ERYTHROPOIESIS: TAHAPAN DAN KARAKTERISTIKNYA, REGULASI, STIMULAN - BIOLOGI - 2025

The eritropoiesis adalah proses dimana sel-sel darah merah atau eritrosit terbentuk. Sel darah ini, pada manusia, memiliki masa hidup rata-rata 4 bulan dan tidak dapat menggandakan dirinya sendiri. Karena itu, eritrosit baru harus dibuat untuk menggantikan eritrosit yang mati atau hilang dalam perdarahan.

Pada pria, jumlah sel darah merah sekitar 54 juta per mililiter, sedangkan pada wanita sedikit lebih rendah (48 juta). Sekitar 10 juta eritrosit hilang setiap hari, jadi jumlah yang sama harus diganti.

Darah manusia, eritrosit atau sel darah merah dan dua sel darah putih. Diambil dan diedit dari: Viascos.

Eritrosit terbentuk dari eritroblas berinti yang ada di sumsum tulang merah mamalia, sedangkan pada vertebrata lain diproduksi terutama di ginjal dan limpa.

Ketika mereka mencapai akhir dari hari-hari mereka, mereka terpecah; kemudian sel-sel yang disebut makrofag melingkupinya. Makrofag ini ada di hati, sumsum tulang merah, dan limpa.

Ketika sel darah merah dihancurkan, besi didaur ulang untuk digunakan kembali, sedangkan sisa hemoglobin diubah menjadi pigmen empedu yang disebut bilirubin.

Erythropoiesis dirangsang oleh hormon yang disebut eritropoietin, tetapi prosesnya diatur oleh berbagai faktor, seperti suhu, tekanan oksigen, dan lain-lain.

Tahapan dan karakteristiknya

Pada organisme dewasa, eritropoiesis terjadi di situs khusus di sumsum tulang merah yang disebut pulau eritroblastik. Untuk pembentukan eritrosit, beberapa proses harus terjadi, mulai dari proliferasi sel hingga pematangan sel darah merah, melewati berbagai tahapan diferensiasi sel.

Saat sel mengalami pembelahan mitosis, ukuran dan nukleusnya berkurang, begitu juga dengan kondensasi kromatin dan hemoglobinisasi. Selain itu, mereka menjauh dari daerah asal.

Pada tahap akhir mereka akan kehilangan nukleus dan organel lain dan akan masuk ke sirkulasi, bermigrasi melalui pori-pori sitoplasma sel endotel.

Beberapa penulis membagi seluruh proses eritropoiesis menjadi dua fase, yang pertama dari proliferasi dan diferensiasi sel; sementara yang lain membagi proses berdasarkan karakteristik spesifik sel pada setiap tahap, jika diamati dengan pewarnaan Wright. Berdasarkan yang terakhir, tahapan eritropoiesis adalah:

Unit pembentuk koloni 1-Meledak

Mereka adalah sel pertama yang peka terhadap eritropoietin, beberapa penulis menyebutnya progenitor myeloid, atau juga BFU-E, untuk akronimnya dalam bahasa Inggris. Mereka dicirikan dengan mengekspresikan antigen permukaan seperti CD34, serta dengan adanya reseptor eritropoietin dalam jumlah rendah.

2-sel pembentuk koloni eritroid

Disingkat dalam bahasa Inggris sebagai CFU-E, mereka mampu menghasilkan koloni kecil eritroblas. Karakteristik lain dari sel-sel ini adalah jumlah reseptor eritropoietin jauh lebih tinggi daripada unit pembentuk koloni yang meledak.

3-Proeritroblas

Dianggap sebagai tahap pematangan eritrosit pertama. Mereka dicirikan oleh ukurannya yang besar (14 sampai 19 µm menurut beberapa penulis, hingga 25 µm menurut yang lain). Nukleus membulat dan juga menghadirkan nukleolus dan kromatin yang melimpah.

Dianggap sebagai tahap pematangan eritrosit pertama. Mereka dicirikan oleh ukurannya yang besar (14 sampai 19 µm menurut beberapa penulis, hingga 25 µm menurut yang lain). Nukleusnya besar, bulat, dengan kromatin yang tersusun dalam bentuk filamen dan 2 atau 3 nukleolus.

