Cấu tạo và chức năng hồng cầu

Hồng cầu

1. Cấu tạo và thành phần 

a. Cấu tạo

Hồng cầu chiếm hơn 99% trong các thành phần hữu hình của máu. Ở động vật như cá, lưỡng cư, bò sát, chim, hồng cầu hình bầu dục có nhân; ở đa số thú khác hồng cầu dạng hình đĩa lõm hai mặt và không có nhân như hồng cầu của người. Hồng cầu trưởng thành, lưu thông trong máu là tế bào không có nhân. Ở người trong điều kiện tự nhiên, hồng cầu  có hình đĩa hai mặt lõm, đường kính 7-8 μm, bề dày phần ngoại vi 2-2,5 μm và phần trung tâm 1 μm, thể tích trung bình 90-95 μm3. Hình dạng này có hai lợi điểm như sau: 

+ Tăng diện tích bề mặt tiếp xúc làm tăng khả năng khuếch tán khí thêm 30% so với hồng cầu cùng thể tích mà có dạng hình cầu.

+ Làm cho hồng cầu trở nên cực kỳ mềm dẻo, có thể đi qua các mao mạch hẹp mà không gây tổn thương mao mạch cũng như bản thân hồng cầu.

Cấu trúc của hồng cầu đặc biệt thích ứng với chức năng vận chuyển khí oxy.

  

b. Thành phần

Thành phần chung của hồng cầu gồm: nước 63-67%, chất khô 33-37% trong đó: prôtêin 28%; các chất có nitơ 0,2%, ure 0,02%, glucid 0,075%, lipid và lecithin, cholesterol 0,3%.

Thành phần chính của hồng cầu là hemoglobin (Hb), chiếm 34% trọng lượng (nồng độ 34 g/dl). Cấu trúc của hồng cầu đặc biệt với nhiều thành phần khác nhau. Hai thành phần quan trọng nhất của hồng cầu  được nghiên cứu nhiều  đó là màng hồng cầu và hemoglobin. Màng hồng cầu mang nhiều kháng nguyên nhóm máu. Hemoglobin là thành phần quan trọng trong sự vận chuyển khí của máu.

2. Số lượng hồng cầu

Ở các loài động vật khác nhau, số lượng hồng cầu khác nhau.

Ở 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

Số lượng hồng cầu thay đổi trong các điều kiện cụ thể. Tăng chút ít sau bữa ăn, vào mùa lạnh, khi lao động nặng, khi mất mồ hôi hoặc ở độ cao hơn 700mm so với mặt biển. Ở trẻ sơ sinh, số lượng hồng cầu cao trong vòng một hai tuần đầu, sau đó có hiện tượng vỡ hồng cầu gây vàng da sinh lý. Số lượng hồng cầu giảm khi uống nước nhiều, cuối kỳ kinh nguyệt của phụ nữ, ở các trạng thái bệnh lý như xuất huyết, bệnh thiếu máu.

3. Ðộ bền thẩm thấu của màng hồng cầu và tốc độ lắng hồng cầu

- Ðộ bền thẩm thấu của màng hồng cầu Màng hồng cầu là một màng bán thấm. Nước có thể qua màng hồng cầu khi áp suất thẩm thấu bên trong và bền ngoài hồng cầu khác nhau. Người ta xác định sức bền hồng cầu bằng dung dịch muối NaCl nhược trương có nồng  độ khác nhau (phương pháp Hamberger).

Hồng cầu trong dung dịch muối NaCl nhược trương bị trương to lên và vỡ ra do nước từ dung dịch muối vào trong hồng cầu. Khi hồng cầu vỡ, hemoglobin giải phóng vào dung dịch và làm cho nó có màu hồng. Một số hồng cầu vỡ trong dung dịch muối NaCl nhược trương 0,44%. Nồng độ muối NaCl 0,44% được gọi là sức bền tối thiểu của hồng cầu. Toàn bộ hồng cầu vỡ hết trong dung dịch NaCl nhược trương 0,34%. Nồng độ muối NaCl 0,34% được gọi là sức bền tối đa của hồng cầu. Hồng cầu có thể bền trong dung dịch nước sinh lý 0,9% NaCl.

Ðộ bền hồng cầu tăng sau khi cắt lách và giảm trong bệnh vàng da huyết tán.

- Tốc độ lắng hồng cầu

Máu được chống đông đặt trên ống nghiệm, hồng cầu lắng xuống dưới, huyết tương nổi lên trên. Vì tỷ trọng của hồng cầu (1,097) cao hơn tỷ trọng của huyết tương (1,028). Khi có quá trình viêm nhiễm diễn ra trong cơ thể làm hàm lượng các prôtêin thay đổi, cân bằng điện tích prôtêin huyết tương thay đổi, điện tích màng hồng cầu cũng bị biến đổi theo, hồng cầu dễ dính lại với nhau hơn và làm cho nó lắng nhanh hơn. Như vậy tốc độ lắng máu càng cao thì quá trình viêm đang diễn ra trong cơ thể càng mạnh. Chỉ số tốc độ lắng hồng cầu là chiều cao cột huyết tương tính bằng milimét (mm) trong 1 giờ, 2 giờ và 24 giờ.

