Hồng cầu - Sinh lý của hồng cầu máu
Hình dạng - cấu trúc
Hồng cầu chiếm hơn 99% trong những thành phần hữu hình của máu. Đó là các tế bào có hình đĩa hai mặt lõm, đường kính 7-8 mm, bề dày phần ngoại vi 2-2,5 mm và phần trung tâm 1 mm, thể tích trung bình 90-95 mm3. Hình dạng này có hai ưu điểm như sau:
Tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giúp tăng khả năng khuếch tán khí thêm 30% so với hồng cầu đồng thể tích nhưng có dạng hình cầu.
Làm cho hồng cầu trở nên vô cùng mềm dẽo, có khả năng đi qua các mao mạch hẹp nhưng không làm tổn thương mao mạch cũng như bản thân hồng cầu.
Hồng cầu không có nhân cũng như những bào quan. Thành phần chính của hồng cầu là hemoglobin (Hb), chiếm 34% trọng lượng (nồng độ 34 g/dl trong dịch bào tương). Cấu trúc của hồng cầu đặc biệt thích hợp với chức năng vận chuyển khí oxy.
Số lượng
Trong người bình thường, số lượng hồng cầu trong máu ngoại vi là:
Nam: 5.400.000 ± 300.000 /mm3.
Nữ: 4.700.000 ± 300.000/mm3.
Theo kết quả mới đầu nghiên cứu một số chỉ tiêu sinh học của người Việt Nam năm 1996, số lượng hồng cầu trong máu của người Việt Nam bình thường có khác nhau tuỳ theo tác giả.
Số lượng hồng cầu có thể thay đổi trong một vài trường hợp sinh lý. Đối với trẻ sơ sinh, số lượng hồng cầu cao trong khoảng một hai tuần đầu, sau đó có hiện tượng vỡ hồng cầu dẫn đến vàng da sinh lý. Ngoài ra, số lượng hồng cầu có khả năng tăng ở những người lao động nặng, sống tại vùng cao.
Hình: Quá trình biệt hoá các dòng tế bào máu.
Chức năng
Chức năng chính của hồng cầu là vận chuyển oxy đến các tổ chức. Ngoài ra hồng cầu còn có các chức năng sau: vận chuyển một phần CO2 (nhờ hemoglobin), giúp huyết tương vận chuyển CO2 (nhờ enzym carbonic anhydrase), điều hoà cân bằng toan kiềm nhờ vào tác dụng đệm của hemoglobin.
Cấu trúc của hemoglobin
Hemoglobin còn gọi huyết sắc tố, đó là chromoprotein bao gồm hai thành phần là nhân heme và globin. (hình).
Heme là một sắc tố đỏ. Mỗi heme có một vòng porphyrin và một Fe2+ ở trung tâm. Một phân tử hemoglobin gồm bốn nhân heme, chiếm 5%.
Globin là một protein gồm bốn chuỗi polypeptid tương tự nhau từng đôi một. Hemoglobin người bình thường là HbA gồm hai chuỗi a và hai chuỗi b. Hemoglobin giai đoạn bào thai là HbF gồm hai chuỗi a và hai chuỗi g.
Hình: Cấu tạo phân tử hemoglobin.
Sự không bình thường của những chuỗi globin dẫn đến sự thay đổi đặc điểm sinh lý của phân tử Hb. Ví dụ, trong bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm, acid amin valin thay thế cho glutamic tại một vị trí trong mỗi chuỗi b làm HbA trở thành HbS.
Nồng độ hemoglobin ở người bình thường là:
Nam: 13,5-18 g/100 ml (g%).
Nữ: 12-16 g/100 ml (g%).
Trẻ em: 14-20 g/100 ml (g%).
Nồng độ hemoglobin của người Việt Nam bình thường được nghiên cứu năm 1996 có giá trị khác nhau tuỳ theo từng tác giả.
Chức năng vận chuyển khí
Vận chuyển khí O2:
Hồng cầu vận chuyển O2 từ phổi tới tổ chức nhờ phản ứng sau:
Hb + O2 ---- HbO2 (oxyhemoglobin)
Trong đó O2 được gắn lỏng lẻo với Fe2+. Đó là phản ứng thuận nghịch, chiều phản ứng do phân áp O2 quyết định. Trong phân tử Hb, O2 không bị ion hoá nhưng nó được vận chuyển dưới dạng phân tử O2.