Pada tahap ini, pengambilan besi plasma dimulai. Mereka memiliki waktu paruh 20 jam, untuk memberikan jalan melalui mitosis ke tahap berikutnya.

Eritroblas 4-basofilik

Juga disebut normoblas, mereka lebih kecil dari prekursornya. Sel-sel ini berwarna biru dengan pewarnaan penting, yaitu basofilik. Nukleus terkondensasi, nukleolus telah menghilang dan memiliki sejumlah besar ribosom. Pada tahap ini sintesis hemoglobin dimulai.

Pada awalnya mereka dikenal sebagai eritroblas basofilik tipe I dan setelah pembelahan mitosis mereka berubah menjadi tipe II, yang tetap menjadi basofil dan menghadirkan sintesis hemoglobin yang lebih besar. Perkiraan durasi kedua sel, bersama-sama, mirip dengan proeritroblas.

Hemoglobin. Diambil dan diedit dari: Zephyris di Wikipedia bahasa Inggris.

Eritroblas 5-polikromatofilik

Mereka dibentuk oleh pembelahan mitosis dari eritroblas basofilik tipe II dan merupakan sel terakhir dengan kapasitas untuk membelah melalui mitosis. Ukurannya berkisar dari 8 sampai 12 µm, dan mereka memiliki inti yang bulat dan padat.

Sitoplasma sel-sel ini diwarnai abu-abu timbal dengan pewarnaan Wright. Ia memiliki konsentrasi hemoglobin yang tinggi dan jumlah ribosom tetap tinggi.

Eritroblas 6-ortokromatik

Warna sel-sel ini merah muda atau merah karena jumlah hemoglobin yang dimilikinya. Ukurannya sedikit lebih kecil dari prekursornya (7 sampai 10 µm) dan memiliki inti kecil, yang akan dikeluarkan melalui eksositosis ketika sel-selnya matang.

7-Retikulosit

Mereka dibentuk oleh diferensiasi eritroblas ortokromatik, kehilangan organel dan mengisi sitoplasma mereka dengan hemoglobin. Mereka tetap berada di sumsum tulang merah selama dua hingga tiga hari sampai mereka bermigrasi ke darah di mana mereka akan menyelesaikan pematangannya.

8-eritrosit

Mereka adalah elemen yang terbentuk matang, produk akhir eritropoiesis dan yang dibentuk oleh pematangan retikulosit. Mereka memiliki bentuk cekung ganda karena tidak adanya inti dan interaksi antara sitoskeleton eritrosit dan dua protein yang disebut spektrin dan aktin.

Mereka adalah sel darah yang paling melimpah, mereka terbentuk dari retikulosit. Pada mamalia, mereka memiliki bentuk cekung ganda karena tidak adanya nukleus dan interaksi antara sitoskeleton eritrosit dan dua protein yang disebut spektrin dan aktin. Pada vertebrata lain mereka membulat dan mempertahankan inti.

Proses eritropoiesis. Diambil dan diedit dari A.mikalauskas di Wikipedia bahasa Lithuania

Peraturan eritropoiesis

Meskipun eritropoietin menstimulasi pembentukan sel darah merah untuk meningkatkan kapasitas pembawa oksigen dalam darah, ada beberapa mekanisme mendasar untuk mengatur pembentukan ini, di antaranya:

Tekanan oksigen

Konsentrasi oksigen dalam darah mengatur eritropoiesis. Ketika konsentrasi ini sangat rendah dalam aliran darah ke ginjal, produksi sel darah merah dirangsang.

Konsentrasi O2 jaringan yang rendah ini dapat terjadi karena hipoksemia, anemia, iskemia ginjal atau ketika afinitas hemoglobin untuk gas ini lebih tinggi dari biasanya.

Miescher, pada tahun 1893, adalah orang pertama yang menunjukkan hubungan antara hipoksia jaringan dan eritropoiesis. Namun, hipoksia ini tidak secara langsung merangsang sumsum tulang untuk memproduksi sel darah merah, seperti yang disarankan Miescher. Sebaliknya, itu menginduksi ginjal untuk menghasilkan hormon eritropoietin.

Produksi eritropoietin karena hipoksia jaringan diatur secara genetik, dan reseptor yang mendeteksi hipoksia tersebut ditemukan di dalam ginjal. Produksi eritropoietin juga meningkat karena penurunan tekanan parsial oksigen jaringan setelah perdarahan.

Sel-sel yang membuat eritropoietin ditemukan di ginjal dan hati. Peningkatan produksi hormon ini selama anemia disebabkan oleh peningkatan jumlah sel yang memproduksinya.

Testosteron

Testosteron secara tidak langsung mengatur eritropoiesis, dengan mengatur kadar zat besi dalam darah. Hormon ini bekerja secara langsung pada aksi protein sitoplasma yang disebut BMP-Smad (protein morfogenetik tulang-Smad untuk akronimnya dalam bahasa Inggris) di dalam hepatosit.

Karena aksi testosteron, transkripsi hepcidin ditekan. Hepcidin ini mencegah lewatnya zat besi dari sel ke dalam plasma dari makrofag yang mendaur ulang zat besi, yang menyebabkan penurunan drastis zat besi dalam darah.

Ketika hipoferremia terjadi maka eritropoietin akan terhambat, karena tidak akan ada zat besi untuk produksi eritrosit.

Suhu

Suhu telah terbukti berpengaruh pada eritripoiesis. Paparan suhu yang sangat rendah menyebabkan kebutuhan untuk menghasilkan panas pada kain.

Ini membutuhkan peningkatan jumlah eritrosit untuk mensuplai oksigen ke jaringan perifer. Namun, tidak sepenuhnya jelas bagaimana jenis regulasi ini terjadi.

Regulasi parakrin

Ternyata, eritropoietin diproduksi oleh neuron sistem saraf pusat, untuk melindungi diri dari kerusakan iskemik dan apoptosis. Namun, para ilmuwan belum bisa membuktikannya.

Agen perangsang eritropoiesis

Agen perangsang eritropoiesis (ESA) adalah agen yang bertanggung jawab untuk merangsang produksi eritrosit. Erythropoietin adalah hormon yang secara alami bertanggung jawab atas proses ini, tetapi ada juga produk sintetis dengan sifat serupa.

Erythropoietin adalah hormon yang disintesis terutama di ginjal. Selama tahap awal perkembangan, hati juga terlibat dalam produksi eritropoietin secara aktif. Namun, seiring dengan perkembangannya, badan terakhir memainkan peran yang lebih sedikit dalam proses tersebut.

Eritrosit mulai menyebarkan reseptor untuk eritropoietin pada permukaan membran. Erythropoietin mengaktifkan serangkaian kaskade transduksi sinyal antar sel yang awalnya menghasilkan sintesis hemoglobin dan menyebabkan retikulosit bekerja lebih cepat dan dilepaskan ke sirkulasi.

ESA buatan

ESA buatan diklasifikasikan ke dalam beberapa generasi (pertama hingga ketiga), bergantung pada tanggal dibuat dan dipasarkan. Mereka secara struktural dan fungsional mirip dengan eritropoietin.

ESA generasi pertama dikenal sebagai epoetin alpha, beta dan delta. Dua yang pertama diproduksi melalui rekombinasi dari sel hewan dan memiliki waktu paruh sekitar 8 jam di dalam tubuh. Epoetin delta, pada bagiannya, disintesis dari sel manusia.

Darbepoetin alfa merupakan ESA generasi kedua yang diproduksi dari sel hamster Cina menggunakan teknologi yang disebut DNA rekombinan. Ia memiliki waktu paruh lebih dari tiga kali lipat dari ESA generasi pertama. Seperti epoetin, beberapa atlet berprestasi tinggi telah menggunakan darbepoetin sebagai alat doping.

Continuous Erythropoetin Receptor Activator, atau CERA untuk akronimnya dalam bahasa Inggris, adalah nama generik untuk ESA generasi ketiga. Mereka tidak mencoba mensimulasikan struktur dan fungsi eritropoietin, tetapi bertindak dengan menstimulasi reseptor untuknya, sehingga meningkatkan efeknya.

Waktu paruhnya adalah beberapa minggu, bukan beberapa jam, seperti obat sebelumnya. Digunakan secara komersial sejak 2008, namun, penggunaan ilegal dalam kegiatan olahraga tampaknya sudah ada sejak dua hingga tiga tahun sebelum komersialisasi legal.

