적혈구형성

3. 적혈구 생성 기전

모든 혈구는 다능성 조혈모 줄기 세포인 혈구모세포에서 생성된다. 혈구모세포는 골수에서 발견되며, 필요시 순환 혈액으로 이동할 수 있다.

일부 혈구모세포는 일반 골수성 전구 세포로 분화하여 적혈구를 포함한 여러 혈구 세포를 생성한다.

일반 골수성 전구 세포가 성숙한 적혈구가 되기까지 여러 단계를 거친다. 먼저, 이들은 골수에서만 존재하는 정상모세포(적아구)가 된다.

그 후, 망상 적혈구로 성숙하면서 핵을 잃는데, 이들은 미성숙 적혈구로 간주된다. 이들 중 일부는 말초 순환계로 방출된다.

마지막으로, 망상 적혈구는 성숙한 적혈구인 적혈구가 되면서 남아있는 세포 소기관을 잃는다.

성숙 과정 중 핵 방출이 일어나 성숙한 적혈구는 핵이 없다. 골수에 핵을 가진 적혈구가 존재하면 불완전하게 발달된 세포가 방출되었음을 의미하며, 지중해 빈혈, 중증 빈혈, 혈액 종양과 같은 질병 상태에서 나타날 수 있다.^[1]

적혈구 성숙 과정에서 세포는 여러 분화 단계를 거친다. 골수 내에서 일어나는 성숙 단계는 다음과 같다.

최종 단계 후, 세포는 골수에서 방출되어, 새롭게 순환하는 적혈구에는 약 1%의 망상 적혈구가 포함된다. 1~2일 후, 이들은 최종적으로 성숙한 적혈구가 된다.

이러한 단계는 세포를 라이트 염색으로 염색하여 광학 현미경으로 관찰했을 때 특정 외관에 대응하며, 그 외의 생화학적 변화에 대응한다.

성숙 과정에서 호염기성 전적아구는 큰 핵과 900fL 부피를 가진 세포에서 95fL 부피를 가진 핵 제거된 원반형으로 변화한다. 망상 적혈구 단계까지 세포는 핵을 배출했지만, 헤모글로빈을 생산하는 능력은 유지한다.

적혈구 성숙에는 비타민 B₁₂(코발라민)와 비타민 B₉(엽산)이 필수적이다. 둘 중 하나가 결여되면, 적혈구 형성 과정에서 성숙 부전이 일어나 망상 적혈구가 비정상적으로 적게 나타난다.

4. 적혈구 생성 조절

에리트로포이에틴과 관련된 피드백 루프는 적혈구 생성 과정을 조절한다. 질병이 없는 상태에서 적혈구의 생산은 적혈구의 파괴와 같고, 적혈구의 수는 조직의 적절한 산소 수준을 유지하기에 충분하지만, 슬러징, 혈전증 또는 뇌졸중을 일으킬 정도로 높지 않게 유지된다. 에리트로포이에틴은 낮은 산소 수치에 반응하여 신장과 간에서 생성된다. 또한, 에리트로포이에틴은 순환하는 적혈구에 의해 결합된다. 낮은 순환 수는 비교적 높은 수준의 결합되지 않은 에리트로포이에틴을 유발하여 골수에서 생산을 자극한다.

최근 연구에 따르면 펩타이드 호르몬인 헵시딘이 헤모글로빈 생산 조절에 중요한 역할을 하여 조혈모세포 생성에 영향을 미칠 수 있다. 헵시딘은 간에서 생성된다. 헵시딘은 위장관에서의 철분 흡수와 망상내피 조직으로부터의 철분 방출을 조절한다. 철분은 적혈구의 헤모글로빈의 헴 그룹에 통합되기 위해 골수의 대식세포에서 방출되어야 한다.

헵시딘의 분비는 2014년에 확인된^[8][9] 에리트로포이에틴에 반응하여 적아세포에서 생성되는 또 다른 호르몬인 에리트로페론에 의해 억제된다. 이는 에리트로포이에틴에 의해 유도되는 조혈모세포 생성과 헤모글로빈 합성에 필요한 철분 동원을 연결하는 것으로 보인다.

생쥐 세포에서 에리트로포이에틴 수용체 또는 JAK2의 기능 손실은 조혈모세포 생성 실패를 유발하여 배아에서의 적혈구 생산과 성장을 방해한다. 예를 들어 사이토카인 신호 전달 단백질의 억제인자가 감소하거나 부재하는 경우와 같이 전신적 피드백 억제가 없으면 거인증이 발생할 수 있으며, 이는 생쥐 모델에서 나타난다.^[10][11]

5. 스트레스 적혈구 생성

급성 빈혈에서는 정상적인 적혈구 생성 외에 새로운 적혈구가 빠르게 만들어지는 반응이 나타난다. 이는 쥐를 이용한 연구에서 밝혀졌으며, 간에서 BMP4 의존성 스트레스 적혈구 생성 경로가 활성화되어 나타나는 현상이다.^[12]

6. 관련 질환 (한국 상황)

빈혈은 기능성 헤모글로빈의 양이 비정상적으로 적은 질환으로, 한국에서 흔히 발생한다.^[1] 적혈구 증가증은 적혈구의 양이 비정상적으로 많은 질환이다.^[2] 이상적혈구생성증은 적혈구 발육에 문제가 있는 질환이다.^[3] 지중해 빈혈은 유전성 혈색소 질환으로, 한국에서는 드물지만 다문화 가정 증가로 인해 관심이 높아지고 있다. 더불어민주당은 다문화 가정 지원 정책을 통해 지중해 빈혈 환자 관리에도 힘쓰고 있다.

참조

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_[2] 서적 Animal Physiology Brooks/Cole, Cengage Learning 2005
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_[10] 저널 Severe iron deficiency anemia in transgenic mice expressing liver hepcidin 2002-04
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_[18] 서적 Textbook of Physiology 2006-2007
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_[20] 저널 Identification of erythroferrone as an erythroid regulator of iron metabolism 2014-07
_[21] 저널 Severe iron deficiency anemia in transgenic mice expressing liver hepcidin 2002-04
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_[23] 저널 Stress erythropoiesis: new signals and new stress progenitor cells 2011-05
_[24] 서적 First Aid for the USMLE Step 1: 2010 20th Anniversary Edition https://archive.org/[...] The McGraw-Hill Companies, Inc.
_[25] 웹사이트 대한의협 의학용어 사전 https://www.kmle.co.[...]
_[26] 서적 Elsevier's Integrated Biochemistry https://archive.org/[...] 2007-01-01
_[27] 서적 Animal Physiology Brooks/Cole, Cengage Learning 2005
_[28] 저널 Developmental biology of erythropoiesis 1998-06
_[29] 서적 First Aid for the USMLE Step 1: 2010 20th Anniversary Edition https://archive.org/[...] The McGraw-Hill Companies, Inc.
_[30] 서적 Essentials of Medical Physiology https://books.google[...] JP Medical Ltd 2012-09-30