4. Hemoglobin (Hb)

Hemoglobin còn gọi huyết sắc tố, đó là chromoprôtêin gồm hai thành phần là nhân heme và globin (hình 2.2).

a. Cấu trúc của hemoglobin   

 Heme là một sắc tố đỏ. Mỗi heme gồm một vòng porphyrin và một ion Fe⁺⁺ chính giữa. Porphyrin là phổ biến trong thế giới sinh vật. Porphyrin kết hợp với Mg⁺⁺ tạo thành chất diệp lục của thực vật. Một phân tử hemoglobin có bốn nhân heme, chiếm 5%. Hem có thể kết hợp với nhiều chất khác nhau. Nếu hem kết hợp với globin thì tạo thành Hb.

Nếu kết hợp với albumin, NH3, pyridin, nicotin... tạo nên chất gọi là hemochromogen. Hem phản ứng với NaCl trong môi trường acid tạo ra cloruahem (hemin). Phản ứng này được sử dụng trong pháp y.

Globin là một prôtêin gồm bốn chuỗi polypeptid giống nhau từng  đôi một. Hemoglobin người bình thường là HbA gồm hai chuỗi α và hai chuỗi β. Hemoglobin thời kỳ bào thai là HbF gồm hai chuỗi α và hai chuỗi γ. 

Sự bất thường của các chuỗi globin sẽ làm 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 β làm HbA trở thành HbS.

Nồng độ hemoglobin của người bình thường là:

Nam : 13,5-18 g/100ml (g%); Nữ : 12-16 g/100ml (g%)

Trẻ em : 14-20 g/100ml (g%)

  Ở một số loài  động vật hàm lượng Hb như sau: lợn 10,6 g%; bò cái 11,0 g%; ngựa 13,6 g%. Ở động vật Hb chứa sắt giống nhau khoảng 0,33%. Cứ 1 nguyên tử gam sắt kết hợp được tối đa 1 phân tử gam O₂. Lượng O₂ này đủ cho nhu cầu hoạt động bình thường cảu cơ thể.

b. Chức năng của hemoglobin 

- Chức năng vận chuyển khí 

+ Vận chuyển khí oxy 

Hồng cầu vận chuyển oxy từ phổi đến tổ chức nhờ phản ứng sau :

Hb + O₂ ⇔ HbO₂ (oxyhemoglobin)

Trong đó oxy được gắn lỏng lẻo với ion Fe⁺⁺. Ðây là phản ứng thuận nghịch, chiều phản ứng do phân áp oxy quyết định. Trong phân tử Hb, oxy không bị ion hoá mà nó được vận chuyển dưới dạng phân tử  O₂. HbO₂ có màu đỏ tươi đặc trưng cho máu động mạch.

* Khi hít phải không khí nhiều CO (carbon monoxide), hemoglobin sẽ kết hợp CO để tạo ra carboxyhemoglobin theo phản ứng :

Hb + CO  ⇒  HbCO

Ái lực của Hb đối với CO gấp 210 lần đối với oxy, vì vậy một khi đã kết hợp với CO thì Hb không còn khả năng vận chuyển oxy nữa. 

Dấu hiệu đầu tiên là da đỏ sáng, bệnh nhân rơi vào trạng thái kích thích, rồi buồn ngủ, hôn mê và tử vong.

Khí CO thường được sinh ra khi đốt cháy nhiên liệu không hoàn toàn. Ðiều trị bằng cách đưa bệnh nhân ra khỏi môi trường nhiều CO, đồng thời cho thở oxy phân áp cao để tái tạo lại oxyhemoglobin. 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, ion Fe⁺⁺ trong nhân heme chuyển thành Fe⁺⁺⁺ và hemoglobin trở thành methemoglobin không còn khả năng vận chuyển oxy. Methemoglobin khi hiện diện trong máu nhiều sẽ gây triệu chứng xanh tím. Tình trạng này xảy ra khi ngộ  độc một số dẫn chất của anilin, sulfonamide, phenacetin, nitroglycerin, nitrate trong thực phẩm ... 

+ Vận chuyển khí carbonic 

Hồng cầu vận chuyển CO2 từ tổ chức về phổi theo phản ứng sau:

Hb + CO₂   ⇔   HbCO₂ (carbaminohemoglobin)

CO₂  được gắn với nhóm NH₂ của globin. Ðây cũng là phản  ứng thuận nghịch, chiều phản ứng do phân áp CO₂ quyết định. HbCO₂ có màu đỏ thẫm, đặc trưng cho máu tĩnh mạch. Chỉ khoảng 20% CO₂ được vận chuyển dưới hình thức này, còn lại là do muối kiềm của huyết tương vận chuyển.

- Hemoglobin có tính chất đệm. Hệ đệm hemoglobin là một trong các hệ đệm quan trọng của máu, đó là hệ đệm HHb/KHb và hệ đệm HHbCO₂/KHbO₂.

5. Ðời sống của hồng cầu 

Ðời sống trung bình của hồng cầu trong máu ngoại vi là 120 ngày. Theo thời gian, màng hồng cầu sẽ mất dần tính mềm dẻo và cuối cùng hồng cầu sẽ vỡ khi 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 của gan, lách và tuỷ xương. 

Ðại thực bào sẽ giải phóng sắt vào máu. Sắt này cùng với sắt từ thức ăn do ruột non hấp thu, được vận chuyển dưới dạng transferrin đến tuỷ xương để tạo 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 giai đoạn 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 trong chương tiêu hoá. 

Ngoài ra phần globin của hemoglobin được chuyển hoá như các prôtêin khác trong cơ thể tạo thành các acid amin, sau đó được sử dụng để tổng hợp các prôtêin cho cơ thể.

Theo GT Sinh lí ĐV và người

DOWNLOAD: