红细胞形态系统

第一节　 红细胞形态系统

人体内红细胞的数量与骨髓红系细胞的增殖、分化密切相关。在生理情况下，正常红细胞的平均寿命为120天，每天约有红细胞总数的1/120（或0.8%）的红细胞破坏，同时有同样数量的红细胞产生。在红细胞的生成与破坏之间维持着一种动态平衡的过程。

应用放射性核素标记红细胞及稀释法原理测定我国正常人循环的血容量，平均约为75.5ml/kg（男性子均为81.4ml/kg，女性为71.6ml/kg）。若按红细胞5×10¹² /L计算，正常人每公斤体重约有350×10⁹个红细胞，即体重为50kg的成年人每天约有1.3×10¹¹个新的红细胞生成。

一、红细胞的生成

正常人红细胞的生成包括：造血干细胞阶段、红系祖细胞阶段、红系前体细胞（原红细胞至晚幼红细胞）的增殖与分化阶段、网织红细胞的增殖及成熟过程，以及网织红细胞向外周血释放成熟红细胞的过程。

（一）造血干细胞阶段　目前已知，造血干细胞主要存在于骨髓、脾、肝等造血组织内。也有少量循环于外周血中。造血干细胞在体内的数量极少，而且在正常情况下，99.5%以上的干细胞是处于G⁰静止期。造血干细胞具有不断地进行自我更新，维持在体内一定的数量和保持自己的特性，同时又具有向骨髓红系、粒系和巨核系祖细胞分化的能力。一个造血干细胞进行分裂后产生的两个子细胞，只有一个立即分化为早期祖细胞，另一个仍保持干细胞的全部特征不变。这种不对称性分裂，不论进行多少次，始终可以维持干细胞的数量不变，故能维持正常机体的长期、恒定造血。造血干细胞的分化，受细胞与骨髓微环境、细胞表面、药物受体和环化酶系统以及体液等多种因素的控制和调节。造血干细胞的内在基因控制也起一定的作用。

（二）红系祖细胞阶段　在红系祖细胞（progenitor cell）阶段，细胞是处于造血干细胞与红系前体细胞之间的细胞群。由红系祖细胞向红系前体细胞分化的阶段，是调节红细胞生成自体稳定机制中的一个关键过程。造血干细胞一旦变为早期祖细胞，立即出现对称性有丝分裂，其自我更新和自我维持的能力立即下降。晚期祖细胞则全部进行对称性有丝分裂，完全丧失了自我更新的能力。造血干细胞在骨髓造血微环境的影响下分化为红系祖细胞。造血微环境包括微血管系统、神经系统和造血间质等部分。通过体液因子、细胞因子对造血干细胞的分化起特殊的作用和影响。红系祖细胞向红系前体细胞的分化是随机的系限过程。限制祖细胞只向单一红（红系）细胞发育。这种限制可能是由于细胞表面有系特异性生长因子受体的表达，如红细胞生成素（erythropoietin，EPO）受体等，此外也可能是由于某些因素与骨髓微环境相互作用的结果。骨髓微环境对造血干细胞的定向分化起着决定性的作用。如造血组织中血流量增加，组织氧分压增高，基质中的黏多糖倾向性变为中性，均有利于红系细胞的分化；否则，当组织氧分压降低、基质中的黏多糖倾向变为酸性时均不利于向红系细胞发育 由于红系祖细胞可以在EPO的作用下向红系前体细胞的方向分化、增殖，最后成为成熟的红细胞，这类细胞也被称为EPO反应细胞（erythropoietin reaction cell，ERC）或EPO敏感细胞（erythropoietin sensitive cell，ESC）。这类细胞无自我维持能力，故不能称为干细胞。ERC或ESC细胞在高浓度的EPO条件下，当培养延续到14～16天，培养体系中会骤然生成由30000～40000个红系细胞组成的红系集落，称为红系爆式形成单位（burst forming unit-erthroid，BFU-E），是ESC群体中较早期分化的细胞。BFU-E是更接近造血于细胞的红系祖细胞，可分化为红系集落形成单位（colony forming unit-cnhroid，CFU-E），其比重沉降率较CFU-E缓慢。DNA合成期的比例亦较少，仅为0%～25%。在形态学上较CFU-E更不成熟，呈轻度卵圆形，核染色体细，具有多个大的核仁，胞浆呈碱性，偶有伪足。BFU-E的数量为5～10/L×l0有核细胞，与CFU-E不同的是BFU-E可见于周围血中，量极少，仅占0.02%～0.05%。ERC或ESC在加入EPO的体外半固体培养环境中培养5～8天，可生成由8～65个红系细胞组成的细胞团，称为CFU-E。可以由G-6-PD同工酶分析确定。其形态学表现为核染色质细致，细胞核大，有大核仁，有清楚的核周带及少量的嗜碱性胞浆。人类骨髓中的CFU-E数量因不同的分离方法和培养条件而异，约为50～400/L×10有核细胞。大部分CFU-E是处于活跃的DNA合成期（S期），多数体外实验证实CFU-E细胞表面带有较密的EPO受体，且依赖EPO存活。BFU-E和CFU-E是红系祖细胞群中两类性质不同的细胞亚群，它们的区别包括一般特性、对细胞因子的反应以及抗原和受体的表达。 主要影响BFU-E阶段的细胞因子是IL-3和GM-CSF。IL-3可以影响BFU-E的整个增殖期，其他如EPO、G-CSF等。在培养液中如无IL-3，BFU-E即不能生存。6天后，80%的BFU-E可消失。实验证实，早期阶段的BFU-E的增殖和分化均不依赖EPO，BFU-E在无EPO的环境下仍可存活48～72小时。晚期仅20%的BFU-E有低密度的EPO受体表达。对BFU-E负性影响的有α和β干扰素。后者可防止BFU-E进入细胞S期。BFU-E进入CFU-E期后开始表达，可识别红系细胞的特征，这些具有特征的蛋白包括唾液酸糖蛋白、血型糖蛋白A（glycophoric A）和Rh抗原、血型抗原及ABHil型等。在CFU-E细胞上还存在大量的EPO受体。在缺乏EPO的培养液中数小时，80%的CFU-E细胞即不存在。EPO受体在CFU-E及原始红细胞上表达最多，以后随红细胞的成熟逐渐减少，到晚幼红细胞已消失。

