红细胞脊椎动物的生存是至关重要的,因为他们吸收的能力,结合和运输氧气。最近的研究澄清,细胞在成年人类的数量~ 3.7×1013细胞和大约2/3是红细胞(Bianconi et al。(2013)安哼杂志。40:463)。尽管这一事实表明这些细胞的重要性,仍然存在以下问题:为什么只有哺乳动物红细胞没有细胞核?什么是哺乳动物成红血球细胞的机制,在摘出术吗?毫无疑问,我们探索这些问题的答案不仅脊椎动物进化的,而且他们的祖先。我们也明白疟疾感染和异常的红细胞的形状是主要的人类红细胞的重要疾病。疾病的原因还有待研究脊椎动物的进化的背景。基于进化的生物背景,细胞,生物化学和生物物理的方法对这些问题将导致我们的反应。站在概念,这个特殊的问题是包含四个评论和两个原始文件,这两个基础科学和临床方法。
青蛙是生物很有趣的动物。他们执行蜕变和改变的栖息地从水生到陆生在其生命周期。在年轻时期,他们通常执行从幼虫与鳃蜕变成人与肺吸气式的形式。两栖动物的幼虫,蝌蚪,住的相似性和与外部鳃呼吸,而成年人花大部分时间在陆地上和使用肺部。两栖动物也使用他们的皮肤辅助呼吸表面但有些缺乏肺和完全依赖他们的皮肤。最早的两栖动物进化的泥盆纪sarcopterygian与肺部和bony-limbed鳍鱼,有助于适应陆地生活的特性。领域的红细胞生成,它是非常有趣的两栖动物红细胞显示更大的尺寸比其他脊椎动物。前川和t .加藤介绍目前的广泛审查了解脊椎动物的红细胞生成,专注于红血球生成的响应环境压力和指出,多样性的造血对环境压力的反应还不清楚。他们显示红细胞生成素调节通路的重要性和低氧诱导因子(HIF)成熟的红细胞在缺氧引起的压力和较低的温度。
Thrombocytes(血小板)参与凝血止血的血管损伤。哺乳动物红细胞,血小板也没有核。他们开发的细胞质碎片来源于骨髓中巨核细胞,然后进入循环。这些不活跃的血小板两面凸的铁饼状的(lens-shaped) 1 - 4的结构μ米直径。在其他脊椎动物的thrombocytes循环完整的单核细胞。thrombocytes和红细胞在脊椎动物的起源和分化的调控机制的这些细胞干细胞是非常有趣的。o . Svoboda和p . Bartunek回顾和总结最近的知识的起源和发展红细胞和thrombocytes包括监管因素和信号转导。造血作用中最有趣的问题之一是如何成红血球细胞排除他们的核和去核的生物学意义是什么。
Erythroblastic岛被认为是基本成红血球细胞的成熟和摘出术是哺乳动物的特定事件。erythroblastic岛由巨噬细胞在其中心和成红血球细胞。巨噬细胞在成红血球细胞增殖和分化发挥重要作用。这表明信息交互对红细胞生成至关重要。巨噬细胞中也扮演着重要的角色的食腐动物挤压核,以避免产生自身抗体。然而,erythroblastic岛的生物学意义的细节还有待阐明。k . m .生姜和t . a . Kalfa回顾和讨论中巨噬细胞的重要性成红血球细胞去核基于erythroblastic岛屿在哺乳动物系统发育发展。
血红素分子运输至关重要(血红蛋白)和存储(肌红蛋白)的氧气。与红细胞中的血红蛋白在封闭的脊椎动物,氧气输送无脊椎动物中的细胞专门显示血红蛋白溶解在血淋巴。大气中氧气水平由于光合作用增加了蓝藻和氧气产生能量(ATP)是至关重要的在大多数生物,和氧气结合蛋白进化。血红素生物合成途径的成红血球细胞是非常复杂的。它发生在细胞质和线粒体,大量酶的参与,例如,唉(5-aminolevulinic酸合酶)。虽然酶产品(中间代谢物)通过线粒体膜运输,及相关分子机制(s)是未知的。突变ALAS2基因导致小红细胞的贫血,骨髓中环形铁粒幼红细胞的外观。藤原和h t Harigae回顾和讨论了生物合成,监管和运输系统哺乳动物红细胞的血红素细胞和血红素生物合成的障碍临床的观点。
疟疾感染在世界上是非常关键的问题。世界卫生组织报告说,疟疾感染是一种危及生命的疾病由寄生虫引起,通过受感染蚊子的叮咬传播给人类。2013年,全球有1.98亿例疟疾病引起的估计有584000到755000人死亡(2014年世界疟疾报告》),其中大多数是非洲儿童。疟疾寄生虫需要入侵红细胞在人类生命周期的最后阶段。全球变暖造成的蚊子传播蔓延恶性疟原虫在这个世界上。尽管许多研究疟疾感染的表现,很少有关于受感染的红细胞的生物物理性质比较研究。e·h·Hayakawa等人报道的原始数据的差异ζ潜在的疟疾寄生虫感染人类和小鼠的红细胞。基于形状的生物物理分析和图像之间的关系通过扫描电子显微镜(SEM),作者还讨论了物种特异性感染寄生虫的宿主。
膜骨架包含heterotetramers血影蛋白αβ这条线在红血球细胞内的膜和其他真核细胞。血影蛋白绑定到锚定蛋白,蛋白质4.1 r (80 kDa红细胞类型)或锚蛋白。蛋白质4.1 r结合短肌动蛋白丝,血影蛋白在中部地区和血型糖蛋白C,跨膜蛋白,和过去的氨基端30 kDa膜绑定域名,丰贸(四个,ezrin radixin, moesin)域。锚蛋白锚血影蛋白网络和乐队3(阴离子交换剂(AE) 1),也就是说,HCO交换−在细胞和Cl−外的细胞。人类红细胞的两面凹的形状是由这些蛋白质相互作用。这些蛋白质的突变和障碍引起异常的红细胞的形状,例如,遗传性球形红细胞症(HS),遗传elliptocytosis(他)和遗传pyropoikilocytosis (HPP)。建立简单的方法诊断这些红细胞异常促进实验室检查。Eosin-5-maleimide (EMA)是一种荧光染料,主要结合乐队3。美国Suemori等人研究了EMA绑定到红细胞的减少之间的关系,膜骨架蛋白,sds - page、心电图和他们的形状由扫描电镜检查在12个病人。
红细胞的障碍也认为动物进化的“权衡”,尤其是人类。~ 2×1011成年人每天红细胞产生,这意味着相同数量的成红血球细胞不包括他们的核和皈依成熟红细胞。进化生物学的观点,我们应该开始阐明生物的问题仍然没有解决,为了推进领域的血液疾病。我们认为,进化生物学将有助于解决血液疾病的起源和发展的问题。我们希望这个特殊问题的现代知识将有助于在脊椎动物红细胞生成。
确认
我们想表达我们的感谢所有作者的信息贡献和评审人员的支持和建设性的批评在这个特殊的问题。
Wataru Nunomura
极光m . Cianciarullo
加藤隆
Ritsuko清水
马格达雷娜Witeska