books red blood cell
If you do not find what you're looking for, you can use more accurate words.
خلية دم حمراء (Info)
كريات الدم الحمراء أو خلايا الدم الحمراء (بالإنجليزية: Red blood cell اختصاراً RBCs) نوع من أنواع خلايا الدم، وهي الأكثر تعداداً فيه. تشكل هذه الخلايا الوسيلة الرئيسية للفقاريات لتوصيل الأكسجين (O2) إلى أنسجة الجسم بواسطة الجريان الدموي في الدوران الجهازي. تأخذ كريات الدم الحمراء الأكسجين في الرئتين، أو خياشيم الأسماك، وتحرره في الأنسجة أثناء مرورها في الشعيرات الدموية.
يكون سيتوبلازم الكريات الحمراء غنيًا بالهيموغلوبين، وهو جزيء حيوي يحتوي على الحديد الذي يربط الأكسجين وهو المسؤول عن اللون الأحمر للخلايا والدم. يتكون غشاء الخلية من بروتينات وليبيدات، ويوفر هذا الهيكل خصائص أساسية لوظيفة الخلية الفيزيولوجية مثل قابلية تغيير الشكل والهشاشة أثناء عبور الجهاز الدوراني وخاصة شبكة الشعيرات الدموية.
تكون خلايا الدم الحمراء الناضجة في البشر أقراصًا إهليلجية مقعرة الوجهين ومرنة. تفتقر الكريات الحمر لنواة الخلية ومعظم العضيات، لكي تترك أقصى مساحة للهيموغلوبين "الخضاب"، إذ يمكن اعتبارها محافظ من الغشاء البلازمي بداخلها الهيموغلوبين. يتم إنتاج ما يقرب من 2.4 مليون كريات دموية جديدة في الثانية في البشر البالغين. تتطور الخلايا في نخاع العظم وتدور لمدة حوالي 100-120 يوم في الجسم قبل أن يتم إعادة تدوير مكوناتها عن طريق الخلايا البلعمية الكبيرة. تستغرق كل دورة في جسم الإنسان حوالي 60 ثانية (دقيقة واحدة). تشكل كريات الدم الحمراء حوالي 84% من الخلايا الموجودة في جسم الإنسان وعددها بين 20 إلى 30 تريليون خلية دم حمراء. كما تشكل الكريات الحمر ما يقرب نصف حجم الدم، إذ يقدر الهيماتوكريت عند الرجل البالغ (38-46%) والأنثى البالغة (35-44%).
التسمية
يطلق على كرية الدم الحمراء (بالإنجليزية: Erythrocyte) (بالإنجليزية: Red blood corpuscle) مسمياتٍ عديدة، منها خلية دم حمراء أو خلية حمراء (بالإنجليزية: Red Blood Cell)، وتُعرف اختصارًا RBC. كما تُسمى أيضًا الهيماتيد (بالإنجليزية: Haematids) أو الخلية الحمراوية (بالإنجليزية: Erythroid cell). كلمة (Erythrocyte) مشتقةٌ من اليونانية (erythros تعني "حمراء" و kytos تعني "وعاء مجوف"، مع اللاحقة cyte- التي تعني "خلية").
البنية
في الأنواع الحية
الفقاريات
تقريباً جميع الفقاريات، بما في ذلك جميع الثدييات والبشر، تملك كريات دم حمراء. الفقاريات الوحيدة المعروفة بفقدانها لكريات الدم الحمراء هي أسماك التمساح الثلجية (الاسم العلمي: Channichthyidae)، وهي تعيش في ماء بارد غني بالأكسجين حيث ينتقل الأكسجين المنحل بحرية في دمائها. على الرغم من أنها لا تستخدم الهيموغلوبين، إلا أنه يمكن العثور على بقايا مورثات الهيموغلوبين في جينومها (مادتها الوراثية، وهي مجموع المورثات الموجودة في الكائن الحي).
