红细胞的增殖分化

一、红细胞的增殖分化

(一)红系祖细胞

最早向红系定向的可识别祖细胞是BFU-E。BFU-E以其能在体外半固体培养基上形成爆式集落而得名,即在10~14 d内形成一个包含成百上千个细胞的集落,在较大的中心周围形成小的卫星集落,形成“爆裂”样的结构。HSC中的BFU-E形成则需要白介素-3(interleukin-3,IL-3)、干细胞因子(stem cell factor,SCF)和EPO,以进行分化、增殖、逃避凋亡和成熟。

随着红系的分化成熟,由BFU-E分化而来的较晚期的红系祖细胞CFU-E能在体外得到确认。CFU-E的发育依赖于细胞生成素,并且可分裂次数较少,因此培养5~7 d,可形成一个较小的、形态上可以辨认的红系前体细胞集落。高纯度BFU-E和CFU-E亚群可以通过细胞表面标记、IL受体、CD34和CD36从人骨髓中分离出来。红系祖细胞被认为是能够在合适生长因子存在的体外半固体培养基中形成红系菌落的骨髓细胞,可以通过流式细胞术鉴定表面CD抗原的特征性图谱而识别。红系祖细胞、BFU-E和CFU-E在数量上只占人骨髓细胞的极少部分。

(二)红系前体细胞

1.原始红细胞

原始红细胞呈不规则圆形或略椭圆形,直径15~22 μm。核占细胞面积的80%,核染色质细致并呈小块状分布。可见1个或多个清晰的核仁。高浓度的多核糖体使这些细胞的细胞质呈强嗜碱性。超高倍镜下可见铁蛋白分子单个遍布于胞质中。涂片上细胞质过氧化物酶染色显示已存在HGB。

2.早幼红细胞

早幼红细胞直径10~18 μm。细胞核占细胞面积的3/4,由特异的深紫色异染色质及分布于其中的粉红色常染色质团块组成,之间有不规则的条状物相连,类似于轮辐或时钟面。细胞质深蓝,存在核周晕,高尔基体与核之间存在透亮区。此阶段由于多核糖体的持续存在,细胞质呈嗜碱性。

3.中幼红细胞

中幼红细胞直径8~15 μm,圆形。由于HGB稀释了多核糖体的含量,细胞质由深蓝色变为灰色,核圆形或椭圆形,占整个细胞的1/2~2/3,居中。染色质凝集成块,呈放射状龟背状排列,副染色质清楚,核仁消失,核周晕持续存在。(https://www.daowen.com)

4.晚幼红细胞

晚幼红细胞直径7~10 μm,红系生成过程的最后一次有丝分裂后,幼红细胞内HGB浓度增加。光镜下显示细胞核极其致密,无明显特征。细胞体积缩小,是幼红细胞中最小的细胞。核偏心,占细胞体积的1/4。相差显微镜下可观察到细胞运动现象。在细胞周围的不同部位可见圆形突起快速缩进,这种运动可能是为脱核做准备。细胞超微结构显示细胞边缘呈不规则形,反映了其运动状态。异染色质呈大块状,线粒体在数量和大小上均减少。

5.幼红细胞造血岛

正常成人红系造血的解剖单位是幼红细胞造血岛,由定位于中央的一个巨噬细胞及其周围的一群分化成熟中的幼红细胞组成。一些与细胞间黏附有关的结合蛋白在此过程起重要作用。例如,幼红细胞中的α4β1整合素(也称为极晚期抗原VLA4)、成红细胞-巨噬细胞蛋白(erythroblast macrophage protein,EMP)、细胞间黏附分子-4(intercellular adhesion molecule-4,ICAM-4)、巨噬细胞中的血管细胞黏附分子(ICAM-1)、αν整合素。巨噬细胞的活动极其活跃,随着红细胞成熟,其会沿着巨噬细胞的细胞质突起不断移动并离开造血细胞岛。当红细胞成熟至脱核阶段,其就与内皮细胞接触,以某种尚不清楚的机制通过内皮细胞胞质孔,作为网织红细胞进入血液循环。在离开骨髓前,细胞核被脱出并被骨髓巨噬细胞吞噬或降解。此外,幼红细胞造血岛中的巨噬细胞可以用EPO非依赖的方式刺激红细胞生成,如慢性形成的炎症性贫血和骨髓增生异常综合征性贫血可能由巨噬细胞刺激红细胞生成不够导致。

(三)网织红细胞

在晚期晚幼红细胞阶段幼红细胞脱核之前,中间丝和微管的边缘带消失。脱核是一个高度动态的过程,并且涉及多种机制的协调作用。微管蛋白和肌动蛋白在核将脱出的位置浓聚。这些变化与微管的重组和肌动蛋白的聚集一起,在脱核中起重要的作用。体外脱核不是瞬间的过程,需要6~8 min,这个过程由靠近细胞中部的几次有力收缩开始,接着细胞分裂成体积不相等的部分,体积较小的部分由较窄的含血红蛋白的细胞质带包绕脱出的核组成。在体内,当幼红细胞还是幼红细胞造血岛一部分时就发生脱核。另外,脱核还发生在幼红细胞通过骨髓窦时。由于核无法通过骨髓窦的小开口而留在骨髓中。脱出的核被膜包绕着,其磷脂酰丝氨酸含量丰富,因此,易被巨噬细胞辨识并吞噬。

在脱核后,网织红细胞仍含有线粒体、少量的核糖体、中心粒及高尔基体残留物。网织红细胞中无内质网,亮甲酚蓝或新亚甲蓝活体染色可见核糖体、线粒体及其他细胞器的聚集。这些聚集物呈深蓝色网状纤维样,故得名网织红细胞。网织红细胞的成熟需要48~72 h。在此期间,约20%的膜表面积丧失,细胞体积减少10%~15%,并完成细胞膜下骨架的最后组装。相差显微镜下观察活体网织红细胞,其形状不规则,细胞表面皱缩,出现细胞膜活动。电镜下网织红细胞形态不规则,含多个残留的细胞器。这些细胞器与光滑的小囊泡以及偶发的中心粒一起位于脱核的区域。早期网织红细胞中大部分核糖体弥散分布于细胞质中,为多聚核糖体。而在成熟过程中,随着蛋白质合成减少,多聚核糖体逐渐转变为单核糖体。在网状细胞成熟期间,细胞膜重塑显著,膜蛋白(包括转铁蛋白受体、Na+-K+-ATP酶和黏附分子)、微管蛋白和细胞质肌动蛋白丢失。在重塑过程中,细胞膜变得更有弹性,膜的机械稳定性提高。

(四)成熟红细胞

红细胞是一种复杂的细胞,细胞膜由脂质和蛋白质组成。通过物质代谢,红细胞可维持120 d的寿命,以及保持HGB功能完整。正常静态红细胞呈双面凹的圆盘形。成人红细胞直径为7~8 μm,并随细胞衰老轻微变小。脾促使的囊泡形成贯穿整个红细胞的生存阶段,它可导致细胞膜表面区域持续丢失,这可能是红细胞体积随衰老逐渐减小的原因。循环中的红细胞大部分时间在微循环的毛细血管中度过,在生存100~120 d里移动了大约250 km的路程,并损失了15%~20%的细胞表面积。红细胞生存期长,在一定程度上归因于红细胞膜具有能围绕红细胞内容物旋转的独特能力,因而可以携带更多的氧。在血流停止或极其缓慢的区域,红细胞常2~12个聚集在一起前行,呈缗钱状。这种聚集在大血管中则被剪切力破坏。