Khi hít phải không khí nhiều CO (carbon monoxide), hemoglobin sẽ kết hợp CO để hình thành carboxyhemoglobin theo phản ứng:
Hb + CO ó HbCO
Ái lực của Hb so với CO gấp hơn 200 lần đối với O2, do đó một khi đã kết hợp với CO thì Hb hết khả năng vận chuyển O2. Dấu hiệu đầu tiên là da đỏ sáng, bệnh nhân rơi vào tình trạng kích thích, rồi buồn ngủ, hôn mê và tử vong. Khí CO thường được sinh ra lúc đốt cháy nhiên liệu không hoàn toàn. Điều trị bằng cách đưa bệnh nhân ra khỏi môi trường nhiều CO, đồng thời cho thở O2. Lượng CO trong không khí là chỉ số đo mức độ ô nhiễm môi trường.
Khi máu tiếp xúc với những thuốc hoặc hoá chất có tính oxy hoá, Fe2+ ở trong nhân heme chuyển thành Fe3+và hemoglobin trở thành methemoglobin hết khả năng vận chuyển O2. Methemoglobin lúc hiện diện trong máu nhiều sẽ dẫn tới triệu chứng xanh tím. Tình trạng này xảy ra khi ngộ độc một vài dẫn chất của anilin, sulfonamide, phenacetin, nitroglycerin, nitrate trong thực phẩm ...
Vận chuyển khí CO2:
Hồng cầu vận chuyển CO2 từ tổ chức về phổi bằng phản ứng sau:
Hb + CO2 --- HbCO2 (carbaminohemoglobin)
CO2 được gắn với nhóm NH2 của globin. Đây cũng là phản ứng thuận nghịch, chiều phản ứng do phân áp CO2 quyết định. Chỉ khoảng 20% CO2 được vận chuyển dưới cách thức này, còn lại là bị muối kiềm của huyết tương vận chuyển.
Sự sinh sản hồng cầu
Quá trình biệt hoá dòng hồng cầu
.gif)
Sơ đồ: Quá trình biệt hoá dòng hồng cầu.
Tiền nguyên hồng cầu là tế bào đầu tiên của dòng hồng cầu mà chúng ta có thể nhận dạng. Quá trình biệt hoá từ tiền nguyên hồng cầu diễn ra theo sơ đồ 1.
Các quá trình từ tế bào gốc tới hồng cầu lưới xảy ra trong tuỷ xương, sau đó hồng cầu lưới được phóng thích ra máu ngoại vi 24-48 giờ thì mạng lưới biến mất và trở thành hồng cầu trưởng thành. Tỷ lệ hồng cầu lưới ở máu ngoại vi không quá 1%. Tỷ lệ này cho phép đánh giá tốc độ sinh hồng cầu của tuỷ xương sau quá trình điều trị thiếu máu hay sau khi bị mất máu cấp.
Sự tổng hợp hemoglobin xảy ra từ giai đoạn tiền nguyên hồng cầu và ngày càng tăng dần. Đến giai đoạn nguyên hồng cầu ưa acid sẽ đạt mức bão hoà.
Sự điều hoà sinh sản hồng cầu
Số lượng hồng cầu trong hệ thống tuần hoàn được điều hoà chặt chẽ sao cho nó chỉ thay đổi trong một phạm vi nhỏ . Số lượng hồng cầu phải tuân thủ hai yêu cầu sau:
Đủ cung cấp oxy cho tổ chức.
Không quá nhiều để tránh cản trở sự lưu thông máu.
Nồng độ oxy tổ chức là yếu tố chủ yếu kiểm soát tốc độ sinh hồng cầu. Tốc độ sinh hồng cầu sẽ gia tăng trong các trường hợp lượng oxy vận chuyển tới tổ chức không đáp ứng đủ nhu cầu của tổ chức và ngược lại. Tốc độ sinh hồng cầu sẽ tăng trong các trường hợp sau:
Khi thiếu máu vì mất máu, tuỷ xương sẽ tăng sinh sản hồng cầu. Ngoài ra, ở những người bị tổn thương tuỷ xương một phần do liệu pháp tia X chẳng hạn, phần tuỷ xương còn lại sẽ tăng sinh sản hồng cầu để đáp ứng nhu cầu cơ thể.