تتكون كريات الدم الحمراء عند الفقاريات بشكل رئيسي من الهيموغلوبين، وهو بروتين فلزي يحتوي على مجموعات الهيم التي ترتبط ذراتها الحديدية مؤقتاً بجزيئات الأكسجين (O2) في الرئتين أو الخياشيم وتطلقها في جميع أنحاء الجسم، إذ يمكن للأكسجين أن ينتشر بسهولة من خلال غشاء كريات الدم الحمراء. يحمل الهيموغلوبين الموجود في كريات الدم الحمراء أيضاً بعضاً من ثاني أكسيد الكربون الناتج عن نواتج أيض الأنسجة، ومع ذلك، يتم نقل معظم ثاني أكسيد الكربون إلى الشعيرات الدموية الرئوية على شكل بيكربونات (-HCO3) ذوابة في بلازما الدم. يعمل الميوغلوبين، وهو مركب مرتبط بالهيموغلوبين، على تخزين الأكسجين في الخلايا العضلية. يعود لون كريات الدم الحمراء إلى مجموعة الهيم الموجودة في الهيموغلوبين. أما بلازما الدم فتكون ذات لون شبيه بالقش، ولكن تغير كريات الدم الحمراء لونها تبعاً لحالة الهيموغلوبين: عند ارتباطها بالأكسجين فإن أوكسي هيموغلوبين الناتج يكون قرمزي اللون، أما عندما يتم إطلاق الأكسجين يكون لون ديوكسي هيموغلوبين الناتج بلون أحمر داكن (خمري). ومع ذلك، يمكن أن يبدو الدم مزرقاً عند رؤيته من خلال جدار الوعاء والجلد. يستفيد مقياس الأكسجة والنبض من تغيير لون الهيموغلوبين لقياس إشباع الأكسجين في الدم الشرياني مباشرة باستخدام تقنيات القياس اللوني. يملك الهيموغلوبين ألفة عالية جداً لأول أكسيد الكربون، مُشكلاً كربوكسي هيموغلوبين ذو لون أحمر قاني جداً. في بعض الأحيان، يُقرأ إشباع الأكسجين 100% خطأً على مقياس الأكسجة والنبض عند المتسممين بأول أكسيد الكربون.
وجود البروتينات الحاملة للأكسجين داخل الخلايا المتخصصة (الكريات الحمراء) خطوة مهمة في تطور الفقاريات لأنها تجعل الدم أقل لزوجة، وتوفر تراكيز أعلى من الأكسجين، وانتشار أفضل للأكسجين من الدم إلى الأنسجة. يختلف حجم خلايا الدم الحمراء على نطاق واسع بين أنواع الفقاريات، يكون عَرض كريات الدم الحمراء أكبر من قطر الشعيرات الدموية بحوالي 25٪، وقد تم افتراض أن هذا يحسن نقل الأكسجين من كريات الدم الحمراء إلى الأنسجة.
الثدييات
تأخذ كريات الدم الحمراء للثدييات شكل أقراص مقعرة الوجهين: مسطحة ومقعرة في المركز، مع مقطع عرضي يشبه الطارة، وحافة مستديرة للقرص. يسمح هذا الشكل بزيادة نسبة مساحة السطح إلى الحجم (SA/V) مما يسهل انتشار الغازات. ومع ذلك، يوجد بعض الاستثناءات المتعلقة بالشكل في رتبة مزدوجات الأصابع (ذوات الحوافر بما في ذلك الماشية والغزلان)، والتي تملك مجموعة واسعة من أشكال كريات الدم الحمراء: الخلايا الصغيرة والبيضاوية للغاية في اللاما والإبل (عائلة جمليات)، خلايا كروية صغيرة في غزلان الفأر (عائلة طرغولية)، وخلايا ذات أشكال مغزلية، سِنانية الشكل، هلالية، ومتعددة الأضلاع بشكل غير منتظم وغيرها من الأشكال الزاويّة في الغزلان الحمراء والوَبِّيت (عائلة الأيل). من الواضح أن أعضاء من هذه الرتبة قد طوروا نمطاً شكلياً مختلفاً عن الثدييات.
بشكل عام، تتميز كريات الدم الحمراء للثدييات بالمرونة وتغيير الشكل بشكل ملحوظ بسبب الضغط المطبق عليها أثناء مرورها في الشعيرات الدموية الصغيرة، وكذلك لزيادة سطحها من خلال افتراض شكل سيجارة، حيث تطلق حمولة الأوكسجين بكفاءة.
إن كريات الدم الحمراء في الثدييات فريدة من نوعها بين الفقاريات لأنها لا تحتوي على نوى عندما تنضج. تملك الكريات الحمراء نوى خلال المراحل المبكرة من تَكَوُّن الكريات الحمر، لكنها تتخلص منها أثناء تطورها عند الوصول إلى مرحلة النضج، مما يوفر مساحة أكبر للهيموغلوبين، تفقد كريات الدم الحمراء غير المنواة، والتي تدعى بالخلايا الشبكية، جميع العضيات الخلوية الأخرى مثل الميتوكندريا، جهاز كولجي، والشبكة الإندوبلازمية.