转铁蛋白受体（TfR），也是在CFU-E和红系前体细胞时表达最高，到网织红细胞时最低。TfR 是由双硫键连结的双链跨膜糖蛋白，分子量为180kD。每个受体可结合1个或2个分子的转铁蛋白。TfR是控制细胞摄取铁的重要因素，当红系细胞出现血红蛋白合成后，TfR的表达明显增多，随着细胞的成熟TfR逐渐减少。BFU-E和CFU-E上的TfR量较少，原始红细胞上的TfR 最多，每个细胞可表达80 000个TfR，至网织红细胞，TfR的表达减少为100 000个/细胞，成熟红细胞则无TfR表达。ERC（或ESC）是非均一的放大过渡细胞群体，随其放大而成熟。其数量控制着细胞进入CFU-E的速率。EPO在ERO晚期阶段可促成二级分化，生成下一级放大的过渡群体―红系细胞。其终末产物―成熟红细胞的数量通过组织氧分压控制着EPO的生成水产。当EPO缺乏时，ERC的G1期延长，红细胞的生成处于持续低水平。在贫血时EPO增加，ERC的G1期明显缩短，促进细胞进入S期，ERC池扩大，以适应加速红细胞造血的需要。

（三）红系的前体细胞（precursor cell）阶段　与BFU-E及CFU-E不同的是可以用形态学标准区分。包括原始红细胞、早幼红细胞、中幼红细胞、晚幼红细胞及网织红细胞阶段而达到成熟红细胞。细胞成熟的过程是血红蛋白增加和细胞核活性衰减的过程。随着细胞的成熟，有核红细胞中的血红蛋白含量不断增加，RNA的含量不断减少。在中幼红细胞后期，细胞中血红蛋白含量≥13.5pg。红细胞内血红蛋白的增高促使核失去活性，不再合成DNA或RNA。实验证实这是由于血红蛋白通过核膜间孔进入核内，作用于核组蛋白（nucleohistones），导致染色体失活而促进核凝缩。晚幼红细胞已失去继续分裂的能力，以后细胞核浓缩并逸出，被单核巨噬细胞吞噬，或在脾脏内碎裂、溶解，成为无细胞核的网织红细胞。根据细胞内血红蛋白浓度的增高会促使细胞核失去活性的理论，红细胞成熟过程分裂的次数、细胞最终的大小与血红蛋白合成的快慢有一定的关系。如缺铁时的小红细胞是因为血红蛋白的合成速度慢，需要较长的时间才能达到需要的血红蛋白浓度，故在细胞核停止活动（或聚缩）之前分裂的次数多.造成细胞体积小。相反，在大细胞时，过早地使细胞核变性，分裂的次数也少些。如果红系前体细胞由于某种原因在从骨髓释放前或以后短期死亡，称为无效造血。正常人的红细胞无效造血只占极少部分（＜10%），而在某些病理情况（如巨幼细胞贫血、珠蛋白生成障碍性贫血及铁粒幼细胞贫血）时，无效造血会明显增加。红细胞无效造血的原因可能是：①红系干、祖细胞本身的缺陷，使生成的红细胞质和量异常；②幼稚红细胞的分裂周期延长，导致骨髓过度增生、成熟障碍，致使幼稚红细胞在骨髓内破坏；⑧有缺陷的红细胞生成及释放入血后不久即遭破坏；④骨髓幼稚细胞内造血物质（卟啉、铁）转输和代谢加速，出现“血红素无效生成”也可出现无效应红细胞生成。