Những người sống trên vùng cao.
Các trường hợp suy tim kéo dài hay các bệnh phổi mạn tính.
Nhân tố kích thích sinh sản hồng cầu là nội tiết tố erythropoietin. Ở người bình thường, 90% erythropoietin do thận tiết ra, phần còn lại chủ yếu do gan tạo ra. Lúc thiếu oxy tổ chức, erythropoietin sẽ được tăng tiết trong máu và chính nó đã kích thích quá trình tạo tiền nguyên hồng cầu từ tế bào gốc tạo máu trong tuỷ xương. Khi tiền nguyên hồng cầu đã được hình thành thì erythropoietin lại thúc đẩy nó nhanh chóng chuyển sang những giai đoạn nguyên hồng cầu để hình thành hồng cầu trưởng thành. Ngoài ra erythropoietin còn tăng tổng hợp Hb ở nguyên hồng cầu và tăng vận chuyển hồng cầu lưới ra máu ngoại vi.
Các thành phần dinh dưỡng tham gia tạo hồng cầu
Để tạo hồng cầu, cần phải cung cấp đầy đủ protein, sắt, và các vitamin B12, B9 (acid folic).
Protein cần thiết cho sự tổng hợp các chuỗi globin và những thành phần cấu trúc của hồng cầu.
Sắt cần để hình thành nhân heme: nhu cầu sắt hàng ngày là 1 mg ở nam giới và 2 mg ở nữ. Đối với phụ nữ có thai nhu cầu sắt càng tăng cao nên cần cung cấp thêm viên sắt hằng ngày.
Vitamin B12 và acid folic cần cho giai đoạn tổng hợp DNA để phục vụ sự phân chia tế bào. Nhu cầu B12 mỗi ngày là 1-3 mg.
Đời sống hồng cầu
Đời sống trung bình của hồng cầu trong máu ngoại vi là 120 ngày. Theo thời gian, màng hồng cầu sẽ dần không còn tính mềm dẻo và cuối cùng hồng cầu sẽ vỡ lúc đi qua các mao mạch nhỏ của lách. Hemoglobin phóng thích ra từ hồng cầu vỡ sẽ bị thực bào bởi các đại thực bào cố định trong gan, lách và tuỷ xương.
Đại thực bào sẽ phóng sắt vào máu; sắt này cùng với sắt từ thức ăn được ruột non hấp thu, được vận chuyển dưới dạng transferrin tới tuỷ xương để hình thành hồng cầu mới, hoặc đến gan và các mô khác để dự trữ dưới dạng ferritin và hemosiderin.
Phần porphyrin của heme sẽ được chuyển hoá qua nhiều quá trình trong đại thực bào để tạo thành sắc tố bilirubin, chất này được giải phóng vào máu, đến gan rồi bài tiết vào mật. Sự chuyển hoá của bilirubin sẽ được nghiên cứu kỹ tại chương tiêu hoá.
Ngoài ra phần globin của hemoglobin được giáng hoá thành các acid amin và sẽ được sử dụng để tổng hợp các protein cho cơ thể.
Một số rối loạn lâm sàng của dòng hồng cầu
Thiếu máu
Theo Tổ chức Y tế thế giới, thiếu máu là giảm nồng độ hemoglobin:
Nam: < 13 g/100 ml máu.
Nữ: < 12 g/100 ml máu.
Trẻ sơ sinh: < 14 g/100 ml máu.
Thiếu máu có khả năng do bị giun móc, xuất huyết, huyết tán, suy tuỷ...
Bệnh Đa hồng cầu
Còn gọi là bệnh Vaquez, mắc phải do sự khiếm khuyết gen xảy ra trong dòng nguyên bào tạo máu. Những nguyên bào này liên tục tạo hồng cầu dù số lượng đã quá đủ. Số lượng hồng cầu thường là 7-8 triệu/mm3.
