Alyuvar

Alyuvar, kırmızı kan hücresi veya eritrosit, en yaygın kan hücresi türüdür. Çağdaş bilim insanları laboratuvarda alyuvar geliştirebilmeyi başarmışlardır.^[1]

Etimoloji

Alyuvar, Türkçede kanın rengi veya kızıl anlamındaki 'al' ile düz olmayan yuvarlak veya oval küçük cisim anlamındaki 'yuvar' kelimelerinden türetilmiştir.^[2] Eritrosit, Grekçe kızıl kap anlamına gelen erythros ve modern kullanımda "hücre" anlamını karşılayan -cyte sözcüklerinin birleşimidir.^[3]

Görevleri

Başlıca olarak omurgalıların, dokulara oksijen'i (O₂) kan akışı yoluyla dolaşım sistemi aracılığıyla iletmesinin yoludur.^[4] Alyuvarlar oksijeni akciğerlerde alır ve vücudun kılcal damarlarında sıkarak dokulara bırakır. Balıklarda ise akciğer olmadığından solungaçlardan alır. Alyuvarları olan çoğu canlıda oksijen taşımakta kullanılan molekül hemoglobin iken yumuşakçalar gibi bazı canlılarda bakır içeren hemosiyanin bulunur.

Tarihi

Kırmızı kan hücrelerini ilk tanımlayan kişi, 1658'de bir kurbağanın kanını incelemek için ilkel bir mikroskop kullanan genç Hollandalı biyolog Jan Swammerdam'dı.^[5] Bu çalışmadan habersiz, Anton van Leeuwenhoek 1674'te "ince bir kum tanesinden 25.000 kat daha küçük" şeklinde boyutunu da belirterek daha kesin bir tanım daha yaptı.

1740'larda Bologna'da Vincenzo Menghini, ısıtılmış kırmızı kan hücrelerinden kalan toz veya külün üzerinden, mıknatıslar geçirerek demirin varlığını kanıtladı.

1901'de Karl Landsteiner, üç ana kan grubu olan A, B ve C'yi (daha sonra O olarak yeniden adlandırdı) keşfetmesini yayınladı. Landsteiner, serumla kırmızı kan hücrelerinin karışmasıyla ortaya çıkan, düzenli örüntüler gösteren reaksiyonları tanımladı. Böylece bu kan grupları arasındaki uyumlu ve uyumsuz kombinasyonları belirledi. Bir yıl sonra, Landsteiner'in iki meslektaşı Alfred von Decastello ve Adriano Sturli, dördüncü bir kan grubu olan AB'yi tanımladılar.

1959'da, Dr. Max Perutz, X-ışını kristalografisini kullanarak, oksijen taşıyan kırmızı kan hücresi proteini olan hemoglobinin yapısını çözmeyi başardı.^[6]

Şimdiye kadar bulunan en eski bozulmamış alyuvarlar; Ötzi adlı, M.Ö 3255 civarında ölen bir insanın doğal bir mumyasında keşfedildi. Bu hücreler Mayıs 2012'de keşfedildi.^[7]

Yapısı

İnsanlarda olgun kızıl kan hücreleri esnek ve oval bikonkav disklerdir. Hemoglobin en fazla boşluk alanı sağlamak için bir hücre çekirdeğinden ve çoğu organelden yoksundurlar, hücre zarı ile hemoglobin çuvalları olarak görülebilirler. Erişkin insanlarda saniyede yaklaşık 2.4 milyon yeni eritrosit üretilir.^[8] Hücreler kemik iliğinde gelişir. Makrofajlar tarafından bileşenlerine geri dönüştürülmeden önce vücutta yaklaşık 100-120 gün dolaşırlar. Her dolaşım yaklaşık 60 saniye (bir dakika) sürer.^[9] İnsan vücudundaki hücrelerin 20-30trilyonu yani yaklaşık %84'ü kırmızı kan hücresidir.^[10]^[11]^[12] Kan hacminin ise yaklaşık yarısı (%40 ila %45 ) kırmızı kan hücreleridir.