决定红细胞外形及可变性的膜蛋白，如收缩蛋白、血型糖蛋白、带3蛋白、4.1蛋白和锚蛋白均出现于CFU-E期，带3蛋白、4.1蛋白及血型糖蛋白特别是血型糖蛋白A大量出现于CFU-E的晚期阶段或原始红细胞阶段。随着细胞的成熟，红系细胞的直径逐渐缩短，体积缩小。这是因为细胞内一些用以合成血红蛋白、基质蛋白及各种酶的细胞器（如线粒体、高尔基器、聚核糖体）逐渐减少，细胞器也逐渐退化消失。 基因活性在红细胞成熟过程中是由珠蛋白的表达所支配。珠蛋白在原始红细胞中仅占蛋白质的0.1%，到网织红细胞时达95%。对珠蛋白的研究及了解，在红细胞分子系列中是了解得最好的。已知成年人珠蛋白的合成主要是HbA（α2β2），少量的HbA2（α2δ2）及HbF（α2γ2）。目前对Hb合成的数个酶基团已经克隆，如δ-氨基-γ-酮戊酸（δ-aminolevulinic acid，ALA）、胆色素原（prophobilinogen，PBG）脱氧酶及血红素（heme）合成酶等。

应用放射性核素标记细胞增殖周期DNA合成能力作为指标。可以推算红系细胞的增殖时间，原始红细胞的增殖时间约为20小时，早幼红细胞约为16小时，中幼红细胞为25～30小时，晚幼红细胞不具备合成DNA的能力，属非增殖性细胞。故正常红系前体细胞由骨髓生成，经过增殖、分化直到新生网织红细胞从骨髓中逸出约需3～5天。在贫血应激时，采用跳跃式分裂，此段时间仅可为2天。网织红细胞以后又在脾内停留1～2天，继续成熟且改变膜脂质成分后再进入血液循环。

（四）红细胞的脱核与释放　晚红细胞通过增加本身的波状运动，再经过几次收缩，把核挤到胞浆的一端而后脱出。 红细胞的释放是通过骨髓的窦壁、内皮细胞联合处的胞浆而入血的。红细胞通过骨髓-血液屏障是一个复杂的过程。当红细胞进入血窦时。易变形的胞浆先进入，把细胞核留在血窦处，红细胞进入血窦后，内皮细胞即收缩而使血窦孔闭合。骨髓的血窦间隙处尚有大量巨噬细胞分布（窦周巨噬细胞）它能吞噬脱出的红细胞核，筛过和移去缺陷细胞（约占2%）。

二、红细胞形态

（一）正常红细胞形态

1.原始红细胞（proerythroblast）　为幼红细胞最大型。胞体：直径15～25μm，圆形或椭圆形，边缘常呈钝角状或瘤状突起，胞核：圆形，居中或稍偏于一旁。染色质呈颗粒状比原始粒细胞粗密，核膜明显。核仁1～2个，原始红细胞 大小不一，染浅蓝色。胞浆：量少，深蓝色，不透明，有油画蓝感，这是因为富含核糖体，血红蛋白合成旺盛的缘故。在核周围可见几处嗜碱性较弱的明亮部分大的相当于高尔基体，小的部分相当于线粒体。

电镜下：核内常染色质占优势，仅有少量异染色质在核周凝集，核内常见一个或数个较大的核仁。胞浆内有丰富的核糖体，线粒体多，呈圆形或卵圆形，基质密度较高。高尔基体位于细胞核旁，常包围中心粒，胞浆内一般无颗粒，但有时在高尔基体附近可见少量溶酶体，内含酸性磷酸酶。

2.早幼红细胞（early，basophilic erythroblast）　由原红进一步分化的细胞，比较小型。胞体：直径 10～18μm，圆形或椭圆形。胞核：圆形或椭圆，居中或稍偏位。染色质可浓集或粗密的小块，早幼红细胞较原红粗糙些。核仁模糊或消失。胞浆量多，呈不透明蓝色或深蓝色，仍可见瘤状突起及核周淡染区。

电镜下：细胞外形不规则，常有细胞浆突起伸向巨噬细胞，骨髓中常有早幼红细胞群集于巨噬细胞周围。核内异染色质凝集成粗网状，核仁少而小。胞浆内线粒体比原红少。但高尔基体发育良好，常包围中心粒。在细胞表面吞饮活动活跃，主要吞饮铁蛋白，供细胞合成血红蛋白用。细胞质内可看到电子密度高的铁蛋白颗粒，直径10～11nm，可游离于细胞质内，也可密集在直径0.3～0.5μm的空泡内（铁小体），或者位于吞饮小泡中，由于细胞内已合成少量的血红蛋白，所以细胞质电子密度比原红细胞高。