يعمل الطحال كمخزن لكريات الدم الحمراء، ولكن هذا التأثير محدود نوعاً ما في البشر. في بعض الثدييات الأخرى، مثل الكلاب والخيول، يحتجز الطحال أعداداً كبيرة من كريات الدم الحمراء، التي يتم إلقاؤها في الدم عند الجهد، مما يزيد القدرة على نقل الأكسجين.
الإنسان
يبلغ قطر كرية الدم الحمراء البشرية المعتاد حوالي 6.2-8.2 ميكرومتر، ويبلغ سمكها في أثخن نقطة 2-2.5 ميكرون وسمكها في المركز 0.8-1 ميكرون، جاعلاً إياها أصغر بكثير من معظم الخلايا البشرية الأخرى. يبلغ متوسط حجم هذه الخلايا حوالي 90 فيمتوليتر وتبلغ مساحتها حوالي 136 ميكرومتر مربع، ويمكن أن تتضخم إلى شكل كروي يحتوي على 150 فيمتوليتر، دون تَمَدُد الغشاء.
يوجد لدى البشر البالغين في أي وقت من الأوقات ما يقرب من 20 إلى 30 تريليون كرية دم حمراء، وتشكل حوالي 70% من تعداد جميع خلايا الجسم. تملك النساء حوالي 4-5 ملايين كرية دم حمراء لكل ميكروليتر (ملليمتر مكعب) من الدم أما الرجال حوالي 5-6 مليون كرية. يكون لدى الأشخاص القاطنين في المرتفعات -حيث يكون ضغط الأكسجين منخفض- تعداد كريات حمر أكبر. إن كريات الدم الحمراء أكثر تعداداً من خلايا الدم الأخرى: فهناك حوالي 4000-11000 خلية دم بيضاء وحوالي 150000-400000 صفيحة لكل ميكروليتر.
تستغرق كريات الدم الحمراء البشرية في المتوسط 60 ثانية لإكمال دورة دموية واحدة. يعود اللون الأحمر للدم إلى الخواص الطيفية لأيونات الحديد الهيمية في الهيموغلوبين. تحتوي كل كرية دم حمراء بشرية على حوالي 270 مليون جزيئة هيموغلوبين. يحمل كل جزيء هيموغلوبين أربع مجموعات من الهيم، يشكل الهيموغلوبين حوالي ثلث إجمالي حجم الخلية. يعتبر الهيموغلوبين هو المسؤول عن نقل أكثر من 98% من الأكسجين في الجسم (يتم حمل الأكسجين المتبقي على شكل منحل في بلازما الدم). تخزن كريات الدم الحمراء عند ذكر بالغ حوالي 2.5 غرام من الحديد، وهو ما يمثل حوالي 65% من إجمالي الحديد الموجود في الجسم.
البنية المجهرية
النواة
تكون كريات الدم الحمراء الناضجة غير منواة في الثدييات، وهذا يعني أنها تفتقر لنواة الخلية. بالمقابل، تحتوي كريات الدم الحمراء للفقاريات الأخرى على نوى، الاستثناءات الوحيدة المعروفة هي السمندرات من جنس بتراشيب وسمك من جنس موريولوس.
تم تفسير ظاهرة غياب النواة في كريات الدم الحمراء عند الفقاريات بالتراكم المتتالي للحمض النووي DNA غير المرمز في الجينوم. يدور الجدل على النحو التالي: يتطلب النقل الفعال للغاز عبور كريات الدم الحمراء عبر شعيرات دموية ضيقة للغاية، وهذا يقيد حجمها. تتواجد كريات الدم الحمراء المنواة في الثدييات في نوعين من الخلايا: الأرومات الطبيعية، وهي سلائف طبيعية منتجة للكريات الحمر الناضجة، والأرومات الضخمة، وهي سلائف غير طبيعية كبيرة تتشكل في فقر الدم الضخم الأرومات.
