JAK2 ในเซลล์หนูนำไปสู่ความล้มเหลวของการสร้างเม็ดเลือดแดง ดังนั้น การสร้างเม็ดเลือดแดงในเอ็มบริโอและการเจริญเติมโตจะได้รับผลกระทบด้วย นอกจากนี้ ถ้าหากไม่มีกระบวนการ feedback inhibition เช่น SOCS (Suppressors of Cytokine Signaling) จะนำไปสู่ภาวะ giantism ในหนู

ดูเพิ่ม

• Anemia
• Polycythemia

อ้างอิง

1. Le, Tao; Bhushan, Vikas; Vasan, Neil (2010). First Aid for the USMLE Step 1: 2010 20th Anniversary Edition. USA: The McGraw-Hill Companies, Inc. p. 123. ISBN 978-0-07-163340-6.
2. Sherwood, L, Klandorf, H, Yancey, P: Animal Physiology, Brooks/Cole, Cengage Learning, 2005.
3. Palis J, Segel GB (1998). "Developmental biology of erythropoiesis". Blood Rev. 12 (2): 106–14. doi:10.1016/S0268-960X (98) 90022-4 Check |doi= value (help). PMID 9661799. Unknown parameter |month= ignored (help)
4. Le, Tao; Bhushan, Vikas; Vasan, Neil (2010). First Aid for the USMLE Step 1: 2010 20th Anniversary Edition. USA: The McGraw-Hill Companies, Inc. p. 124. ISBN 978-0-07-163340-6.
5. Textbook of Physiology by Dr. A. K. Jain reprint 2006-2007 3rd edition.
6. Nicolas G, Bennoun M, Porteu A, Mativet S, Beaumont C, Grandchamp B, Sirito M, Sawadogo M, Kahn A, Vaulont S (2002). "Severe iron deficiency anemia in transgenic mice expressing liver hepcidin". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99 (7): 4596–601. doi:10.1073/pnas.072632499. PMC 123693. PMID 11930010. Unknown parameter |month= ignored (help)CS1 maint: multiple names: authors list (link)
7. Michael Föller, Stephan M. Huber, Florian Lang (2008). "Erythrocyte programmed cell death". IUBMB Life. 60 (10): 661–668. doi:10.1002/iub.106. PMID 18720418. Unknown parameter |month= ignored (help)CS1 maint: multiple names: authors list (link)^{[ลิงก์เสีย]}