Eritrositlerin sitoplazması, hücrelerin ve kanın kırmızı renginden sorumlu olan demir içeren, oksijeni bağlayabilen bir biyomolekül olan hemoglobin açısından zengindir. Her insan kırmızı kan hücresi yaklaşık 270 milyon hemoglobin molekülü içerir.^[13] Hücre zarı protein ve lipidlerin bağlanmasıyla oluşur. Hücre zarı fizyolojik hücre işlevleri için kesin olarak gereken özellikleri sağlar. Örneğin dolaşım sistemini, özellikle de kılcal ağı geçerken gereken esneklik ve sağlamlık gibi.

Omurgalılar

Omurgalı kırmızı kan hücrelerinde çok büyük bir boyut çeşitliliği ve hücreyle çekirdek boyutu arasında bir ilişki vardır. Memeli kırmızı kan hücreleri ise çekirdek içermezler ve diğer omurgalıların çoğundan çok daha küçüktür.^[14]

Alyuvarlar büyük oranda hemoglobin içerirler. Hemoglobin moleküllerine akciğerler veya solungaçlarda oksijen bağlanır. Böylece içinde oksijen bağlı hemoglobin taşıyan alyuvarlar vücuttaki dokulara oksijeni ulaştırabilirler. Hemoglobin ayrıca karbondioksitin de az bir bölümünü taşır; örneğin insanlarda oksijenin %2'si ve karbondioksitin çoğu kan plazmasında çözünmüş olarak taşınır. Benzer bir protein olan miyoglobin ise kaslarda oksijen depolamaya yarar.

Kuşların olgun kırmızı kan hücrelerinin bir çekirdeği vardır, ancak Pygoscelis papua penguenlerinin yetişkin dişilerinin kanında çekirdekli kırmızı kan hücreleri (B) çok düşük sıklıkta gözlemlenmiştir.

Memeliler

Tipik memeli kırmızı kan hücreleri: (a) yüzeyden bakıldığında; (b) profilde, rulet oluşturarak; (c) su ile küresel hale getirilmiş; (d) tuzla işlenmiş krenat (büzüşmüş ve dikenli). (c) ve (d) normalde vücutta oluşmaz. Son iki şekil, suyun ozmoz yoluyla hücrelere girip çıkmasından kaynaklanmaktadır.

Memeli alyuvarları bikonkav disk (iki yanından da basık yuvarlak) şeklindedir. Alyuvarların yapım yeri yassı kemiklerin iliğidir. İlikte üretilme aşamasında olan olgunlaşmamış alyuvarların çekirdeği (ve böylece de bölünme yetenekleri) vardır, hemoglobin içermezler. Fakat gelişme süresinde alyuvar çekirdeğini dışarı atar ve hemoglobin içerir duruma gelir. Gelişme sona erdiğinde alyuvar çekirdeğin yanı sıra tüm organellerini yitirmiştir. Çekirdekleri olmadığı için DNA da içermeyen alyuvarlar bölünemezler. Mitokondriye sahip olmadıkları için memeli alyuvarları, fermantasyon (mayalanma) yaparak, glikozun glikolize edilmesiyle (glikozu glikolitik fermentlerle parçalama) enerji üretirler. Bu tepkime sonucunda laktik asit oluşur. İki yandan basık yassı şekilleri (bikonkav disk) ve hiçbir organel içermemeleri onları en etkili şekilde oksijen taşımaya elverişli kılar ve aynı nedenlerden dolayı kısa bir süre yaşayabilirler. Ortalama yaşam süreleri 120 gündür.

Kan hücrelerinin taramalı elektron mikrografı. Soldan sağa: insan kırmızı kan hücresi, trombosit (trombosit), lökosit .

İnsan

Solda parlak kırmızı oksijenli bir damla ve sağda oksijeni alınmış bir damla ile iki damla kan gösterilmiştir.

Dolaşım sistemindeki tipik bir insan kırmızı kan hücresi döngüsünün animasyonu. Bu animasyon daha hızlı bir hızda gerçekleşir (ortalama 60 saniyelik döngünün ~20 saniyesi) ve kılcal damarlara girerken deforme olan kırmızı kan hücresinin yanı sıra, hücre dolaşım sistemi boyunca oksijenlenme durumlarında değiştikçe renk değiştiren çubukları gösterir. .

