红细胞成熟过程哺乳类动物红细胞在成熟过程中要经历一系列的变化

第三章红细胞一、红细胞成熟过程哺乳类动物红细胞在成熟过程中要经历一系列的变化：早幼红细胞具有分裂繁殖的能力，细胞中含有细胞核、内质网、线粒体等细胞器；从骨髓进入尚未完全成熟的红细胞称为网织红细胞，细胞仍有合成血红蛋白的功能，另外也可见有少量线粒体；红细胞进入外周血1~3天后。

核蛋白体等细胞器消失，成为成熟红细胞。

二、红细胞的基本结构成熟红细胞是结构功能高度特化的细胞，无细胞核，也无细胞器。

红细胞内的主要成分是血红蛋白。

血红蛋白是含卟啉铁的蛋白质。

约占红细胞重量的33%，易与酸性染料结合，染成橘红色。

成熟红细胞直径7.5~8.5um，呈双凹圆盘状，表面光滑，中央较薄，约1um，周边较厚。

约1.9um，在血涂片标本上显示，中央染色较浅周边较深。

这一形态结构特点增加了红细胞的表面积，与体积相同的球形结构相比表面积增大约25%，还可使细胞内任何一点距细胞表面的距离都不超过0.85um。

由于胞质细胞内充满了血红蛋白，最大限度地增强了气体交换的功能。

红细胞的数量及血红蛋白的含量随生理功能而政变。

婴儿高于成人，运动时多于安静状态，高原地区居民高于平原地区居民。

红细胞形态和数量以及血红蛋白的质与量的改变超出正常范围，则表现为病理现象。

一般认为红细胞计数<3.0×1012/L，血红蛋白<100g/L，则为贫血（anemia）。

红细胞计数>7.0×1012/L、血红蛋白>180g/L，则为红细胞和血红蛋白增多。

单个红细胞在新鲜时为淡黄绿色，大量红细胞使血液呈猩红色。

多个红细胞常叠连在一起呈緡钱状。

红细胞有一定弹性和形态可变性，它能通过自身的变形而顺利通过直径更小的毛细血管。

红细胞正常形态的维持需足够的ATP供能以及细胞内外渗透压的平衡。

当缺乏ATP供能时，其形态由圆盘状态变为棘球状，当ATP供能状态改善后亦可恢复。

当血浆渗透压降低时，血浆中的水分进入红细胞内，细胞肿胀呈球形甚至破裂，称为溶血，残留的红细胞膜囊称为血影；若血浆渗透压升高，红细胞内水分析出胞外，致使红细胞皱缩，也可导致膜破坏而溶血。

三、红细胞膜的结构红细胞膜是成熟红细胞存留的唯一细胞器，它对保持红细胞的形态和维持红细胞的生命具有重要的意义。

红细胞对外界的所有联系及反应，包括物质运输、免疫反应、信号转导、药物反应等，都由红细胞膜来完成。

人的红细胞膜是由蛋白质（约占49.3%）、脂质（约占42%）、糖类（约占8%）和无机离子等组成，蛋白质与脂质的比值约为1：1。

电镜下观察红细胞膜呈三层（暗-明=暗）：外层含糖脂、糖蛋白、蛋白质，为亲水性；中间层含磷脂、胆固醇与胆固醇酯、蛋白质具有疏水性；内层主要包含蛋白质，呈亲水性。

即红细胞膜基本结构与其他细胞一样以脂双层为主体，蛋白质镶嵌在脂双层中。

蛋白质大多与脂质及糖类结合以脂蛋白或糖蛋白的形式存在。

这些蛋白质既有维持红细胞结构的作用，又有各自特定的功能。

1、红细胞膜蛋白发现红细胞膜上有10种主要蛋白和一些少量蛋白质。

红细胞膜在包膜内表面可见一网状结构支撑着整个细胞，称为膜骨架，主要由血影蛋白、锚定蛋白、肌动蛋白、原肌球蛋白、肌球蛋白、加合素、4.1蛋白、4.2蛋白、4.9蛋白相连接构成。

这种网状结构通过锚蛋白固定在细胞膜上。

膜骨架系统对维持红细胞的形状、稳定性起着重要作用。

2、红细胞膜脂质红细胞膜与其他细胞膜不一样，红细胞膜脂质成分较多，其中磷脂占60%，胆固醇及中性脂肪为33%，其余的为糖脂。

磷脂与胆固醇能与血浆中的脂类交换。

磷脂分为两大类：甘油磷脂和鞘磷脂（SM）。

甘油磷脂包括丝氨酸磷脂（PS）、磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）和磷脂酰肌醇（PI）。

