background image

RBC Anemia and polycythemia

 

Red Blood Cells (Erythrocytes): 
Functions of RBC: 

The major function of red blood cells, also known as 

erythrocytes, 

is to transport 

hemoglobin, 

which in turn 

carries oxygen

 from the 

lungs to the tissues.  
The red blood cells contain a large quantity of 

carbonic anhydrase

an  enzyme  that  catalyzes  the  reversible  reaction  between  carbon 
dioxide (CO2) and water to form carbonic acid (H2CO3), 
. The rapidity of this reaction makes it possible for the water of the 
blood  to 

transport  enormous  quantities  of  CO2

  in  the  form  of 

bicarbonate ion (HCO3–) from the tissues to the lungs, where it is 
reconverted  to  CO2  and  expelled  into  the  atmosphere  as  a  body 
waste product.  
The  hemoglobin  in  the  cells  is  an  excellent 

acid-base  buffer

 

(as  is 

true  of  most  proteins),  so  that  the  red  blood  cells  are  responsible 
for most of the acid-base buffering power of whole blood.  

Shape and Size of Red Blood Cells: 

Normal  red  blood  cells,  are 

biconcave

  discs  having  a  mean 

diameter of about 7.8 micrometers  
The red blood cell is a “bag” that can be deformed into almost any 
shape.  
 

Concentration of Red Blood Cells in the Blood: 

In  normal 

men

,  the  average  number  of  red  blood  cells  per  cubic 

millimeter is 5,200,000;  
in normal 

women

, it is 4,700,000.  

Persons living at high altitudes have greater numbers of red blood 
cells. 


background image

Quantity of Hemoglobin in the Cells:-

 

When  the  hematocrit  and  the  quantity  of  hemoglobin  in  each 

respective  cell  are  normal,  the  whole  blood  of  men  contains  an 
average of 

15 

grams of hemoglobin per 100 milliliters of cells  (dl); 

for  women,  it  contains  an  average  of 

14 

grams  per  100  milliliters 

(dl).  

Each  gram  of  pure  hemoglobin  is  capable  of  combining  with 

1.34 

milliliters of oxygen.  

Production of Red Blood Cells 

Areas of the Body That Produce Red Blood Cells. 

In the 

early

 

weeks 

of  embryonic  life,  primitive,  nucleated  red  blood  cells  are 

produced in the 

yolk sac

. During the 

middle

 

trimester 

of gestation, 

the 

liver

  is  the  main  organ  for  production  of  red  blood  cells,  but 

reasonable  numbers  are  also  produced  in  the 

spleen

  and 

lymph 

nodes

.  Then,  during  the 

last

 

month 

or  so  of  gestation  and  after 

birth, red blood cells are produced exclusively in the 

bone marrow

The  bone  marrow  of  essentially  all  bones  produces  red  blood 

cells  until  a  person  is 

5

 

years  old

.  The  marrow  of  the  long  bones, 

except for the proximal portions of the humeri and tibiae, becomes 
quite fatty and produces no more red blood cells after about age 

20

 

years

. Beyond this age, most red cells continue to be produced in the 

marrow of the membranous bones, such as the 

vertebrae,

 

sternum,

 

ribs

and

 

ilia

. Even in these  

bones, the marrow  
becomes less  
productive as age  
increases. 
 


background image

Genesis of Blood Cells: 

 

Pluripotential  Hematopoietic  Stem  Cells,  Growth  Inducers,  and 

Differentiation Inducers.  

The blood cells 

begin

 their lives in the bone marrow from a single type 

of  cell  called  the 

pluripotential  hematopoietic 

stem  cell,  from  which  all  the 

cells of the circulating blood are eventually derived.  

As  these  cells reproduce, a  small  portion  of  them 

remains  exactly

 like 

the  original  pluripotential  cells  and  is  retained  in  the  bone  marrow  to 
maintain a supply of these, although their numbers diminish with age.  

 

The intermediate stage cells are very much like the pluripotential stem 

cells, even though they have already become committed to a particular line 
of cells and are called 

committed stem cells. 

 

 

A committed stem cell that produces erythrocytes is called a colony-forming 
unit–erythrocyte, and the abbreviation 

CFU-E 

is used to designate this type 

of  stem  cell.  Likewise,  colony-forming  units  that  form  granulocytes  and 
monocytes have the designation 

CFU-GM

, and so. Growth and reproduction 

of the different stem cells are controlled by multiple proteins called 

growth

 

inducers

.  

Four  major  growth  inducers  have  been  described,  each  having  different 
characteristics.  One  of  these, 

interleukin-3

,  promotes  growth  and 

reproduction  of  virtually  all  the  different  types  of  committed  stem  cells, 
whereas the others induce growth of only specific types of cells.  

 
Differentiation

 

inducers

.  causes  one  type  of  committed  stem  cell  to 

differentiate one or more steps toward a final adult blood cell. 
 

 

Formation  of  the  growth  inducers  and  differentiation  inducers  is  itself 

controlled

 

by

 

factors

 

outside 

the  bone  marrow.  For  instance,  in  the  case  of 

erythrocytes

 

(red

 

blood

 

cells),

 exposure of the blood to low oxygen for a long 

time  results  in  growth  induction,  differentiation,  and  production  of  greatly 
increased  numbers  of  erythrocytes.  In  the  case  of  some  of  the 

white 

blood 

cells,  infectious  diseases  cause  growth,  differentiation,  and  eventual 
formation  of  specific  types  of  white  blood  cells  that  are  needed  to  combat 
each infection. 