تكوين الغشاء
تكون كريات الدم الحمراء قادرة على تغيير شكلها، مرنة، قادرة على الالتصاق بخلايا أخرى، وتكون قادرة على التفاعل مع الخلايا المناعية. يلعب غشاء الكرية العديد من هذه الأدوار، إذ تعتمد هذه الوظائف بشكل كبير على تكوين الغشاء. يتكون غشاء كريات الدم الحمراء من ثلاث طبقات: كنان سكري موجود في الخارج، وهو غني بالسكريات، ليبيد ثنائي الطبقة يخترقه العديد من البروتينات عبر غشائية، إلى جانب مكوناتها الدهنية الرئيسية، وهيكل الغشاء، تتوضع شبكة هيكلية من البروتينات على السطح الداخلي لليبيدات ثنائية الطبقة. تشكل البروتينات حوالي 52% من كتلة الغشاء في كريات الدم الحمراء البشرية ومعظم الثدييات أما النصف الآخر دهون حوالي 40%، وهي فسفوليبيد وكوليسترول، أما السكريات تشكل حوالي 8%.
ليبيدات الغشاء
يتكون غشاء كريات الدم الحمراء من ليبيد ثنائي الطبقة نموذجي، على غرار ما يمكن العثور عليه في جميع الخلايا البشرية تقريباً. ببساطة، يتكون الليبيد ثنائي الطبقة من كوليسترول وفوسفوليبيد بنسب متساوية من حيث الوزن، كما أن تركيبة الليبيد مهمة لأنها تحدد العديد من الخصائص الفيزيائية مثل نفاذية الغشاء والسيولة. بالإضافة إلى ذلك، يتم تنظيم نشاط العديد من بروتينات الغشاء من خلال التفاعلات مع الليبيدات في الطبقتين. على عكس الكوليسترول، الذي يتم توزيعه بالتساوي بين الطبقتين الداخلية والخارجية، تتوضع الأنواع الخمسة الرئيسية من الفوسفوليبيدات بشكل غير متماثل، كما هو موضح أدناه:
الطبقة الخارجية الأحادية
تتكون الطبقة الخارجية الأحادية من:
يمكن الحصول على كريات الدم الحمراء من الدم الكامل عن طريق الطرد المركزي، الذي يفصل الكريات الحمر عن بلازما الدم في عملية تعرف باسم تجزئة الدم. تستخدم كريات الدم الحمراء المكدسة، الناتجة عن فصل مكونات الدم الكامل، في نقل الدم.
حاول بعض الرياضيين تحسين أدائهم عن طريق التنشيط بالدم: أولاً يُؤخذ حوالي لتر واحد من دمهم، حيث تُعزل كريات الدم الحمراء وتُجمد وتُخزن، ليتم حقنها قبل المنافسة بوقت قصير. (يمكن الحفاظ على كريات الدم الحمراء لمدة 5 أسابيع عند −79 درجة مئوية أو −110 درجة فهرنهايت، أو أكثر من 10 سنوات باستخدام واقيات التجمد ) من الصعب اكتشاف هذه الممارسة ولكنها قد تُعرض للخطر الجهاز القلبي الوعائي البشري غير المجهز للتعامل مع دم شديد اللزوجة. طريقة أخرى للتنشيط بالدم تتضمن حقن الإريثروبويتين من أجل تحفيز إنتاج كريات الدم الحمراء. كلتا الممارستين ممنوعتين من قبل الوكالة العالمية لمكافحة المنشطات.
التاريخ
أول عالم وصف كريات الدم الحمراء هو عالم الأحياء الهولندي الشاب يان زفامردام، الذي استخدم مجهراً عام 1658 لدراسة دم ضفدع. قدم أنطوني فان ليفينهوك وصفاً مجهرياً آخر في عام 1674، هذه المرة وصفاً أكثر دقة لكريات الدم الحمراء إذ قدر حجمها تقريباً "أصغر بـ 25000 مرة من حبة رمل دقيقة".
في عام 1901، نشر كارل لاندشتاينر اكتشافه لثلاث زمر دم رئيسية هي A و B و C (والتي أعاد تسميتها لاحقاً إلى O). وصف لاندشتاينر الأنماط التي حدثت فيها ردود الفعل عندما خُلط المصل مع كريات الدم الحمراء، وبالتالي تحديد المجموعات المتوافقة والمتضاربة بين زمر الدم هذه. وبعد مرور عام، حدد ألفريد فون ديكاستيلو وأدريانو ستورلي، وهما زميلان لاندشتاينر، زمرة دم رابعة هي AB.
في عام 1959، تمكن الدكتور ماكس بيروتس باستخدام دراسة البلورات بالأشعة السينية من الكشف عن بنية الهيموغلوبين، بروتين كريات الدم الحمراء الحامل للأكسجين.
تم العثور على أقدم كريات دم حمراء سليمة في أوتزي، وهي مومياء لرجل توفي حوالي 3255 قبل الميلاد. تم اكتشاف هذه الخلايا في أيار 2012.
