Erythrozyten

Überblick

Definition und Beschreibung

Erythrozyten, auch rote Blutkörperchen (RBCs) genannt, sind terminal differenzierte Strukturen ohne Kerne, die jedoch mit sauerstofftransportierendem Hämoglobin bestückt sind. Erythrozyten sind die am häufigsten vorkommenden Zellen im Blut.

• Durchmesser: 7,5 µm
• Bikonkave Form:
  • Verleiht Erythrozyten ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen
  • Erythrozyten imponieren lichtmikroskopisch als rote Scheiben (extrem hoher Gehalt an Hämoglobin), die in der Mitte blasser sind als am Rand.
• Lebensdauer: 120 Tage

Struktur

• Flexible bikonkave Struktur:
  • Leicht biegbar und ermöglicht den Durchgang durch kleine Kapillaren
  • Membranproteine, einschließlich Spektrin und Ankyrin, stabilisieren die Membran, um die Form und Elastizität der Erythrozyten beizubehalten.
• Komponenten:
  • Keine Kerne (defekte Proteine können nicht ersetzt werden)
  • Ohne die meisten Organellen
  • Während der Erythropoese, die im roten Knochenmark stattfindet, verlieren Vorstufen Kerne und Organellen, bevor sie in den Kreislauf gelangen.
• Seneszente oder deformierte Erythrozyten werden durch Makrophagen der Leber, Milz und des Knochenmarks entfernt.
• Verarbeitung von Bauteilen nach Degradation:
  • Globin (aus Hämoglobin): in Aminosäuren zerlegt und vom Knochenmark für neue Erythrozyten wiederverwendet
  • Eisen: in Leber oder Milz gespeichert oder für neue Erythrozyten im Knochenmark wiederverwendet
  • Desoxygeniertes Häm: Verstoffwechselung zu Biliverdin und Bilirubin

Erythropoese

Erythrozytenproduktion

• Hämatopoese:
  • 1. bis 2. Monat in utero: Mesoderm des Dottersacks
  • Im 2. Monat wandert die Hämatopoese in die Leber (und Milz).
  • Ab dem 5. Monat kommt es im Knochenmark zur Hämatopoese und das Knochenmark wird zur vorherrschenden Quelle für Blutzellen und der Erythropoese.
• Wie bei anderen Blutzellen beginnt die Erythropoese mit multipotenten hämatopoetischen Stammzellen.
• Multipotente hämatopoetische Stammzellen (HSCs) → multipotente Vorläuferzellen (MPPs) → gemeinsamer myeloischer Vorläufer → Burst-bildende Einheit Erythroid (BFU-E) → Erythrozytenreifung

Stadien der Erythrozytendifferenzierung

1. Proerythroblast:
   • Großer, zentraler, blass gefärbter Kern mit 1–2 großen Nukleolen
   • Polyribosomen (die für eine leichte Basophilie sorgen) im Zytoplasma synthetisieren Hämoglobin.
   • 14–20 μm Durchmesser
2. Basophiler Erythroblast:
   • Tiefblau (intensivere Basophilie), kleinere Zellen als Proerythroblasten
   • Kleinere Kerne und fleckiges Chromatin
   • 13–16 μm Durchmesser
3. Polychromatophiler Erythroblast:
   • Mischung aus Färbeaffinitäten: basophil (aus Polyribosomen) und acidophil (aus steigendem Hämoglobin)
   • Kerne mit Schachbrettchromatin
   • 12–15 μm Durchmesser
4. Orthochromatischer Erythroblast (Normoblast):
   • Azidophiles Zytoplasma, Spuren von Basophilie
   • Kleine exzentrische Kerne mit kondensiertem Chromatin → endet mit Extrusion degenerierter oder pyknotischer Kerne
   • 8–10 μm Durchmesser
5. Retikulozyten:
   • Fast ähnlich wie bei reifen Erythrozyten
   • Ohne Supravitalfärbung schwer zu identifizieren
   • Bei Färbung mit brillantem Kresylblau bilden verbleibende Polyribosomen ein blau färbendes zytoplasmatisches Präzipitat.
   • Die Reifung zu Erythrozyten erfolgt in 24–48 Stunden.
   • Enzymatische Verdauung oder Austreibung von Organellen
6. Reife Erythrozyten:
   • Ohne Kerne
   • Mit bikonkaver Form

Regulation

Andere Faktoren:

• Eisen
• Vitamin B₁₂
• Intrinsischer Faktor
• Folsäure
• Sauerstoffgehalt

Klinische Relevanz

• Anämie: Abnahme der Gesamtzahl der Erythrozyten, des Hämoglobins oder der zirkulierenden Erythrozytenmasse. Anämie äußert sich in der Regel in vermindertem Hämoglobin und Hämatokrit, die durch verminderte Hämatopoese, Hämolyse oder Blutverlust entstehen können.
• Hämolytische Anämie: Anämie durch Zerstörung oder vorzeitige Beseitigung von Erythrozyten. Die hämolytische Anämie kann anhand einer erhöhten Clearance durch die Milz (extravaskuläre Hämolyse) oder einer Schädigung durch ein verengtes Gefäßlumen (intravaskuläre Hämolyse) charakterisiert werden. Die Milzclearance (extravaskuläre Hämolyse) kann auf intrinsische Anomalien der Erythrozyten (Membran, Enzym, Hämoglobin) oder eine extrinsische Beschichtung durch das Immunsystem (z. B. ABO-Inkompatibilität) zurückzuführen sein.
• Thalassämie: erbliche Ursache der mikrozytären, hypochromen Anämie. Thalassämie ist ein Mangel in der Alpha-(⍺) oder Beta-(𝛽) Globinkette, der zu einer Hämoglobinopathie führt. Die Präsentation einer Thalassämie hängt von der Anzahl der vorhandenen defekten Ketten ab. Die daraus resultierende hämolytische Anämie führt zu schweren systemischen Symptomen, die stärker betroffene Patienten transfusionsabhängig machen.
• Megaloblastäre Anämie: entsteht durch eine gestörte Nukleinsäuresynthese in erythroiden Vorläufern. Diese Beeinträchtigung führt zu einer ineffektiven Erythrozytenproduktion und intramedullärer Hämolyse. Die megaloblastäre Anämie ist durch große Zellen mit gestoppter Kernreifung gekennzeichnet. Die häufigsten Ursachen sind Vitamin B₁₂ und Folsäuremangel, die auf eine geringe Nahrungsaufnahme, zugrunde liegende Malabsorptionszustände und Medikamente zurückzuführen sein können. Das klinische Bild umfasst anämische und gastrointestinale Symptome mit neurologischen Manifestationen, die häufiger bei Vitamin B₁₂ Mangel auftreten.
• Aplastische Anämie (AA): seltene lebensbedrohliche Erkrankung, gekennzeichnet durch Panzytopenie und Hypozellularität des Knochenmarks, die eine Schädigung der hämatopoetischen Stammzellen (HSCs) widerspiegelt. Die meisten Fälle von AA werden erworben und durch Autoimmunschäden an HSCs verursacht. Bekannte Ursachen für erworbene AAs sind Medikamente und Chemikalien, hochdosierte Ganzkörperstrahlung, Virusinfektionen, Immunerkrankungen und Schwangerschaft. Angeborene oder konstitutionelle Syndrome im Zusammenhang mit AA umfassen Fanconi-Anämie, Dyskeratosis congenita und Down-Syndrom.