3.中幼红细胞（intermediate，polychromtophili erythroblast）　细胞更小型，胞体：直径8～15μm，圆形。胞核：圆形或椭圆，约占细胞大小的 1/2，核染色质紧密，浓集成块，排列成呈车轮状，其中有明显空隙宛如打碎的墨砚感，核仁完全消失。胞浆：浆内中幼红细胞 血红蛋白形成逐渐增多，嗜碱性物质逐渐减少。因含不等量血红蛋白，可呈不同程度嗜多色性。

电镜下：细胞核内异染色质占优势，呈大块凝集。胞核电子密度很高，核内没有核仁。胞浆内血红蛋白不断增加，因此电子密度也随着不断增加，也可见铁蛋白颗粒和铁小体。细胞浆内核糖体和线粒体逐渐减少，高尔基体不常见。在细胞表面可见少量饮液泡。

4.晚幼红细胞（late，orthochromatic erythroblast）　进一步缩小到只比成熟红细胞大一点，胞体：直径8～12μm，圆形。胞核：圆形或椭圆，占细胞 1/2 以下，核染色质固缩密集，呈紫黑色团块状，有时可见核碎裂，核溶解或核旁碎片，此为不正常分裂的表现。胞浆：量较多，不规则，颜色因含多量血红蛋白，几乎和成熟红细胞相同呈粉红色或略带蓝色，无颗粒。

电镜下：细胞核内异染色质占优势，呈大块凝集。胞核逐渐向细胞边缘移动，最后排出细胞外。排出的细胞核周围仅包有一层薄的细胞质，往往被巨噬细胞吞噬。核排出后剩下的细胞浆即网织红细胞。细胞浆内血红蛋白大量增加，电子密度很高，可见含铁蛋白的吞饮小泡和铁小体。游离核糖体和线粒体进一步减少，高尔基体偶见。

5.网织红细胞（reticulocyte）　为有核红细胞刚刚失去核的阶段，仍属尚未完全成熟红细胞，浆内尚有嗜碱性物质。在正常血液内占0.5%～1.5%，直径8～9μm。用煌焦油蓝做活体染色时，可在红细胞内看见蓝色网状、线状或颗粒状网织结构。此种结构越多，常表示细胞越不成熟.根据网织红细胞的发育阶段可分为以下四型。I型：又称丝球型。嗜碱性物质位于红细胞中央，如同致密的线团状，此型多存在于正常骨髓中。Ⅱ型：又称网型。红细胞中央的线团状结构开始松散，此型也多存于骨髓中。Ⅲ型：又称破网型。网状结构开始松散。呈不规则的枝点状散在于红细胞浆内，末梢血内可见到。Ⅳ型：又称点粒型。红细胞浆内的嗜碱性物质进一步减少，呈单独的点状或短丝状。

电镜下：细胞内除大量血红蛋白外还有少量分散的细胞器，如残余的线粒体、高尔基体、空泡、致密颗粒等。随着细胞的成熟，残余细胞器逐渐消失，最后成为红细胞。

6.红细胞（erythrocyte）　正常红细胞平均直径7.2μm，形态呈双面微凹之圆盘状，中央较薄，边缘较厚，染色后呈淡红色略带紫色，中央部分较淡染，无核。

电镜下：红细胞呈两面微凹的圆盘形，直径7.5μm，边缘部厚约1.9μm，中央部厚约1μm。红细胞的这种双凹圆盘状形态，使其具有较大的表面积（约140平方微米），并可使细胞内任何一点距细胞表面都不超过0.85μm，有利于细胞内外气体交换。

（二）异常红细胞形态

1.红细胞大小不均　正常红细胞大小较为一致，直径6～9μm，平均直径7.5μm。凡直径大于9μm者称为大红细胞，大于12μm者称巨大红细胞；大于 16μm 者称为超巨红细胞；小于 6μm 者称为小红细胞，在缺铁性贫血时，小红细胞多见；在缺乏维生素B12及叶酸所致的巨幼红细胞型贫血时，大红细胞、巨红细胞常见，后者且可有严重的红细胞大小不均，各红细胞之间的直径可相差2～3倍或更多。

2.靶形红细胞（target cell）　为低色素性红细胞。红细胞中央色深，外周呈苍白圈，在近红细胞边缘处又较深。宛如射击之靶，故名靶形细胞，见于各种低色素性贫血，Hb SC 症，阻塞性黄疸，卵磷脂胆固醇酰基转移酶（lecithin-cholesterol acytransferase， LCAT）缺乏症，在地中海贫血时尤易见到。

3.镰状红细胞（drepanocyte）　这种红细胞两端尖锐，长而狭，形如镰刀样，见于镰刀状红细胞型贫血（HbS症）。

4.球形红细胞（spherocyte）　此种红细球形红细胞 胞直径缩短（＜6.4μm），厚度增加（＞2.6μm），细胞中心区的血红蛋白比周围多，呈小球形状，故名球形红细胞。常见于遗传球形红细胞增多、自身免疫性溶血性贫血。

