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红细胞

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红细胞
扫描式电子显微镜下的人类红细胞(直径约为6-8微米)
基本信息
功能氧气运输
标识字符
缩写RBC
MeSHD004912
THH2.00.04.1.01001
FMAFMA:62845
显微解剖学术语英语Anatomical terms of microanatomy
血液的光学显微镜照片,大量显现红细胞。中央有1个的细胞是白细胞,红细胞之间看上去像小碎片一样的东西是血小板
血液中常见的血细胞。从左到右依次为:红细胞血小板白细胞

红细胞red blood cell,RBC)又称红血球(erythrocyte)或血红细胞,是脊椎动物中一种含血红蛋白且呈双凹圆盘状的血细胞。成熟的红细胞无细胞核,也无细胞器,胞质内充满血红蛋白,具有形态可变性。

红细胞是血液中数量最多的一种血细胞,主要功能是运输和交换氧及二氧化碳,尤其是血液内运送氧气最主要的媒介。红细胞在脊椎动物体内通过血液将氧气从运送到身体各个组织。

裂红细胞schistocyte)是红细胞因机械或物理因素破坏,导致形状不规则,健康人血涂片中裂红细胞<2%;若有微血管病性溶血性贫血、血栓性血小板减少性紫癜溶血尿毒症综合征等,则其比例会增加。

历史

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1658年,荷兰生物学家扬·斯瓦默丹应用早期的显微镜首先发现了红细胞,并对其形态进行了描述[1][2]

生物学功能

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红细胞的主要功能分子是血红蛋白,占红细胞的90%。血红蛋白是一种含有血红素蛋白质分子,它可以在肺部或鳃部与氧气分子结合,然后在身体的组织中将结合的氧气分子释放。氧气分子可以很容易地以扩散方式通过红细胞的细胞膜。血红蛋白也可以运送有机体使用氧气后产生的二氧化碳(不到氧气总量的2%,更多的二氧化碳由血浆来运输)。另一种相关的蛋白质分子肌红蛋白,可以在肌肉细胞中存储氧气。此外,血红蛋白与一氧化碳的结合活性要远高于氧气,因此当空气中存在一定量的一氧化碳时,血红蛋白失去携氧能力,导致一氧化碳中毒,严重时可致死。

红细胞的颜色是来自于血红蛋白中所含的血红素。血浆本身是无色的,而红细胞则可以根据血红素状态的不同而呈现不同的颜色:结合氧气分子时,处于氧化态的血红素分子显鲜红色;而当氧气分子被释放后,处于脱氧化态的血红素显暗红色,而且会使血管壁看起来带有蓝色(这时的血管俗称“青筋”)。脉动式氧合测量器(Pulse oximetry英语Pulse oximetry)正是利用了这一颜色变化的原理,采用比色法实现对动脉中血氧饱和度的测定。

红细胞这种携氧细胞(即将携氧蛋白质包含在细胞中而不是直接包含于体液中)的出现,是脊椎动物进化过程中的重要一步,它使得血液在低黏度情况下仍具有高携氧性。

哺乳动物中,成熟的红细胞是无细胞核的(常常误认为骆驼羊驼的成熟红细胞是有细胞核的,但实际上,骆驼红细胞并没有细胞核,只是形状不同[3]),这意味着它们不含有储存于细胞核中的DNA。相比较而言,包括鸟类在内的其他几乎所有的脊椎动物的红细胞都是有核的(除了两栖动物有尾目中的蝾螈[4])。哺乳动物的红细胞也没有线粒体,它们通过糖酵解产生能量。而且红细胞表面也没有胰岛素受体,因此其糖摄入不能被胰岛素所调控。由于缺少细胞核和细胞器,因此红细胞不能生产结构蛋白、修复蛋白或,使得其只有有限的寿命。

哺乳动物的红细胞为扁平状,且两面中心都向内凹陷。这种形状可以最大限度的从周围摄取氧气。同时它还具有柔韧性,这使得它可以通过毛细血管,并释放氧分子。哺乳动物的红细胞基本为圆形,只有在骆驼中为椭圆形。

