Osmotische erytrocytenresistentie

De osmotische resistentie tegen rode bloedcellen is een maatstaf voor hoe sterk de membranen rond de erytrocyten bestand zijn tegen een osmotische drukgradiënt. Op de semipermeabele membranen van de erytrocyten ontstaat een osmotische partiële druk wanneer deze omgeven wordt door een zoutoplossing die onder de eigen (fysiologische) zoutconcentratie van 0,9 procent ligt. De rode bloedcellen nemen water op door osmose, zwellen, en degenen die het meest waarschijnlijk barsten hebben de laagste osmotische erytrocytenresistentie.

Wat is osmotische erytrocytenresistentie?

Waterige oplossingen met verschillende concentraties van de opgeloste stoffen ontwikkelen een osmotische drukgradiënt wanneer ze van elkaar worden gescheiden door een semi-permeabel membraan. Stoffen uit de oplossing met de hogere concentratie hebben de neiging om in de oplossing met de lagere concentratie te migreren om de concentratiegradiënt te compenseren. Als het doorlaatbare membraan voor de veelal grotere stofmoleculen, bijvoorbeeld NaCl (keukenzout), moeilijk te passeren is, gaan de kleine watermoleculen (H2O) van de zwakke naar de sterkere oplossing.

In het geval van erytrocyten, die ook zijn omgeven door een semipermeabel membraan, treedt hetzelfde effect op via osmose. Als erytrocyten, de rode bloedcellen, worden omgeven door een zoutoplossing waarvan de concentratie lager is dan die van hun eigen cytoplasma van ongeveer 9 procent (hypotone oplossing), treedt een osmotische partiële drukgradiënt op. Dit betekent dat water uit de omringende oplossing via osmose de erytrocyten binnendringt, aangezien de zoutmoleculen slechts met grote moeite het semipermeabele membraan naar buiten kunnen passeren.

De erytrocyten zwellen door het binnendringen van water tot het punt van barsten, een proces dat bekend staat als hemolyse. De snelheid waarmee de erytrocyten uitzetten en barsten wanneer ze worden omgeven door een zoutoplossing met een bepaalde concentratie, is een maat voor hun osmotische erytrocytenresistentie. Hoe korter de tijd die nodig is om te barsten, hoe lager de osmotische weerstand.

Functie en taak

Osmotisch gereguleerde uitwisseling van stoffen tussen de erytrocyten en het omringende bloedplasma speelt een van de hoofdrollen bij de uitwisseling van kooldioxide voor zuurstof en zuurstof voor kooldioxide in de haarvaten.

De aard van het semipermeabele membraan dat de erytrocyten omgeeft, is van bijzonder belang. Een verandering in de samenstelling van het membraan beïnvloedt de osmotische uitwisseling van stoffen en de functionaliteit van de rode bloedcellen. Een verandering in de samenstelling van het celmembraan kan leiden tot een afname of toename van de permeabiliteit van het membraan. Beide verschijnselen kunnen een nadelige invloed hebben op de functionaliteit van de erytrocyten.

Indirect bewijs van de aard van de membranen en de osmosecapaciteit van de erytrocyten wordt geleverd door hun osmotische weerstand, die met speciale methoden kan worden gemeten. Zo worden ongeveer twintig reageerbuizen bereid met zoutoplossing in oplopende concentraties tot een isotone concentratie van 0,9 procent. Een paar druppels bloed worden in elk reageerbuisje gedruppeld en laten staan. Na 24 uur geeft een lichte rode verkleuring van de oplossing de concentratie aan waarin de eerste oplossing van de rode bloedplaatjes plaatsvond.

In de reageerbuisjes met de minder geconcentreerde zoutoplossingen wordt de rode kleur sterker doordat een groter deel van de erytrocyten is gebarsten en het ontsnappende hemoglobine is vermengd met de zoutoplossing. Het reageerbuisje waarin zich geen sediment van erytrocyten heeft gevormd, komt overeen met die met de concentratie waaronder alle erytrocyten zijn gelyseerd.

De referentiewaarden voor erytrocytlysis die binnen 24 uur begint, zijn een zoutconcentratie van 0,46 tot 0,42 procent. De waarden voor een volledige lysis van de erytrocyten na 24 uur liggen in het bereik van 0,34 tot 0,30 procent bij gezonde mensen.

Bij hemolytische anemie en de zogenaamde sferoïde celanemie speelt de bepaling van de pathologisch verminderde osmotische erytrocytenresistentie een belangrijke rol als diagnostisch hulpmiddel. Voor de diagnose van andere hemolytische ziekten, zoals de erfelijke ziekten thalassemie, sikkelcelanemie en andere waarbij de osmotische erytrocytenresistentie wordt verhoogd, speelt de bepaling van de resistentie een minder belangrijke rol, aangezien voor deze specifieke ziektebeelden betere diagnostische opties beschikbaar zijn.

Ziekten en aandoeningen

Een van de meest bekende ziekten die verband houden met een toename van de osmotische erytrocytenresistentie is thalassemie. Het is een erfelijke ziekte die in veel varianten voorkomt met een licht en ernstig beloop en is gebaseerd op genetische veranderingen. De meest voorkomende variant is bèta-thalassemie. Interessant is dat de oorzakelijke genetische defecten vooral veel voorkomen in Zuid-Europa, de Arabische landen en Sub-Sahara Afrika, de klassieke malaria-regio's. Vermoedelijk omdat thalassemie patiënten voordelen biedt bij het overwinnen van malaria.

Thalassemie verkort de levensduur van de rode bloedcellen, waardoor het lichaam een ​​verhoogde productiesnelheid heeft om dit te compenseren, wat bij malaria levensreddend kan zijn door de versnelde aanvoer van nieuw geproduceerde erytrocyten. Het lage overlevingsvoordeel dat mensen met thalassemie hebben ten opzichte van bepaalde vormen van malaria, heeft de genetische defecten in de malariagebieden vanuit populatie-genetisch oogpunt begunstigd en geleid tot een lichte genetische afwijking.

Sikkelcelanemie is een andere erfelijke ziekte die gepaard gaat met verhoogde osmotische resistentie tegen rode bloedcellen. Het wordt veroorzaakt door genetische defecten die leiden tot defecte hemoglobine, het zogenaamde sikkelcelhemoglobine, dat vanwege de vezels die het bevat, leidt tot klonters en blokkades in de aderen.

Anemieën veroorzaakt door ijzertekort leiden ook tot een toename van de osmotische resistentie tegen rode bloedcellen. Ze kunnen worden veroorzaakt door overmatig bloedverlies als gevolg van een blessure, door een bloedvormingsstoornis of door overmatige afbraak van de rode bloedcellen.

De zogenaamde sferische celanemie is ook erfelijk en manifesteert zich als een afname van de osmotische erytrocytenresistentie, aangezien de normaal afgeplatte en concave erytrocyten een bolvorm aannemen door een verkeerd gevormd cytoskelet en al in de milt worden beschadigd richting hemolyse.