5.裂红细胞（schistocyte）　系红细胞之碎片，外形不规则，有的可呈半圆盘状，有2至3个尖角或呈盔形，称盔形红细胞（helmet cell）。多见于弥散性血管内凝血、微血管病性溶血性贫血、癌转移等。

6.椭圆形红细胞（elliptocyte）　呈椭圆形，横径缩短，长径增大，横径/长径＜0.78。正常人椭圆形红细胞也可高达 15%。这种红细胞多见于遗传性椭圆形红细胞增多症，一般要高于25～50%，才有诊断价值。在巨幼红细胞性贫血可达25%，恶性血贫及严重缺铁性贫血，地中海贫血及镰刀形贫血也可见到此细胞。

7.棘形红细胞（acanthocyte）　红细胞边缘有较大突起，其间距不规则，长度与宽度不一。这种红细胞见于肝病、血浆β脂蛋白缺乏症或制片不及时，正常红细胞也会变成棘细胞。

8.口形红细胞（stomatocyte）　红细胞中央苍白区呈扁平口形，这种细胞正常人＜4%，增高见于口细胞增多症，急性酒精中毒时可＞5%。

9.泪滴形红细胞（tear drop cell，dacrocyte）向一侧伸长呈棒状或蝌蚪尾状，中心凹陷明显，有时也呈逗点符号形。多见于骨髓纤维化、珠蛋白生成障碍性贫血及骨髓癌转移。

10.嗜多色性红细胞（polychromatic）　整个红细胞或其一部分呈灰蓝色则称为嗜多色性红细胞，它属于尚未完全成熟的红细胞，故细胞体积多较大，其蓝色嗜碱性物质为胞浆中的核糖体，它随着细胞嗜多色性红细胞成熟而消失，嗜多色性红细胞增多说明其骨髓造血功能活跃。在各种增生性贫血时均见增多，以溶血性贫血时更为多见。

11.嗜碱性点彩红细胞（basophilic stippling cell）　指在瑞氏染色条件下，红细胞浆中存在着嗜碱性黑蓝颗粒而言，其颗粒较粗大，也可很细小，多少不一，其胞浆多具有某些嗜多性色调，此种细胞属于未完全成熟的红细胞。在正常人血片中极少见，约占0.01%。此种细胞出现表示再生加速并有紊乱的现象。有人认为它是由于在铅、铋、锌、汞中毒时红细胞膜被金属损伤后，其胞浆中的核糖体发生聚集变性后着色所致。铅中毒病人此种细胞明显增多，为诊断的重要指标之一。

12.铁粒细胞（siderocyte）　在用铁染色的血片上可以发现有些红细胞中有1～20或更多的蓝色小颗粒即为铁粒细胞。在正常情况下很少铁粒细胞（0.5～0.8%），但在铁粒细胞性贫血、白血病前期、中毒、溶血、恶性贫血、重度烧伤以及脾切除后和新生儿等这种细胞增多。

13.豪-周小体（Howell-Jolly’s小体）　呈圆形，大小约1～2μm，紫红色，位于成熟红细胞或有核红细胞的胞浆中，可一个或多个，此种物质可能是细胞在分裂过程中出现的一种异常染色质，也可能是核碎裂或核溶解后所剩下之残核部分。见于溶血性贫血、恶性肿瘤、恶性贫血、脾切除后、严重贫血、新生儿、白血病等。

14.卡波环（Cabot’s ring）　为一细的线状环，呈圆环或“8”字形，染紫红色，存在于嗜多色性或碱性点彩红细胞之中，此种物质可能是纺锤体的痕迹，也可能是胞浆中脂蛋白变性所致。此种结构与 Howell-Jollys小体同时存在，见于铅中毒、巨幼红细胞性贫血等。

15.有核红细胞（nucleated erythrocyte，normoblast）　正常人外周血中，只有成熟的无核红细胞，如出现有核红细胞，多表示红系统增生活跃。在未成熟的儿童或新生儿外周血中可见到少量；溶血性贫血，巨幼红细胞贫血时，很容易见到有核红细胞。各种白血病，特别是红白血病时，外周血中可见到较多的有核红细胞。

16.红细胞缗线状形成（rouleaux formation）　涂片中红细胞沿长轴一个个相联，如一串缗线，这种现象在活体标本时更易见到。见于血浆中纤维蛋白原和球蛋白增高时，或血浆中有异常蛋白和长直链分子时（如右旋醣酐）。

