مکانیسم طول عمر گلبول های قرمز خون انسان: نقش کلسیم، پمپ سدیم ، PIEZO1 و کانال های Gardos

On the Mechanism of Human Red Blood Cell Longevity: Roles of Calcium, the Sodium Pump, PIEZO1, and Gardos Channels

1- مقدمه
2- اهمیت حفظ شکل دیسکوئیدی گلبول های قرمز خون
3- ویژگی های کلیدی کنترل حجم در گلبول های قرمز خون انسانی
4- یک نقص در پمپ سدیم، طول عمر گلبول های قرمز را با چالش عمده مواجه می کند
5- مدل سن- تراکم
6- مکانیسم های متراکم سازی مرتبط با سن RBC و معکوس سازی انتهایی
7- مکانیسم پیری برنامه ریزی شده

در یک فرد بالغ سالم، انتقال O2 و CO2 بین ریه ها و بافت ها توسط حدود 1013× 2 گلبول قرمز انجام می شود، که حدود 1011 × 7/1 تا از آن ها هر روز تجدید می شوند و چرخه ای را به وجود می آورند که حاصل عمر گردش خون حدود 120 روز است. طول عمر سلولی ناشی از تعادل تکاملی بین هزینه های انرژی نگهداری سلول ها در یک حالت عملکردی ثابت در برابر تجدید سلولی است. در این مقاله مروری، بررسی می شود که چگونه مجموعه ای از ناقل های غشایی غیر فعال و فعال گلبول های قرمز بالغ برهمکنش نشان داده و باعث به حداکثر رساندن طول عمر گردش خون و به حداقل رساندن هزینه های گرانقیمت گردش سلولی می شود. تغییر شکل پذیری گلبول های قرمز خون برای رئولوژی بهینه و تبادل گاز در طول جریان مویینه ضروری است، که بهترین حالت زمانی اتفاق می افتد که حجم هر گلبول قرمز انسان در حدود یک فرکشن 55/0-60/0 از حجم حداکثر کروی باشد که توسط فضای غشای آن ایجاد می شود و به عنوان محدوده ی بهینه ی نسبت-حجم است. میزان حفظ حجم گلبول قرمز خون در این محدوده ی بهینه نسبت حجم یا نزدیک به این محدوده، پتانسیل طول عمر گردش خون را تعیین می کند. نشان داده شد که نفوذپذیری کاتیونی اندک گلبول های قرمز خون باعث پایداری حجم با طول عمر سلولی بهینه و کم هزینه در طول گردش سلول می شود. یک مکانیسم پیشنهاد شده است که در آن اثر متقابل یک پمپ سدیم کاهش یافته و دو ناقل غشایی غیر فعال، کانال PIEZO1 با حساسیت مکانیکی، یک واسطه نامزد Psickle در سلول های داسی و Ca2 + حساس، کانال حساس به K+ و Ca2+، می توانند باعث پایداری حجم گلبول قرمز خون در نزدیکی محدوده بهینه نسبت حجم شوند که برای افزایش طول عمر گردشی ضروری است.

مکانیسم پیری برنامه ریزی شده

تصویر به دست آمده از این ملاحظات، یک ترتیب از تغییرات هموستازی و انتقال، با هدف حفظ حجم گلبول های قرمز در یک دامنه محدود از OVR است، تا زمانی که انرژی از حذف متابولیسم، تضعیف پمپ سدیم و تضعیف شیب کاتیونی بتواند پایدار شود. یک طرح کلی مطابق با دانش فعلی نشان می دهد که تمایل به تورم ناشی از کاهش فعالیت پمپ سدیم، در مقابل از بین رفتن سیال و KCl خالص ناشی از فعال سازی دوره ای کانال Gardos طی پاساژهای مویرگی است، که ناشی از نوسان جزئی کلسیم سلولی از طریق کانال های PIEZO1 فعال شده از طریق کشش است. اثرات طولانی مدت تجمعی این فرآیندهای متضاد ناشی از انتقال، اتلاف تصاعدی شیب سدیم و پتاسیم و کنترل حجم متعادل با افزایش حاشیه ای (نه عملکردی) تراکم سلول در بیشتر طول عمر سلول ها است. در برخی از مراحل پیشرفته، تنوع در گلبول های قرمز افراد مختلف، تضعیف پمپ سدیم و اتلاف شیب پتاسیم به سطحی می رسد که می تواند باعث جلوگیری از افزایش غلظت NaCl خالص و هیدراسیون مجدد گلبول های قرمز شود. این امر باعث معکوس شدن روند چگالش و متورم شدن گلبول های قرمز می شود که به نوعی باعث حذف نهایی در مسیر می شود (Kay, 1975; Beutler, 1986; Lutz and Bogdanova, 2013).

In a healthy adult, the transport of O2 and CO2 between lungs and tissues is performed by about 2 · 1013 red blood cells, of which around 1.7 · 1011 are renewed every day, a turnover resulting from an average circulatory lifespan of about 120 days. Cellular lifespan is the result of an evolutionary balance between the energy costs of maintaining cells in a fit functional state versus cell renewal. In this Review we examine how the set of passive and active membrane transporters of the mature red blood cells interact to maximize their circulatory longevity thus minimizing costs on expensive cell turnover. Red blood cell deformability is critical for optimal rheology and gas exchange functionality during capillary flow, best fulfilled when the volume of each human red blood cell is kept at a fraction of about 0.55–0.60 of the maximal spherical volume allowed by its membrane area, the optimal-volume-ratio range. The extent to which red blood cell volumes can be preserved within or near these narrow optimal-volume-ratio margins determines the potential for circulatory longevity. We show that the low cation permeability of red blood cells allows volume stability to be achieved with extraordinary cost-efficiency, favouring cell longevity over cell turnover. We suggest a mechanism by which the interplay of a declining sodium pump and two passive membrane transporters, the mechanosensitive PIEZO1 channel, a candidate mediator of Psickle in sickle cells, and the Ca2+-sensitive, K +-selective Gardos channel, can implement red blood cell volume stability around the optimal-volume-ratio range, as required for extended circulatory longevity.

ON THE MECHANISM OF PROGRAMMED SENESCENCE

The picture emerging from these considerations outlines a sequence of transport and homeostatic changes aimed at preserving the volume of aging RBCs within a narrow OVR range for as long as energy from fading metabolism, weakening sodium pumps, and enfeebled cation gradients can be sustained. An outline consistent with current knowledge suggests that the swelling tendency resulting from the declining activity of the sodium pump is opposed by net KCl and fluid losses resulting from periodic Gardos channel activation during capillary passages, elicited by brief surges in cell calcium via stretch-activated PIEZO1channels. The long-term cumulative effects of these opposing transport-mediated processes are a progressive dissipation of the sodium and potassium gradients, and a balanced volume control with a marginal, not functionally compromising increase in cell density for most of the lifespan of the cells. At some advanced stage, variable in RBCs from different subjects, sodium pump weakness and potassium gradient dissipation reach levels that can no longer prevent sustained net NaCl gains and RBC rehydration. This causes the densification trend to reverse and RBCs to swell, somehow signalling for terminal removal along the way (Kay, 1975; Beutler, 1986; Lutz and Bogdanova, 2013).

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مکانیسم طول عمر گلبول های قرمز خون انسان: نقش کلسیم، پمپ سدیم ، PIEZO1 و کانال های Gardos

On the Mechanism of Human Red Blood Cell Longevity: Roles of Calcium, the Sodium Pump, PIEZO1, and Gardos Channels

مدیریت پایدار منابع آب شهری با در نظر گرفتن تاثیرات زیست محیطی چرخه زندگی استفاده از آب در شرایط غیر قطعی

Sustainable urban water resources management considering life-cycle environmental impacts of water utilization under uncertainty

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مدیریت پایدار منابع آب شهری با توجه به اثر زیست محیطی سیکل زندگی با آب در شرایط غیر قطعی

Sustainable urban water resources management considering life-cycle environmental impacts of water utilization under uncertainty

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

بهینه ‌سازی دوام و عمر مفید بتن حاوی متاکائولین با استفاده از تحلیل آماری

Optimizing the durability and service life of self-consolidating concrete containing metakaolin using statistical analysis

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کاربرد آنالیز آماری در بهینه ‌سازی دوام و عمر مفید بتن دارای متاکائولین

Optimizing the durability and service life of self-consolidating concrete containing metakaolin using statistical analysis

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.