Producția de globule roșii (eritropoieză)
Globulele roșii sunt produse continuu în măduva anumitor oase. După cum s-a spus mai sus, la adulți, principalele locuri de producere a globulelor roșii, numite eritropoieză, sunt spațiile medulare ale vertebrelor, coastelor, sternului și pelvisului. În măduva osoasă, celula roșie derivă dintr-un precursor primitiv, sau eritroblast, o celulă nucleată în care nu există hemoglobină. Proliferarea are loc ca urmare a mai multor diviziuni celulare succesive. În timpul maturizării, în celulă apare hemoglobina, iar nucleul devine progresiv mai mic. După câteva zile, celula își pierde nucleul și este apoi introdusă în fluxul sanguin în canalele vasculare ale măduvei. Aproape 1 la sută din celulele roșii sunt generate în fiecare zi, iar echilibrul dintre producția de celule roșii și eliminarea din circulație a celulelor roșii îmbătrânite este menținut cu precizie. Atunci când se pierde sânge din circulație, activitatea eritropoietică a măduvei crește până la restabilirea numărului normal de celule circulante.
La un adult normal, măduva osoasă produce în fiecare săptămână celulele roșii din aproximativ o jumătate de litru (aproape o halbă) de sânge. Pentru acest proces sunt necesare o serie de substanțe nutritive. Unele substanțe nutritive sunt elementele constitutive din care sunt compuse celulele roșii. De exemplu, aminoacizii sunt necesari în abundență pentru construirea proteinelor din celulele roșii, în special a hemoglobinei. De asemenea, fierul este o componentă necesară a hemoglobinei. Aproximativ un sfert de gram de fier este necesar pentru producerea unui litru de sânge. Alte substanțe, necesare în cantități infime, sunt necesare pentru a cataliza reacțiile chimice prin care se produc celulele roșii. Printre acestea, importante sunt câteva vitamine, cum ar fi riboflavina, vitamina B12 și acidul folic, necesare pentru maturarea celulelor roșii în curs de dezvoltare; și vitamina B6 (piridoxina), necesară pentru sinteza hemoglobinei. Secrețiile mai multor glande endocrine influențează producția de globule roșii. Dacă există un aport insuficient de hormon tiroidian, eritropoieza este întârziată și apare anemia. Hormonul sexual masculin, testosteronul, stimulează producția de globule roșii; din acest motiv, numărul de globule roșii la bărbați este mai mare decât la femei.
Capacitatea măduvei osoase de a produce globule roșii este enormă. Atunci când este stimulată la activitate maximă și când i se furnizează în mod adecvat substanțe nutritive, măduva poate compensa pierderea a câtorva litri de sânge pe săptămână. Hemoragia sau distrugerea accelerată a celulelor roșii duce la creșterea activității măduvei. Măduva își poate crește producția de celule roșii de până la opt ori mai mult decât rata obișnuită. După aceea, dacă pierderea de sânge continuă, apare anemia. Rata eritropoiezei este sensibilă la tensiunea de oxigen din sângele arterial. Atunci când tensiunea de oxigen scade, se produc mai multe celule roșii și numărul de celule roșii crește. Din acest motiv, persoanele care trăiesc la altitudine mare au un număr mai mare de celule roșii decât cele care trăiesc la nivelul mării. De exemplu, există o diferență mică, dar semnificativă între numărul mediu de globule roșii al persoanelor care locuiesc în New York, la presiunea de la nivelul mării, și persoanele care locuiesc în Denver, Colorado, la peste 1,5 km (1 milă) deasupra nivelului mării, unde presiunea atmosferică este mai mică. Nativii din Anzi, care trăiesc la aproape 5 km (3 mile) deasupra nivelului mării, au un număr extrem de ridicat de globule roșii.
Rata de producere a eritrocitelor este controlată de hormonul eritropoietină, care este produs în mare parte în rinichi. Când numărul de globule roșii circulante scade sau când oxigenul transportat de sânge scade, un senzor neidentificat detectează schimbarea și producția de eritropoietină este crescută. Această substanță este apoi transportată prin plasmă până la măduva osoasă, unde accelerează producția de celule roșii. Mecanismul eritropoietinei funcționează ca un termostat, crescând sau scăzând rata de producție de celule roșii în funcție de necesități. Atunci când o persoană care a trăit la altitudine mare se mută într-un mediu la nivelul mării, producția de eritropoietină este suprimată, rata de producție de celule roșii scade, iar numărul de celule roșii scade până când se ajunge la valoarea normală la nivelul mării. Odată cu pierderea unei jumătăți de litru de sânge, mecanismul eritropoietinei este activat, producția de celule roșii este îmbunătățită, iar în câteva săptămâni numărul de celule roșii circulante a fost readus la valoarea normală. Precizia controlului este extraordinară, astfel încât numărul de celule roșii noi produse compensează cu exactitate numărul de celule pierdute sau distruse. Eritropoietina a fost produsă in vitro (în afara organismului) prin tehnica de inginerie genetică (ADN recombinant). Hormonul purificat, recombinant, este promițător pentru persoanele cu insuficiență renală cronică, care dezvoltă anemie din cauza lipsei de eritropoietină.
.