三、红细胞生成的调节

红细胞生成的调节因素较为复杂。一般认为外周血中红细胞的数量和生理性平衡，主要是通过骨髓内红细胞生成的自身调节取得的。在生理情况下，循环中的红细胞总量是通过对红细胞生成速率的反馈凋节而维持衡定。在造血干细胞与成熟红细胞之间形成了互相关联、互相制约的一个复杂的动态平衡。当机体内的红细胞数量改变时，造血组织通过各种途径不断对这种动态平衡起着自身调节的作用。

目前对红细胞生成的调节机制还不十分清楚。近年来的研究认为，当外周血中红细胞数量减少和血红蛋白浓度降低时，红细胞携氧能力下降。血液和组织内氧张力减低，可刺激肾脏产生和释放EPO，促进骨髓内红细胞的生成。影响红细胞生成的其他因素还有动脉血氧分压、心肺功能、血容量、血红蛋白与氧的亲和力以及红细胞2，3－二磷酸甘油酸（2，3-DPG）含量等。都可能通过肾脏内的EPO释放，对红细胞的生成产生反馈作用。

（一）关于红细胞生成素　早在1893年，Miesche发现动物组织缺氧可以促进红细胞的生成。1950年Reissmann在动物实验中也证实缺氧可使红细胞的生成率增高。1953年Ersler在失血性贫血的动物中获得含有刺激红细胞生成的物质，称为红细胞生成素（erythropoietin，EPO）。 现已知EPO是一种糖蛋白激素，其基因定位于7号染色体，由166个氨基酸残基组成，分子量为34 000。含有30%～40%的碳水化合物，其中11%为唾液酸。蛋白电泳在γ球蛋白区带上，其提纯品每毫克蛋白质中含有70400活性单位（每1个单位相当于初次的国际标定的1.48mg制品，或相当于5μmol氯化钻所致红细胞生成活性）。去除唾液酸的EPO在体外仍有促红细胞生长的作用，在体内则迅速丧失活性，易被肝脏所清除。

EPO在体内产生的部位主要在肾脏的肾小管周围细胞。当肾脏有组织破坏时，EPO的产生降低或甚至停止。正常人有5%～10%的EPO是由肾外组织，主要是由肝细胞或肝内的库普弗（Kupffer）细胞产生。

目前认为从肾脏提取的EPO有两种类型。一种在生物化学及生物活性均与血浆EPO相同；另一种是由肾皮质和髓质细胞的线粒体产生，缺乏EPO的活性，可能具有酶的特性及作用，称为肾脏红细胞因子（erythrogenin）。这种因子在释放入血后，可能使存在于血浆中的EPO前体或不具有EPO活性的EPO原（erythropoietinogen）转变为EPO。EPO在人体内的半寿期约为1～2天。血浆中EPO的浓度因不同的生理和病理情况而有波动。通常在输注过量的红细胞或组织氧过高时，EPO的浓度明显降低。再生障碍性贫血或骨髓增生异常综合征患者血浆EPO的浓度往往高于正常值许多倍。而在其他类别贫血患者EPO的水平与血红蛋白水平往往呈负相关的关系。血红蛋白越低，血浆中EPO水平越高，同时尿中EPO的排出量也越多。正常人每天从尿中排出的EPO量约为1U～4U，贫血患者尿中排出量明显超过此数。

（二）EPO的作用　Jacobson等研究证明EPO主要作用于红系祖细胞阶段。随着EPO使用剂量的加大其作用可能会进一步扩及红系生成的全过程，成为影响红系细胞中血红蛋白合成的诱导物质和调节物质，并能促进DNA和RNA的合成。骨髓细胞培养液中加入EPO后，可在15分钟内观察红细胞系列的RNA增多，并可加速原始红细胞和早幼红细胞的增殖。体内的观察显示，在应用EPO后可剌激骨髓红细胞的生成。约经4～5天后，即可见较多的网织红细胞向外周血释放。这种网织红细胞多数是胞体偏大、嗜碱物质致密，属未成熟的网织红细胞。

EPO对红细胞生成的作用可归结为：①刺激有丝分裂，促进红系祖细胞的增殖；②激活红系特异基因，诱导分化；③能显著减缓CFU—E DNA的降解速率，阻抑CFU－E的程序性死亡（凋亡），以及加速网织红细胞的释放和提高红细胞膜的抗氧化功能。

（三）其他红细胞生成的调节物质

1.其他细胞因子　如红系分化因子（EDF）能直接诱导血红蛋白表达及间接地促进红系祖细胞生长；红系分化去核因子（EDDF）诱导后期红细胞排核；转录因子GATAl能激活多种红系特异基因，诱导细胞沿红系分化，并抑制细胞凋亡。

2.雄激素　睾酮对红系造血所起的作用主要是刺激EPO的产生。雄激素可促使肾脏主质细胞作用使EPO或红细胞因子的产生增多，并刺激正铁血红素的合成。雄激素可能还有增加EPO敏感细胞数目及驱使G0期的CFU－S进入DNA合成期。增加红系祖细胞数量的作用。也可直接刺激骨髓促进红细胞的生成。

3.雌激素　可能抑制红细胞的生成。小剂量雌激素可减低红系祖细胞对EPO的反应。在很大剂量时，可能有抑制EPO生成的作用。

4.其他　如甲状腺素、肾上腺皮质激素和生长激素等均可改变组织对氧的要求而间接影响红系造血。此外，环腺苷酸（cAMP）亦可刺激EPO的生成，其作用可被EPO抗体所阻断。在动物实验中，cAMP可使骨髓细胞中的氨基γ酮戊酸合成酶的活性增加。近年来认为胸腺及T淋巴细胞对正常造血也有调节作用。T淋巴细胞及其产物可促进BFU－E的形成与EPO共同调节红细胞生成。

除刺激红细胞生成各环节的体液调节因子外，已有许多事实证明，也有一些因子能抑制红细胞生成，如再障患者及慢性尿毒症患者尿中的红细胞生成抑制因子，正常新鲜血清中的红细胞抑制素，多血症动物血中的红细胞生成素抑制因子以及纯红再障患者血浆中的抑制因子。

上述刺激与抑制因子互相拮抗，互相影响，共同构成对红细胞造血稳定而灵敏的反馈调节，在机体红细胞生成的凋节中发挥重要作用。

四、红细胞的破坏

红细胞在体内的衰亡和破坏的机制仍未完全清楚。正常人体内的红细胞寿命平均为120天，主要是因衰老而消失。另有极少数红细胞可被其他因素导致红细胞的变形性下降或细胞表面性质改变而过早破坏。 成熟的红细胞在长期存活过程中逐渐衰老，表现在细胞膜的蛋白质脂质含量、红细胞酶活性、糖酵解能力下降、物质交换及能量转换均逐渐减少，对红细胞的重要生理功能有不良影响。老龄红细胞的唾液酸含量也减低，更可影响红细胞的寿命，再加上膜表面电荷密度减少，表面积和容积的比值下降，细胞呈球形易被巨噬细胞识别吞噬。 红细胞在体内破坏的场所主要在单核－巨噬细胞系统。首要器官是脾脏和肝脏。其次为骨髓及其他部位。脾脏具有清除老龄红细咆和消除已受损伤红细胞的功能。脾脏内葡萄糖浓度低，氧分压及pH值低，血流缓慢。正常红细胞通过脾小动脉进入白髓的边缘区而进入红髓，通过狭窄的脾索而被挤压进入脾窦，再经过脾窦（含有单核—巨噬细胞）的内皮细胞孔隙，直接进入脾静脉。脾脏某些部位的血管内径特别细小，有的直径仅为3μm，细胞需要变形才能顺利地通过，如果衰老的或有损伤的红细胞易受机械性滤过作用，被阻留于脾脏内，更加重葡萄糖的消耗，造成pH低、缺氧的非生理性环境，促使红细胞的脆性增加，易被吞噬细胞吞噬。 血液通过睥脏的容量仅占全身的5%，而通过肝脏的高达35%，由于肝脏对红细胞的微细胞改变的识别能力较差，不及脾脏敏感，因而肝脏仅对畸变较明显的红细胞才有清除作用。

（一）红细胞老化的改变　红细胞在完全成熟后，其内核糖体已消失，细胞本身已不再能合成蛋白，因而随着红细胞的老化，细胞体积、细胞密度、胞浆及质膜成分均有改变，红细胞内所含的许多酶系统的生物活性也在逐渐降低，故随着红细胞年龄的增加，其生化和生理功能均有改变。

1.糖酵解的改变　糖是红细胞组成的重要成分，在糖酵解中产生的ATP是红细胞供给能量的主要来源，已知在老龄红细胞内葡萄糖酵解途径中的3个具有关键性的限速酶一己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活性均有降低。其他如磷酸葡萄糖异构酶、醛缩酶、3-磷酸甘油醛脱氢酶和磷酸甘油酸激酶等活性均下降.结果使整个糖酵解速率迅速减低。

ATP的生成于红细胞生存60天后即开始降低，ATP的减少会影响红细胞的能量供应和生理功能。2，3-二磷酸甘油酸（2，3-DPG）是红细胞内糖酵解旁路的代谢产物，在红细胞内是调节血红蛋白对氧亲和力的重要因素。2，3-DPG浓度增高可使氧离解曲线右移，以增加氧从血红蛋白释放到组织。老龄红细胞内参与糖酵解的酶系统活性降低，2，3-DPG的浓度亦会降低，使血红蛋白的氧离解曲线左移，氧释放量减少。糖酵解6-磷酸葡萄糖途径时，有—条磷酸戊糖旁路参与反应。参与磷酸戊糖旁路的酶有葡萄糖6-磷酸脱氢酶（G-6PD）和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶（6-GPD）。以辅酶II（NADPII）作为反应的辅酶，使其还原为还原型辅酶（NADPH），后者具有多种生理功能，可以在红细胞内参与谷胱甘肽还原酶的辅酶，以维持细胞内还原型谷胱甘肽（GSH）的正常含量。GSH是红细胞对抗氧化性损伤的主要物质，对稳定血红蛋白、膜蛋白及其巯基等起着重要的作用。老龄红细胞己糖旁路糖酵解的衰竭可使红细胞内氧化产生的H₂O₂不能还原为H₂0，血红蛋白氧化变性，形成变性珠蛋白小体（Heinz小体），沉积于红细胞膜的胞浆面，使胞膜局部变僵硬，红细胞的变形性下降，容易导致破坏。