鞘磷脂不含甘油，代之为鞘氨醇，如神经鞘磷脂，由鞘氨醇、脂酸及磷酸胆碱所构成。

人红细胞膜总磷脂中，PC占28%，PE占27%，PS占14%，SM占27%，PI、磷脂酸和溶血磷脂酰胆碱占2%~3%，这些磷脂都是两性物质，分子中有极性与非极性基团。

这种特性在膜脂质双层形成中起了重要作用。

红细胞膜含游离胆固醇较多，胆固醇酯较少。

胆固醇含量与磷脂含量有一定的比例，胆固醇/磷脂（C/P）比值为0.8~1.0。

3、红细胞膜糖类红细胞膜上的糖类一般是由数个至数十个单糖组成的寡糖链。

其单糖有半乳糖、半乳糖胺、甘露糖、岩藻糖、少量葡萄糖、葡糖胺及唾液酸等。

含量较多的是乙酰氨基半乳糖及N-乙酰神经氨酸，大多数糖类与蛋白质结合，存在于伸展在膜外多肽链上。

它们有很多功能，如红细胞的质膜上有血型抗原H、血型抗原A和（或）血型抗原B，它们均为膜糖蛋白。

根据血型抗原在膜上的有无，大致将人血型分为A、B、O和AB型4型。

还有如受体反应、信息传递都与糖蛋白的糖基密切相关。

4、红细胞膜的功能（1）对维持红细胞的正常结构、变形、可塑性及韧性有重要作用（2）物质交换不同的物质交换有3种机制：第一种机制是由浓度高向浓度低方向的扩散；第二种机制是由载体转运，大多数亲水性强的物质，如葡萄糖、氨基酸、各种离子等，需靠红细胞膜上一定的载体蛋白转运而进出细胞内外。

第三种机制是主动转运。

这种转运方式是通过细胞膜上的特异的酶分子，它能利用ATP 释放的能量完成某些离子的逆浓度转运。

以下几种物质的运输方式：①离子的运输红细胞内外无机离子、糖等浓度差别很大，许多物质的运输都与各自的机制。

②葡萄糖的转运红细胞膜上有葡萄糖转运蛋白，或称葡萄糖通透酶。

这是一种易化扩散的过程。

③水的运输红细胞膜上有水的通道，称为水通道蛋白-通道形成性膜内整合蛋白,维持红细胞内外的平衡，保护红细胞不被破溶。

（3）受体红细胞膜上的蛋白质有些能与外界化学物质特异结合，这些蛋白质称为该物质的受体。

①激素类受体如胰岛素受体、胰高血糖受体②递质类受体如异丙肾上腺受体、去甲肾上腺素受体等。

激素受体与递质类受体的作用机制基本相似，都是通过核苷酸环化酶使ATP或GTP生成cAMP或cGMP。

它们通过激活蛋白激酶，然后由蛋白激酶对细胞代谢和细胞功能进行双向调节。

③病原受体有些病原体如病毒和疟原虫等可通过与红细胞膜上的糖蛋白中的涎酸相结合而感染。

④补体和IgG受体红细胞膜上有CR1受体，它可与C3b、C4b、iC3b、iC3等结合，其功能是中和可溶性免疫复合物防止抗原抗体补体免疫复合物的沉淀。

由于人血中C1受体90%以上由红细胞携带，因此灭活C3b的主要作用依靠血中红细胞。

（4）红细胞膜的抗原性红细胞膜上的血型抗原物质是由遗传基因决定的，为糖蛋白或糖脂。

现已发现400多种抗原物质，分属于20多个血型系统。

四、红细胞代谢红细胞在成熟过程中发生一系列形态和代谢的改变。

1、血红蛋白的合成及调节红细胞中最主要的成分是血红蛋白，血红蛋白是占细胞干中的96%，占细胞容积的35%。

大约65%的血红蛋白合成在有核红细胞期，另有35%合成于网织血红蛋白阶段。

血红蛋白由珠蛋白和血红素组成。

（1）珠蛋白人类血红蛋白的珠蛋白肽链有6种，分别命名为α、β、γ、δ、ε、ζ链。

成年人血红蛋白（HbA）是由两个α亚基和两个β亚基形成的四聚体，相对分子质量为64 458。

①珠蛋白合成正常成人珠蛋白HbA其α链在多核糖体合成后即行释下。

从多核糖体释放后的自由α链可与尚未从多核糖体释放的β链相连，然后一并从多核糖体上脱下，变成游离的α、β二聚体。

此二聚体又与线粒体内生成的两个血红素相结合，最后才形成一个由4条肽链和4个血红素构成的有功能的血红蛋白分子。

②珠蛋白的合成受血红素调节珠蛋白合成受cAMP依赖的蛋白激酶连锁反应的影响。

（2）血红素血红素是含铁的卟啉化合物。

血红素是多种蛋白质或酶的辅基，其合成的场所在有核红细胞和肝细胞的线粒体内。

①血红素的生物合成血红素合成的原料是琥珀酰辅酶A、甘氨酸和Fe2+等小分子化合物。

合成的起始和终末阶段在线粒体中进行，中间过程在胞质中进行。

血红素的生物合成过程可分4个阶段：第1阶段是δ-氨基-γ-酮基戊酸的生成。

ALA合酶是血红素合成的限速酶;第2 阶段是胆色素原的生成;第3阶段是尿卟啉原Ⅲ的生成;第4阶段是血红素的生成。

①血红素合成的调节I血红素对ALA合成酶有反馈抑制作用。

II 促红细胞生成素的调节。

III 雄激素诱导ALA合成酶的合成。

IV雌激素的调节。

V铁对血红素合成有促进作用。

（3）血红蛋白病血红蛋白病是一种常见的遗传病，是指珠蛋白生成障碍贫血和异常血红蛋白病，主要由珠蛋白合成不足及珠蛋白的一级结构中氨基酸异常所致。

2、糖代谢成熟的红细胞不再有细胞器，但仍保留了一整套完整的糖代谢的酶类。

血循环中的红细胞每天大约要摄取30g葡萄糖，其中90%~95%经糖酵解途径，5%~10%通过磷酸戊糖途径进行代谢。

2，3-二磷酸甘油酸支路是红细胞中存在的一种特殊的代谢方式。

（1）红细胞的能量代谢在成熟红细胞糖酵解是能量最主要的来源，糖酵解中产生的ATP主要用于维持细胞膜上钠泵运转的正常功能，并且维持红细胞膜上的钙泵转运以及维持红细胞膜上脂质交换。

此外，少量的ATP也用于谷胱甘肽、NAD+等的生物合成、活化葡萄糖启动糖酵解。

①2，3-二磷酸甘油酸支路2，3-二磷酸甘油酸支路是红细胞的糖代谢的一种特殊代谢方式，在红细胞糖酵解过程中生成的1，3-二磷酸甘油酸在二磷酸甘油酸变位酶和2，3-二磷酸甘油酸磷酸酶的催化下2，3-DPG脱磷酸转变为3-磷酸甘油酸，并进一步分解生成乳酸，此2，3-DPG侧支循环称为2，3-DPG支路。

②2，3-DPG支路的生理意义该支路的生理意义有两方面：I 支路中生成的2，3-DPG可降低血红蛋白对氧的亲和力，促进HbO2放出O2，有利于组织细胞对供O2的需要。

II 该支路是放能得过程，因此可以减少糖酵解中能量的产生，使ATP、1，3-DPG不致堆积，有利于糖酵解不断进行。

（2）磷酸戊糖途径红细胞内5%~10%葡萄糖是通过磷酸戊糖途径进行代谢的，产生的NADPH+H+是红细胞中重要的还原剂，在氧化还原中起重要作用。

3、铁代谢铁是人体必需的微量元素，铁及其化合物是人体正常生理活动不可缺少的物质。

特别在Hb的代谢中起着重要作用。

正常人体内的含铁量与年龄、性别、体重和Hb的含量有关。

成年男子约为50mg/kg，成年女子约为35mg/kg。

（1）铁的分布全身所有的铁的65%~70%布于血红蛋白。

（2）铁的来源食物中每日供应10~20mg的铁，但只有10%的铁被吸收。

成人每日红细胞衰老破坏释放约21mg的铁，大部分可储存反复利用。

（3）铁的吸收铁的吸收部位主要在十二指肠及空肠上端的黏膜，是主动的细胞转运。

影响铁吸收的主要因素有：①体内铁储存量降低或造血速度快时，铁吸收率增加。

②酸性条件有利于铁的吸收。

③血红蛋白及其他铁卟啉蛋白在消化道中分解而释出的血红素，可直接被吸收，并在肠黏膜细胞中释出其中的铁。