赤血球形成

赤血球形成とは

赤血球形成（エリスロポエシス）は、血液中の酸素を全身の組織に供給する重要な役割を担う赤血球が体内で作り出される一連の複雑なプロセスです。これは、骨髄にある多能性造血幹細胞（血球芽細胞とも呼ばれます）が、さまざまな段階を経て最終的に機能を持つ成熟した赤血球へと変化していく過程を指します。

赤血球が生まれる場所

赤血球が作られる場所は、成長段階によって変化します。初期の胎児期には、まず卵黄嚢の中胚葉細胞で始まります。その後、胎齢が進むにつれて肝臓へとその機能が移り、生後7ヶ月頃からは骨髄が主要な製造場所となります。出生後の鳥類や哺乳類（ヒトを含む）では、基本的に骨の内部にある赤色骨髄で赤血球が継続的に生産されます。

ヒトの場合、特に若い時期（5歳頃まで）は、体内のほとんどすべての骨の骨髄で活発に赤血球が作られます。しかし、成長に伴い、造血機能を持つ骨は限定されていきます。例えば、脛骨や大腿骨は25歳頃までにその役割を終え、主に椎骨、胸骨、骨盤、肋骨、頭蓋骨といった一部の骨が一生を通じて赤血球を供給し続けます。20歳頃までは長骨を含むほぼ全ての骨の赤色骨髄で生産されますが、それ以降は椎骨や肋骨などの膜性骨が中心となり、長骨の骨幹部は脂肪が沈着して黄色骨髄となり、造血能力を失います。

通常、赤血球形成は骨髄で行われますが、特定の疾患がある場合や、一部の動物では、骨髄以外の脾臓や肝臓で赤血球が作られることがあります。これは「髄外造血」と呼ばれます。また、身体活動が活発になると、赤血球の需要が増加し、赤血球形成も促進されることが知られています。

赤血球の成熟過程

赤血球の成熟は、骨髄内で細胞が段階的に変化していく過程です。多能性造血幹細胞から始まり、以下のような分化段階を経て成熟赤血球となります。

1. 血球芽細胞（多能性造血幹細胞）
2. 骨髄系前駆細胞
3. 単能性幹細胞
4. 前正赤芽球（前赤芽球、原始赤芽球とも）
5. 好塩基性/初期正染性赤芽球（赤芽球とも）
6. 多染性/中期正染性赤芽球
7. 正染性/後期正染性赤芽球（この段階で核を放出）
8. 網赤血球
9. 成熟赤血球（エリスロサイト）

これらの段階は、細胞の形態や内部構造、染色性などの変化によって識別されます。特に、成熟が進むにつれて細胞全体のサイズが小さくなり、細胞質に対する核の比率が変化します。核は直径が小さくなり、最終的には細胞外へ排出されます。細胞質の色も、初期段階の青色から、ヘモグロビンが増加するにつれてピンクがかった赤色へと変化していきます。

核を排出したばかりの細胞は網赤血球と呼ばれ、まだわずかにヘモグロビンを合成する能力を持っています。網赤血球は骨髄から血液中へ放出され、約1～2日かけて完全に成熟した赤血球となります。健康な人の血液中には、新しく作られた証として約1%の網赤血球が含まれています。

この成熟過程を円滑に進めるためには、ビタミンB12（コバラミン）やビタミンB9（葉酸）といった栄養素が不可欠です。これらのいずれかが不足すると、赤血球が正常に成熟できなくなり、結果として血液中の網赤血球数が異常に少なくなる網状赤血球減少症などの問題が生じます。

赤血球形成の調節メカニズム

赤血球の数は、体内の酸素供給を適切に維持するために厳密に調節されています。その中心的な役割を果たすのが、主に腎臓で産生されるホルモン、エリスロポエチンです。

血液中の酸素濃度が低下すると、腎臓がそれを感知し、エリスロポエチンの分泌を促進します。エリスロポエチンは骨髄に作用し、赤血球前駆細胞の増殖と分化を刺激することで、赤血球の生産を活発化させます。また、循環している赤血球にエリスロポエチンが結合することで、遊離しているエリスロポエチンの量が調整されます。赤血球数が少ないときは結合するエリスロポエチンが減るため、遊離量が増加し、骨髄での生産がさらに促されるというフィードバック機構も働いています。

近年では、ヘモグロビン合成に必要な鉄の代謝に関わるペプチドホルモン、ヘプシジンも赤血球形成に影響を与えることが分かっています。肝臓で産生されるヘプシジンは、消化管からの鉄の吸収や、貯蔵された鉄が血液中に放出されるのを制御します。赤血球がヘモグロビンを作るためには、骨髄のマクロファージから鉄が供給される必要があるため、ヘプシジンによる鉄の調節は赤血球形成に間接的に関与します。

さらに、2014年には、エリスロポエチンに応答して赤芽球から産生されるエリスロフェロンというホルモンが発見されました。エリスロフェロンはヘプシジンの分泌を抑制する働きがあり、これによりエリスロポエチンによる赤血球形成の促進と、それに伴って増加する鉄の需要を結びつけていると考えられています。

これらのホルモンや、エリスロポエチン受容体、JAK2といった細胞内シグナル伝達分子の機能が障害されると、赤血球形成に異常が生じます。例えば、サイトカインシグナル伝達を抑制するタンパク質が減少・欠如すると、赤血球が過剰に生産される巨人症を引き起こす可能性も示唆されています（マウスモデルでの研究より）。

ストレス赤血球形成

通常の穏やかな赤血球形成とは別に、急性貧血などによって体に強いストレスがかかった際には、より迅速に赤血球を供給するための特別な経路が活性化されることがあります。これはストレス赤血球形成と呼ばれ、ラットを用いた研究では、肝臓でBMP4に依存した経路を通じて起こることが報告されています。

このように、赤血球形成は場所や段階、そして複雑な調節機構によって成り立っており、私たちの体が生きていく上で欠かせない根幹的な機能の一つです。

もう一度検索