2.红细胞膜的改变　红细胞膜主要由膜脂质和蛋白质构成，不仅包裹整个细胞起到保护作用，而且也参与细胞内外物质的交流；维持红细胞膜的通透性、控制膜内外离子平衡和水合作用；维持细胞的正常新陈代谢；保持膜脂质双分子层的定向排列和防止膜脂肪酸的过氧化以及维持红细胞正常双凹形态、细胞的表面积和变形比等。老龄红细胞膜脂质含量降低，膜表面积减少，膜糖蛋白和其他膜蛋白质含量减少。同时由于ATP供给不足，“钠泵”失调，导致细胞内K^＋ 减低和Na^＋ 增多，细胞肿胀呈球形，变形性降低。

3.血红蛋白的改变　红细胞内由于各种氧化作用，经常会有少量的高铁血红蛋白（MHh）产生。细胞本身由于有一系列还原系统，主要为还原型辅酶I脱氢酶（NADH）和GSH存在，MHb仅占血红蛋白总量的2%以下。当老龄红细胞内糖代谢的酶活性改变时，NADH和GSH的含量均有一定程度的下降，MHb的浓度增高，沉积于红细胞膜即为Heinz小体。此外，亦有人认为老龄红细胞中的血红蛋白成分也有改变。正常人血红蛋白中以HbA（α2β2）占绝大多数，HbA2（α2δ2）仅占2%～3%。在老龄红细胞中，HbA2的比例明显增多。由于上述各项改变，使老龄红细胞的体积缩小，细胞密度增高，红细胞的变形性降低，渗透脆性明显增高，易于破坏，是引起细胞衰亡的重要因素。

（二）老龄红细胞的衰亡　红细胞老化是一个受多种因素影响的复杂过程，目前对正常红细胞在老龄化过程中衰亡的机制仍不十分了解。认为可能与下列途径有关。

1.红细胞碎裂　在生理情况下，红细胞的局部破裂或缺损可以自己修补，以恢复红细胞的完整。老龄红细胞因其生化成分和物理性能的改变，影响了其修复功能。另外，老龄红细胞在循环的运转过程中，由于可变性降低，在通过直径较小的微血管时，容易遭受局部的挤压而破碎，这与老龄红细胞的能量减少，膜脂质、蛋白含量降低、Ca²⁺ 的积聚、红细胞的可变性下降有密切关系。

2.渗透性溶解　生理情况下，由于“钠泵”的作用，可使进入细胞内水分子排出细胞外。老龄红细胞由于糖代谢的减少、ATP含量及其活性均降低、“钠泵”作用障碍，排水能力下降。红细胞肿胀，形态可由双凹盘形变成球形。如细胞肿胀的程度大于红细胞容积的l～2倍时，细胞膜就会出现损伤，易致细胞渗透性溶解而衰亡。

3.噬红细胞作用（erythrophagocytosis）噬红细胞作用是指整个红细胞被循环中的单核或中性粒细胞、组织巨噬细胞所吞噬。这种现象往往见于已受损伤的红细胞或抗体被覆的红细胞。老龄红细胞与此关系如何尚不十分了解。推测每天有一定数量的老龄红细胞可能是通过噬红细胞作用而衰亡。

4.补体诱导的红细胞溶解　实验证明，补体可结合于细胞膜，特别是C3、C6、C7、C8和C9可以侵入红细胞膜脂类双分子层，造成细胞呈灶性改变，裂隙直径经常可超过32A，使红细胞膜功能缺陷而发生渗透溶解，裂痕过大时，也可致细胞内Hb和细胞其他成分外溢。这两种结果均可引起红细胞破坏。老龄红细胞对补体所致细胞溶解的敏感性可能是增高的，与红细胞的衰亡有一定关系。

5.正常红细胞在糖代谢中的反应　依靠磷酸戊糖旁路所供给的NADPH，使氧化型谷胱甘肽还原为还原型谷胱甘肽，使Hb免受过氧化而变性。老龄 RBC 内一系列酶活性降低，NADPH的含量也相应减少，Hb易受氧化剂的氧化而变性。Hb变性形成变性珠蛋白小体附着干红细胞膜内面，使局部变僵而易于从循环中被清除。