Ortalama bir insan alyuvarının çapı 6-8 µm'dir. Tek bir insan alyuvarı yaklaşık 270 milyon hemoglobin molekülü ve her bir hemoglobin molekülü ise dört hem grubu içerir. Oksijeni bağlayan hem grubudur: her hem grubu bir oksijen molekülü bağlar, yani her hemoglobin molekülü dört adet oksijen molekülü bağlayabilir. Dört tane oksijen molekülü bağlayan hemoglobin bütünüyle doymuştur ve oksihemoglobin olarak adlandırılır. Oksihemoglobin parlak kırmızı renktedir. Oksihemoglobin bağladığı 4 oksijen molekülünden bir veya daha fazlasını yitirirse, deoksihemoglobin olarak adlandırılır. Deoksihemoglobin koyu kırmızı renktedir. Toplardamarlardaki kanda (venöz kan) daha çok deoksihemoglobin bulunur; bu nedenle toplardamalardaki kan, atardamarlardaki kandan (arteryel kan) daha koyu renktedir.

Alyuvarların hücre zarı oligosakkarit yapıdadır. Bu proteinlerden dolayı insan kanları, ABO diye adlandırılan kan gruplarına ayrılır.

Yaşam döngüsü

İnsan eritrositleri, yaklaşık 7 gün içinde kök hücrelerden olgun kırmızı kan hücrelerine eritropoez denen bir süreçle üretilir. Olgunlaştıklarında, sağlıklı bir bireyde bu hücreler kan dolaşımında yaklaşık 100 ila 120 gün yaşarlar. (zamanında doğmuş bir yaşına kadar bebeklerde 80 ila 90 gün yaşarlar)^[15] Ömürlerinin sonunda dolaşımdan çıkarılırlar. Birçok kronik hastalıkta kırmızı kan hücrelerinin ömrü azalır.

Üretimleri

Eritropoez, yaklaşık 7 gün süren yeni kırmızı kan hücrelerinin üretildiği süreçtir; süreç boyunca, büyük kemiklerdeki kemik iliğinde sürekli olarak kırmızı kan hücreleri üretilir. (embriyoda ise karaciğer, kırmızı kan hücresi üretiminin ana bölgesidir.) Üretim, böbrek tarafından sentezlenen eritropoietin (EPO) hormonu tarafından uyarılabilir. Kemik iliğinden ayrılmadan hemen önce ve sonra gelişen hücreler retikülositler olarak bilinir; bunlar dolaşımdaki kırmızı kan hücrelerinin yaklaşık %1'ini oluşturur.

Alyuvar çökme hızı

Eritrositik sedimentasyon hızı olarak da bilinir. Dikey olarak tutulan tüplerde uygulanan bu yöntem herhangi bir hastalık için patognomik olmayıp sadece genel sağlık durumunun değerlendirilmesinde kullanılır. Sedimentasyon hızı memelilerde oldukça farklılık gösterir. Örneğin atlarda oldukça hızlı iken, sığırlarda son derece yavaştır.

Çeşitli hayvanlarda alyuvar çökme hızları
Tür	Çökme Hızı (mm)	Zaman	Hematokrit
Kedi	53	1 saat	27
Sığır	2,4	7 saat	-
Tavuk	0,5	30 dakika	29,8-31,6
Köpek	6-10	1 saat	-
At	2-12	10 dakika	-

Klinik önemi

Hastalıklar

Orak hücre hastalığından etkilenen kırmızı kan hücreleri, şekil değiştirir ve iç organlara zarar vermekle tehdit eder.

Alyuvar ile ilgisi bulunan kan hastalıklarından bazıları şunlardır:

Anemi (veya kansızlık)

Vücutta yeterli alyuvar veya hemoglobin bulunmamasıdır. Alyuvarların ya da hemoglobinlerin gerek kalıtsal gerekse edinilmiş nedenlerden dolayı olağandışı olduğu durumlarda da kansızlık gelişebilir. Aneminin bazı türleri veya görüldüğü durumlar şunlardır: Anemiler düşük kırmızı hücre sayısı veya kırmızı kan hücrelerinin veya hemoglobinin bazı anormallikleri nedeniyle kanın düşük oksijen taşıma kapasitesi ile karakterizedir

Demir eksikliği anemisi en sık görülen anemidir; Diyetle alınan demirin veya emiliminin yetersiz olduğu ve demir içeren hemoglobinin oluşamadığı durumlarda ortaya çıkar.
Orak hücre anemisi anormal hemoglobin molekülleri ile sonuçlanan genetik bir hastalıktır. Bunlar dokulardaki oksijen yükünü serbest bıraktıklarında çözünmez hale gelirler ve yanlış şekilli kırmızı kan hücrelerine yol açarlar. Bu orak şeklindeki kırmızı hücreler daha az deforme olabilir ve daha azviskoelastiktir, yani katı hale gelebilirler ve kan damarı tıkanıklığına, ağrıya, felçlere ve diğer doku hasarlarına neden olabilirler.
Talasemi Anormal oranda hemoglobin alt birimlerinin üretilmesiyle sonuçlanan genetik bir hastalıktır. Bir alt tipi Akdeniz anemisi veya Akdeniz kansızlığı olarak da bilinen Beta Talasemidir.
Sferositoz Kalıtsal sferositoz sendromları, kırmızı kan hücresinin hücre zarındaki kusurlardan dolayı ortaya çıkan, hücrelerin esnek halka şeklinde yerine küçük küre şeklinde ve kırılgan olmasına neden olan bir grup kalıtsal bozukluktur. Bu anormal kırmızı kan hücreleri dalak tarafından yok edilir. Kırmızı kan hücresi zarının diğer birkaç kalıtsal bozukluğu daha bilinmektedir.^[16]* Pernisyöz anemi vücudun gıdalardan B ₁₂ vitamini emmesi için gerekli olan intrinsik faktörden yoksun olduğu bir otoimmün hastalıktır. Hemoglobin üretimi için B ₁₂ vitamini gereklidir.
Aplastik anemi: Kemik iliğinin kan hücreleri üretememesinden kaynaklanır.
Hemolitik anemi: Hemolizle gerçekleşen anemiye denir Hemoliz kırmızı kan hücrelerinin aşırı parçalanması için genel terimdir.
Ayrıca anemi yapan başka hastalıklarda vardır. Bunlar;
- Sıtma paraziti, yaşam döngüsünün bir kısmını kırmızı kan hücrelerinde geçirir, hemoglobinleriyle beslenir ve sonra onları parçalayarak ateşe neden olur. Hem orak hücre hastalığı hem de talasemi, sıtma bölgelerinde daha yaygındır, çünkü bu mutasyonlar parazite karşı bir miktar koruma sağlar.
- Dissemine intravasküler pıhtılaşma (DIC) ve trombotik mikroanjiyopatiler dahil olmak üzere çeşitli mikroanjiyopatik hastalıklar , şistositler adlandırılan patognomonik (tanısal) kırmızı kan hücresi fragmanları ile ortaya çıkar. Bu patolojiler ,bir trombüsü geçmeye çalışırken kırmızı kan hücrelerini ayıran fibrin iplikleri üretir.
- Saf kırmızı hücre aplazisi, kemik iliğinin sadece kırmızı kan hücreleri üretememesinden kaynaklanır.

Polisitemi (veya eritrositozlar)

Kırmızı kan hücrelerinin fazlalığı ile karakterize edilen hastalıklardır. Kanın artan viskozitesi bir takım semptomlara neden olabilir.

Polisitemia vera: Artan kırmızı kan hücresi sayısı, kemik iliğindeki bir anormallikten kaynaklanır.
Polisitemia rubra

Kaynakça

^ Coghlan, Andy. "First red blood cells grown in the lab". New Scientist (İngilizce). 20 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Kasım 2021.
^ "Türk Dil Kurumu | Sözlük". sozluk.gov.tr. 29 Aralık 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Kasım 2021.
^ Robbins Basic Pathology. 8th. Saunders. 2007.
^ "Blood Cells". 23 Temmuz 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi.
^ "Swammerdam, Jan (1637–1680)", McGraw Hill AccessScience, 2007. Accessed 27 December 2007.
^ "Max F. Perutz – Biographical". NobelPrize.org. 10 Ekim 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Ekim 2018.
^ Stephanie Pappas (2 Mayıs 2012). "'Iceman' mummy holds world's oldest blood cells". Fox News. 24 Eylül 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Mayıs 2012.
^ Erich Sackmann, Biological Membranes Architecture and Function., Handbook of Biological Physics, (ed. R.Lipowsky and E.Sackmann, vol.1, Elsevier, 1995
^ Monitoring of Respiration and Circulation. CRC Press. 15 Aralık 2003. s. 27. ISBN 978-0-203-50328-7. 12 Ocak 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Kasım 2021.
^ Sender (19 Ağustos 2016). "Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body". PLOS Biology. 14 (8): e1002533. doi:10.1371/journal.pbio.1002533. PMC 4991899 $2. PMID 27541692.
^ Laura Dean. Blood Groups and Red Cell Antigens 9 Haziran 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
^ Pierigè F, Serafini S, Rossi L, Magnani M (January 2008). "Cell-based drug delivery". Advanced Drug Delivery Reviews. 60 (2): 286-95. doi:10.1016/j.addr.2007.08.029. PMID 17997501.
^ D’Alessandro (2017). "Red blood cell proteomics update: is there more to discover?". Blood Transfusion. 15 (2): 182-187. doi:10.2450/2017.0293-16. PMC 5336341 $2. PMID 28263177.
^ Gulliver (1875). "On the size and shape of red corpuscles of the blood of vertebrates, with drawings of them to a uniform scale, and extended and revised tables of measurements". Proceedings of the Zoological Society of London. 1875: 474-495.
^ Harrison (1979). "Fetal Erythrocyte Lifespan". Journal of Paediatrics and Child Health. 15 (2): 96-97. doi:10.1111/j.1440-1754.1979.tb01197.x. PMID 485998.
^ An X, Mohandas N (May 2008). "Disorders of red cell membrane". British Journal of Haematology. 141 (3): 367-75. doi:10.1111/j.1365-2141.2008.07091.x. PMID 18341630.

[1] Coghlan, Andy. "First red blood cells grown in the lab". New Scientist (İngilizce). 20 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Kasım 2021.

[2] "Türk Dil Kurumu | Sözlük". sozluk.gov.tr. 29 Aralık 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Kasım 2021.

[3] Robbins Basic Pathology. 8th. Saunders. 2007.

[4] "Blood Cells". 23 Temmuz 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi.

[5] "Swammerdam, Jan (1637–1680)", McGraw Hill AccessScience, 2007. Accessed 27 December 2007.

[6] "Max F. Perutz – Biographical". NobelPrize.org. 10 Ekim 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Ekim 2018.

[7] Stephanie Pappas (2 Mayıs 2012). "'Iceman' mummy holds world's oldest blood cells". Fox News. 24 Eylül 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Mayıs 2012.

[Sackmann-8] Erich Sackmann, Biological Membranes Architecture and Function., Handbook of Biological Physics, (ed. R.Lipowsky and E.Sackmann, vol.1, Elsevier, 1995

[Blom20032-9] Monitoring of Respiration and Circulation. CRC Press. 15 Aralık 2003. s. 27. ISBN 978-0-203-50328-7. 12 Ocak 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Kasım 2021.

[10] Sender (19 Ağustos 2016). "Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body". PLOS Biology. 14 (8): e1002533. doi:10.1371/journal.pbio.1002533. PMC 4991899 $2. PMID 27541692.

[dean-11] Laura Dean. Blood Groups and Red Cell Antigens 9 Haziran 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.

[pierige-12] Pierigè F, Serafini S, Rossi L, Magnani M (January 2008). "Cell-based drug delivery". Advanced Drug Delivery Reviews. 60 (2): 286-95. doi:10.1016/j.addr.2007.08.029. PMID 17997501.

[13] D’Alessandro (2017). "Red blood cell proteomics update: is there more to discover?". Blood Transfusion. 15 (2): 182-187. doi:10.2450/2017.0293-16. PMC 5336341 $2. PMID 28263177.

[Gulliver1875-14] Gulliver (1875). "On the size and shape of red corpuscles of the blood of vertebrates, with drawings of them to a uniform scale, and extended and revised tables of measurements". Proceedings of the Zoological Society of London. 1875: 474-495.

[15] Harrison (1979). "Fetal Erythrocyte Lifespan". Journal of Paediatrics and Child Health. 15 (2): 96-97. doi:10.1111/j.1440-1754.1979.tb01197.x. PMID 485998.

[16] An X, Mohandas N (May 2008). "Disorders of red cell membrane". British Journal of Haematology. 141 (3): 367-75. doi:10.1111/j.1365-2141.2008.07091.x. PMID 18341630.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]