在大血管中,有时红细胞可以以扁平的侧面互相堆积在一起,形成钱串状。当特定血清蛋白含量提高时(如炎症反应时),这一堆积情况发生的几率会增大。

脾脏是红细胞的储存器官。在一些哺乳动物,如中,脾脏积存了大量的红细胞,在必要时可以释放到血液中,以提供更大的携氧量。但在人类中,其作用有限。

人类的红细胞

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人类红细胞形态简图。a.从顶面上观察;b.从侧面观察,多个红细胞堆积在一起,形成钱串状;c.在水中吸水胀大;d.在盐溶液中失水萎缩。

人类的红细胞同其他哺乳动物相似,也是扁平的卵状,中间凹陷。红细胞的直径通常是6~8µm,比大多其他类型的人类细胞要小。成人体内大约有2~3×1013个红细胞(女性大约为4~5百万/微升血液,男性为5~6百万/微升血液;生活在高海拔地区的人由于低氧压力,会有更高的红细胞含量)。相比于其他血细胞(白细胞含量为4000~11000/微升,血小板为15万~40万/微升),红细胞在血液中更为常见。一个红细胞中含有约2.7亿个血红蛋白,每个血红蛋白中含有4个血红素分子;因此血液中的红细胞中共存储了约3.5克,比其他组织中的铁含量多5倍。

红细胞生成

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红细胞生成,即 Erythropoiesis ,需要以下养分作为原料:

  1. :维持血红素数值的主要物质。
  2. 维生素B12及内因子:维生素B12在红细胞的成熟与制造扮演重要的角色。
  3. 叶酸
  4. 红细胞生成素
  5. 睾固酮

生命周期

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产生红细胞的过程叫做红血细胞生成。红细胞是由大骨中的红骨髓中的造血干细胞持续制造,产率为每秒两百万个(在胚胎中,肝脏是主要的红细胞生产地)。促红细胞生成素(一种荷尔蒙,主要由肾脏产生,在肝脏中亦可生成小量)可以促进红细胞生成;其经常在体育比赛中被用作兴奋剂。在离开骨髓前后,初生的红细胞被称为网状红细胞,约占循环红细胞数量的1%。红细胞由干细胞到网状红细胞,再到成熟的红细胞,需要约7天;此后,还能够存活约120天。衰老的红细胞被脾脏、肝脏等处的巨噬细胞吞噬并破坏,残余物质被释放到血液中。组成血红蛋白的血红素则最终被分解为胆红素

表面蛋白质

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红细胞表面的蛋白质主要有两类:

人类的不同血型正是来自于红细胞表面所含的不同的血型糖蛋白。

血液分离与回输

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人类红细胞可以通过离心血浆中分离出来。在献血过程中,红细胞被很快回输到献血者体内,而血浆则被收集。

一些运动员通过血液回输技术(或称“血液兴奋剂”)来提高比赛成绩。这一技术是首先从自身体内抽取约一升血液,然后将红细胞分离出来,并冷冻保存(红细胞在-79 °C下可以保存三个星期),在比赛之前再重新输回体内。这种作弊很难被检测,但这一方法不仅会导致血液黏度过高,而且对于使用者的循环系统会有极大的损害。

疾病与诊断

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镰刀型红细胞疾病对红细胞的影响:红细胞外形变为镰刀型,严重影响其内部构造,导致其生物学功能丧失

与红细胞相关的血液疾病包括:

红细胞相关的血检包括红细胞计数(单位体积的血液中红细胞数量)和红细胞比积(血液中红细胞所占的体积百分比)。在输血或进行器官移植前,需要进行血型检测。

参见

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参考文献

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  1. ^ "Swammerdam, Jan (1637–1680)", McGraw Hill AccessScience, 2007. Accessed 27 December 2007.
  2. ^ Red Gold - Blood History Timeline页面存档备份,存于互联网档案馆), PBS 2002. Accessed 27 December 2007.
  3. ^ 骆驼独特的红细胞-骆驼网-内蒙古骆驼研究院. www.china-camel.com. [2021-04-20]. (原始内容存档于2021-04-20). 
  4. ^ W. D. Cohen. The cytomorphic system of anucleate non-mammalian erythrocytes.[永久失效链接] Protoplasma, vol 113 no 1, February 1982

外部链接

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