40.2B: Rote Blutkörperchen
Rote Blutkörperchen
Rote Blutkörperchen oder Erythrozyten (erythro- = „rot“; -cyte = „Zelle“), spezialisierte Zellen, die durch den Körper zirkulieren und andere Zellen mit Sauerstoff versorgen, werden aus Stammzellen im Knochenmark gebildet. Bei Säugetieren sind rote Blutkörperchen kleine, bikonkave Zellen, die bei der Reife keinen Zellkern oder Mitochondrien enthalten; sie sind nur 7-8 µm groß. Bei Vögeln und nicht-avianischen Reptilien enthalten die roten Blutkörperchen einen Zellkern.
Die rote Färbung des Blutes stammt von dem eisenhaltigen Protein Hämoglobin (siehe in ) Die Hauptaufgabe dieses Proteins ist der Sauerstofftransport, aber es transportiert auch Kohlendioxid. Hämoglobin ist in den roten Blutkörperchen in einer Menge von etwa 250 Millionen Hämoglobinmolekülen pro Zelle enthalten. Jedes Hämoglobinmolekül bindet vier Sauerstoffmoleküle, so dass jedes rote Blutkörperchen eine Milliarde Sauerstoffmoleküle transportiert. In den fünf Litern Blut im menschlichen Körper befinden sich etwa 25 Billionen rote Blutkörperchen, die jederzeit bis zu 25 Sextillionen (25 × 1021) Sauerstoffmoleküle transportieren können. Bei Säugetieren lässt das Fehlen von Organellen in den Erythrozyten mehr Platz für die Hämoglobinmoleküle. Das Fehlen von Mitochondrien verhindert auch die Verwendung des Sauerstoffs für die metabolische Atmung. Nur Säugetiere haben kernlose rote Blutkörperchen; einige Säugetiere (z. B. Kamele) haben jedoch kernhaltige rote Blutkörperchen. Der Vorteil kernhaltiger roter Blutkörperchen ist, dass diese Zellen Mitose betreiben können. Kernhaltige Erythrozyten stoffwechseln anaerob (ohne Sauerstoff) und nutzen einen primitiven Stoffwechselweg, um ATP zu produzieren und die Effizienz des Sauerstofftransports zu erhöhen.
Nicht alle Organismen verwenden Hämoglobin als Methode für den Sauerstofftransport. Wirbellose Tiere, die nicht Blut, sondern Hämolymphe nutzen, verwenden andere Pigmente, die Kupfer oder Eisen enthalten, um den Sauerstoff zu binden. Hämocyanin, ein blaugrünes, kupferhaltiges Protein, findet sich bei Weichtieren, Krebstieren und einigen Gliederfüßern ( b). Chlorocruorin, ein grün gefärbtes, eisenhaltiges Pigment, findet sich in vier Familien von Polychaeten-Schlauchwürmern. Hemerythrin, ein rotes, eisenhaltiges Protein, kommt in einigen Polychaeten und Ringelwürmern vor ( c). Trotz seines Namens enthält Hemerythrin keine Häm-Gruppe; seine Sauerstofftransportkapazität ist im Vergleich zu Hämoglobin gering.
Die geringe Größe und die große Oberfläche der roten Blutkörperchen ermöglichen eine schnelle Diffusion von Sauerstoff und Kohlendioxid durch die Plasmamembran. In der Lunge wird Kohlendioxid freigesetzt, während Sauerstoff aus dem Blut aufgenommen wird. In den Geweben wird der Sauerstoff aus dem Blut freigesetzt, während das Kohlendioxid für den Rücktransport in die Lunge gebunden wird. Studien haben ergeben, dass Hämoglobin auch Distickstoffoxid (NO) bindet. Distickstoffoxid ist ein Vasodilatator: ein Wirkstoff, der die Blutgefäße erweitert und dadurch den Blutdruck senkt. Es entspannt die Blutgefäße und Kapillaren, was den Gasaustausch und die Passage der roten Blutkörperchen durch enge Gefäße erleichtern kann. Nitroglycerin, ein Herzmedikament zur Behandlung von Angina pectoris und Herzinfarkten, wird in NO umgewandelt, das zur Entspannung der Blutgefäße beiträgt und den Sauerstofffluss im Körper erhöht.
Ein Merkmal der roten Blutkörperchen ist ihre Glykolipid- und Glykoproteinbeschichtung; dabei handelt es sich um Lipide und Proteine, an die Kohlenhydratmoleküle gebunden sind. Beim Menschen variieren die Oberflächenglykoproteine und Glykolipide auf den roten Blutkörperchen von Person zu Person, was zu den verschiedenen Blutgruppen wie A, B und O führt. Rote Blutkörperchen haben eine durchschnittliche Lebensdauer von 120 Tagen, in denen sie in der Leber und der Milz von phagozytischen Makrophagen, einer Art weißer Blutkörperchen, abgebaut und recycelt werden.