 


background image

Stages of Differentiation of Red Blood Cells: 

 

The first cell that can be identified as belonging to the red 

blood cell series is the 

proerythroblast

, once the proerythroblast has 

been formed, it divides multiple times. The first-generation cells are 
called 

basophil

 

erythroblasts 

because they stain with basic dyes; the 

cell  at  this  time  has  accumulated  very  little 

hemoglobin

.  In  the 

succeeding generations, the cells become filled with hemoglobin, the 
nucleus 

condenses 

to a small size, and its final remnant is  absorbed 

or  extruded  from  the  cell.  At  the  same  time,  the 

endoplasmic 

reticulum is also reabsorbed. 


background image

  The cell at this stage is called a 

reticulocyte 

because it still contains 

a small amount of basophilic material, consisting of remnants of the 

Golgi

  apparatus, 

mitochondria

,  and  a  few  other  cytoplasmic 

organelles

.  During  this  reticulocyte  stage,  the  cells  pass  from  the 

bone  marrow  into  the  blood  capillaries  by  diapedesis  (squeezing 
through the pores of the capillary membrane). 
 

The  remaining  basophilic  material  in  the  reticulocyte 

normally disappears within 1 to 2 days, and the cell is then a 

mature

 

erythrocyte

.  Because  of  the  short  life  of  the  reticulocytes,  their 

concentration among all the red cells of the blood is normally 
 

0.5

 

 

2.5

  

 

per

 

cent


background image

Regulation  of  Red  Blood  Cell  Production—Role  of 
Erythropoietin 

 

The total mass of red blood cells in the circulatory system 

is regulated within narrow limits, so that  
(1)  an 

adequate 

number  of  red  cells  is  always  available  to  provide 

sufficient transport of oxygen from the lungs to the tissues,  
(2)  the  cells  do  not  become  so  numerous  that  they 

impede 

blood 

flow. 

Tissue

 

Oxygenation 

Is  the  Most  Essential  Regulator  of  Red  Blood 

Cell Production. 
  

Any  condition  that  causes  the  quantity  of  oxygen 

transported to the tissues to decrease ordinarily increases the rate of 
red  blood  cell production. Thus, when a  person  becomes extremely 

anemic 

as  a  result  of  hemorrhage  or  any  other  condition,  the  bone 

marrow immediately begins to produce large quantities of red blood 
cells. Also, destruction of major portions of the bone marrow by any 
means,  especially  by  x-ray  therapy,  causes  hyperplasia  of  the 
remaining  bone  marrow,  thereby  attempting  to  supply  the  demand 
for red blood cells in the body.  
 

At very high altitudes, where the 

quantity

 

of

 

oxygen 

in the 

air  is  greatly  decreased,  insufficient  oxygen  is  transported  to  the 
tissues, and red cell production is greatly increased.  
Various  diseases  of  the 

circulation 

that  cause  decreased  blood  flow 

through  the  peripheral  vessels,  and  particularly  those  that  cause 

failure

 

of

 

oxygen

 

absorption 

by  the  blood  as  it  passes  through  the 

lungs,  can  also  increase  the  rate  of  red  cell  production.  This  is 
especially  apparent  in  prolonged 

cardiac  failure

  and  in  many 

lung 

diseases

, because the tissue hypoxia resulting from these conditions 

increases  red  cell  production,  with  a  resultant  increase  in 
hematocrit and usually total blood volume as well. 


background image

Erythropoietin  Stimulates  Red  Cell  Production,  and  Its  Formation 
Increases in Response to Hypoxia

.  

 

The principal stimulus for red blood cell production in low 

oxygen  states  is  a  circulating  hormone  called  erythropoietin. 
hypoxia causes a marked increase in erythropoietin production, and 
the  erythropoietin  in  turn  enhances  red  blood  cell  production  until 
the hypoxia is relieved. 

Role of the Kidneys in Formation of Erythropoietin. 

 

In  the  normal  person,  about 

90  per  cent

  of  all 

erythropoietin is  formed in  the kidneys  (tubular epithelial  cells  and 
stimulated  by  oxygen  concentration  in  blood)  the  remainder  is 
formed mainly in the liver. 
Hypoxia  in  other  parts  of  the  body,  but  not  in  the  kidneys, 
stimulates  kidney  erythropoietin  secretion,  In  particular,  both 

norepinephrine

 

and

 

epinephrine 

and  several  of  the  prostaglandins 

stimulate erythropoietin production.  
when  the  kidneys  are  destroyed  by  renal  disease,  the  person 
invariably becomes very anemic. 

Effect of Erythropoietin in Erythrogenesis.  

 

At  hypoxia  erythropoietin  secretion  is  increased  which 

then 

stimulate 

the 

production 

of 

proerythroblasts 

from 

hematopoietic  stem  cells  in  the  bone  marrow.  In  addition,  once  the 
proerythroblasts  are  formed,  the    erythropoietin  causes  these  cells 
to  pass  more  rapidly  through  the  different  erythroblastic  stages 
than they normally do. 
 

the rate of red blood cell production 

can rise to perhaps 10 

or more times normal. 


background image

Low oxygen 
level 

 

Anemia 

 

Pulmonary or 
cardiac diseases

 

Poor blood flow 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Ismail AL Jarrah
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 158 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل