Krev je červená díky přítomnosti několika milionů červených krvinek v každém mililitru. (Řecký název erytrocyt znamená doslova „červená buňka“.) Každá červená krvinka v těle vzniká, zraje, pracuje, a nakonec umírá. Má pro svůj životní cyklus vyměřeno asi 120 dní a po celou dobu své existence si vede jako překvapivě skromný a poctivý pracovník. Čtvrt roku se nezastaví, a ještě vydrží nepřetržitě pracovat na kyslíkový dluh. Proč může lidská červená krvinka roznášet kyslík do celého těla, ale sama se bez něj musí obejít?
Vznik červené krvinky
Červené krvinky se začínají vytvářet už v lidském embryu. Od třetího týdne po početí vznikají krevní ostrůvky ve stěnách žloutkového váčku, a když se u plodu vyvinou orgány, přesune se výroba krve do jater, sleziny a do kostní dřeně. Od narození až do konce života se všechny krvinky tvoří pouze v kostní dřeni. (Lidská kostní dřeň vypadá podobně jako morek ve velkých zvířecích kostech, jaké kupujeme u řezníka na polévku.)
Zrání
Každá červená krvinka projde v kostní dřeni několikadenním vývojem. Na začátku vývojové řady je společná kmenová buňka, ze které jinou cestou vznikají také bílé krvinky a krevní destičky. Během zrání se červená krvinka nejen výrazně zmenší, ale navíc úplně změní svůj tvar i barvu. Dokonce ztratí i své buněčné jádro, takže ve výsledku z ní zůstane pouze miniaturní váček, napěchovaný červeným krevním barvivem (hemoglobinem). Tím se stává z červené krvinky dosti zvláštní buňka: velmi jednoduchá, ale vysoce specializovaná. Svým vývojem získala jedinečnou schopnost vázat v sobě kyslík a oxid uhličitý
Práce
Hlavní pracovní náplní červené krvinky je přeprava dýchacích plynů. Pracovní způsobilost zajišťuje právě hemoglobin, kterým je červená krvinka naplněná.
Nádech
Když krev prochází plícemi, skrze tenké stěny plicních sklípků se červené krvinky nasytí kyslíkem z nadechnutého vzduchu. Krevní barvivo hemoglobin získá jasně červenou barvu. Krevní proud krvinky cestou tepen roznese do všech tělesných tkání. Tepny se postupně větví na čím dál tenší větve a větvičky, až se nakonec musí jednotlivé krvinky, v řadě jedna za druhou, prodírat skrze ty nejtitěrnější vlásečnice. V ten moment předávají kyslík ostatním buňkám ve tkáních.
Výdech
Červené krvinky zároveň od tkáňových buněk přebírají nový náklad, kterým je oxid uhličitý, jakožto konečný produkt buněčného metabolismu. Toho se tedy tkáň potřebuje zbavit. Barva krve se ztrátou kyslíku změní na temně červenou žilní krev, a jako na dálnici se krvinky zařadí do jednosměrného zpátečního pruhu, do systému žil. Vrací se do plic pro nový náklad kyslíku. Oxid uhličitý se naopak z červených krvinek během průchodu plícemi zase uvolní a přestoupí do vzduchu, který vydechneme.
Červená krvinka je velmi jednoduchá buňka s úzce specializovanou pracovní náplní, což je doprava dýchacích plynů mezi plícemi a ostatními tkáněmi.
Zánik
Opotřebované nebo poškozené erytrocyty se zachytí v orgánu, který je uložen v levé horní části břicha – ve slezině. Slezina zafunguje jako jemný filtr, kterému se rámci krevního oběhu žádná krev nemůže vyhnout. Zde jsou umírající krvinky pohlceny speciálními, stále hladovými buňkami (příbuznými bílých krvinek), tzv. makrofágy. Procesu pohlcení se říká fagocytóza.
... a ještě recyklace železa!
Červené krevní barvivo hemoglobin obsahuje cenný kovový prvek – železo. Poté, co makrofág celou červenou krvinku i s hemoglobinem pohltil a rozložil, vyplivne atomy železa zase ven. Převezmou je specializované transportní bílkoviny a část železa dopraví zpátky do kostní dřeně. Použije se k výrobě nového hemoglobinu ve zrajících buňkách, v příštích červených krvinkách.
Ani jádro, ani mitochondrie?
Buněčné jádro v sobě za běžných okolností uchovává genetický materiál (chromozomy s DNA). Je v něm uložen dědičný návod pro dělení buněk i pro výrobu nových bílkovin. Jelikož se červené krvinky nedělí, ani neprodukují žádné bílkoviny, mohou se při své práci bez jádra docela dobře obejít. Červená krvinka tedy nemá žádné buněčné jádro a nemá ani nitrobuněčné orgány (organely), které jsou jinak pro syntézu bílkovin nutné.
Jak je ale možné, že červená krvinka nepotřebuje vůbec žádné organely? Ačkoliv je to buňka extrémně jednoduchá, přesto potřebuje vyrábět energii pro fungování hemoglobinu a na děje, které probíhají na její buněčné membráně. Pokud ale obsahuje pouze krevní barvivo a nic jiného, jak může pro sebe zpracovávat živiny, jak může ona sama „dýchat“?
Za prvé, erytrocyt je pracant, kterému stačí k životu ta nejprostší dieta – čistá glukóza. Za druhé je to pracovník velmi poctivý, a ze svého nákladu kyslíku sám pro sebe neukradne ani atom. Takže svou glukózu „spaluje“ bez kyslíku speciálním, tzv. anaerobním způsobem.
Stejným způsobem se odehrává metabolismus při anaerobním cvičení, když svaly pracují tzv. „na kyslíkový dluh“. Sprinter má například v úmyslu uběhnout 100 metrů. Jeho extrémně namáhané svaly záhy po startu spotřebují veškerý kyslík. Běžce teď čeká 10-15 sekund, kdy v žádném případě nestihne dýchat tak rychle, aby se do svalů dopravilo krví dost nového kyslíku. Protože ale vysoká spotřeba energie trvá, spalování živin musí pokračovat. Metabolismus ve svalech se přepne z aerobního režimu na režim anaerobní.
Člověk rozdíl mezi aerobní a anaerobní prací svalů nepozná, avšak bolestivě pocítí výsledný metabolický produkt anaerobního spalování, kyselinu mléčnou (laktát). Sval je takového výkonu schopen jen po omezenou dobu. Trénovaný sprinter se v cíli mohutně vydýchává, netrénovaná osoba bývá po pokusu o anaerobní výkon (doběhnutí autobusu) blízko kolapsu. Proto se svaly vyživují v běžném režimu raději za přítomnosti kyslíku. Tento aerobní metabolický děj se odehrává v jedné z organel uvnitř buňky, v aparátku zvaném mitochondrie. Lidský erytrocyt ovšem zpracovává glukózu pouze anaerobně, a tak mitochondrie k ničemu nepotřebuje.
Lidský erytrocyt je úsporně vybaven, aby maximálně plnil svou důležitou funkci v těle (doprava dýchacích plynů). Proto obsahuje jen to, co je pro jeho fungování opravdu nezbytné, což je pouze hemoglobin.
Výsledek evoluce: skromný a poctivý pracant
Zatímco červené krvinky ryb, plazů a ptáků buněčné jádro (a většinou i nějakou tu mitochondrii) pořád mají, u savců byla tato běžná výbava každé buňky evolucí „optimalizována“, jinak řečeno beze zbytku odstraněna. Ušetřením atomů kyslíku, které by krvinka spotřebovala pro vlastní buněčný metabolismus, se její práce stala maximálně efektivní.
A na závěr malý kvíz: Víte, proč lidskou červenou krvinku nenapadají viry?
- Protože lidské erytrocyty nemají receptor pro virus
- Protože lidské erytrocyty mají protilátky proti virům
- Protože lidské erytrocyty nemají jádro ani jiné organely
Nápověda: Virus napadá rostlinné, zvířecí i lidské buňky proto, aby se v nich replikoval, tedy pomnožil. Samotný virus je jen kousek genetického materiálu zabalený do slupky, takže mu chybí i nutná výbava pro vlastní replikaci. Proto musí paraziticky využít organely živých buněk...