Eritropoiesis yang tidak efektif

Eritropoiesis yang tidak efektif atau tidak efektif terjadi ketika sel darah merah yang terbentuk rusak dan biasanya hancur sebelum atau segera setelah meninggalkan sumsum tulang.

Eritropoiesis yang tidak efektif mungkin disebabkan oleh kerusakan pada sintesis asam nukleat, gugus heme, atau globin. Cacat ini menyebabkan berbagai jenis anemia.

Cacat dalam sintesis asam nukleat

Dalam hal ini terjadi defisiensi asam folat dan cobalamin, sintesis DNA di dalam inti sel promotor eritrosit dihambat sehingga tidak dapat membelah secara mitosis. Sitoplasma, pada bagiannya, memang meningkatkan volumenya (makrositosis), yang berasal dari sel besar yang disebut megaloblas.

Dalam kasus ini, serangkaian anemia yang disebut anemia megaloblastik berasal, yang paling umum adalah anemia pernisiosa. Pada penyakit ini tidak ada penyerapan vitamin B12 di usus halus.

Penyebab lain dari anemia megaloblastik termasuk penyakit pencernaan, malabsorpsi, defisiensi asam folat, dan akibat pengobatan tertentu.

Gejala anemia jenis ini meliputi pucat yang tidak normal, mudah tersinggung, kehilangan nafsu makan, diare, kesulitan berjalan, atau kelemahan otot. Bergantung pada penyebabnya, dapat diobati dengan suplemen vitamin atau asam folat.

Cacat dalam sintesis kelompok heme

Eritropoiesis yang tidak efektif karena kekurangan sintesis zat besi dapat menyebabkan dua jenis anemia; anemia mikrositik akibat defisiensi zat besi dan anemia sideroblas.

Anemia mikrositik dikenal sebagai kelompok anemia yang ditandai dengan sel darah merah kecil dan pucat, mereka dapat memiliki asal yang berbeda, termasuk talasemia dan eritropoiesis yang tidak efektif.

Pada anemia sideroblastik, kadar zat besi dan hemosiderin sangat tinggi. Haemosiderin adalah pigmen kuning yang berasal dari hemoglobin dan muncul ketika kadar logam di atas normal. Anemia jenis ini menyebabkan kematian basofil di sumsum tulang merah dan tidak ada sintesis hemoglobin.

Anemia defisiensi zat besi. Diambil dan diedit dari: Erhabor Osaro (Associate Professor).

Ini disebut anemia sideroblastik karena eritrosit berkembang secara tidak normal akibat penumpukan zat besi dalam bentuk butiran, menerima nama sideroblas. Anemia sideroblas bisa bawaan atau bisa sekunder dan memiliki penyebab berbeda.

Cacat dalam sintesis globin

Dalam kasus ini, terjadi anemia sel sabit dan talasemia beta. Anemia sel sabit juga dikenal sebagai anemia sel sabit. Ini diproduksi oleh mutasi genetik yang mengarah pada substitusi asam glutamat untuk valin selama sintesis beta globin.

Karena substitusi ini, afinitas hemoglobin terhadap oksigen menurun dan atrofi eritrosit, memperoleh bentuk sabit, bukan bentuk cakram bikonkaf normal. Penderita anemia sel sabit rentan terhadap mikroinfark dan hemolisis.

Thalassemia adalah penyakit yang disebabkan oleh pengkodean genetik α- dan β-globin yang tidak memadai yang menyebabkan kematian dini pada eritrosit. Ada sekitar seratus mutasi berbeda yang dapat menyebabkan talasemia dengan berbagai tingkat keparahan.

Referensi

1. Erithropoiesis. Di Wikipedia. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.
2. JP Labbrozzi (2015). Produksi eritrosit dari sel CD34 ⁺ darah tali pusat. Tesis Doktor. Universitas Otonomi Barcelona. Spanyol.
3. H. Parrales (2018). Fisiologi eritropoiesis. Dipulihkan dari cerebromedico.com.
4. Anemia. Di Wikipedia. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.
5. Agen perangsang eritropoiesis. Di Wikipedia. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.
6. Erithropoiesis tidak efektif. Di Wikipedia. Dipulihkan dari en.wikipedia.org.