Erythrozyten mit Kernen

Fri 2014-08-01

Bei der histologischen Betrachtung der Plazenta kann man mit ein wenig Glück etwas Besonderes beobachten: In den Kapillaren der Plazentazotten (also auf der kindlichen Seite) finden sich rote Blutkörperchen, die noch einen Zellkern enthalten.

Mikrofoto von Plazentagewebe, in einer Kapillare sind zwei kernhaltige Erythrozyten zu sehen.

Abbildung 1: Plazenta mit kernhaltigen Erythrozyten (HE, 400 fach).

Foto aus dem Kurskasten des Histologiekurses an der HHU.

Bild (c) Ludger Sandig, Lizenz cc-by-sa.

Schematische Darstellung des obigen Bildes.

Abbildung 2: Das gleiche Bild wie oben, schematisiert.

Auf der linken Seite befindet sich der mit maternalem Blut gefüllte intervillöse Raum. Er wird vom extraembryonalen Mesenchym der Plazentazotte durch den Synzytiotrophoblasten und den Trophoblasten abgegrenzt.

Im Mesenchym der Zotte findet sich eine Kapillare mit zwei Erythrozyten. Diese enthalten im Unterschied zu den Erythrozyten eines Erwachsenen noch Zellkerne.

Bild (c) Ludger Sandig Lizenz cc-by-sa.

Dies kann man im Sinne des biogenetischen Grundregel von Ernst Haeckel deuten: »Die Ontogenese ist eine Rekapitulation der Phylogenese«.

Denn: Die Erythrozyten von »niederen« Wirbeltieren wie Fischen, Amphibien, Reptilien und Vögeln enthalten sehr wohl noch Zellkerne.

Kernhaltige Erythrozyten eines Froschs.

Abbildung 3: Rote Blutkörperchen eines Froschs (600-fach)

Die Erythrozyten von Amphibien enthalten Kerne. Vergleiche auch das eiförmige Aussehen der Zellen mit denen in Abbildung 1.

Bild (c) John Alan Elson, Quelle: [1]

Entsprechend finden sich in einem genügend frühen Entwicklungsstadium auch in menschlichen Embryonen noch zirkulierende rote Blutkörperchen mit Kern. Diese kann man somit also auch in der Plazenta finden.

Beim Erwachsenen hingegen verlieren Erythrozyten im Laufe ihrer Differenzierung den Zellkern noch im Knochenmark (im Schritt vom Normoblast zum Retikulozyt). Im Kreislauf sind sie kernlos.

Bleibt die Frage: Warum verlieren die Erythrozyten der Säugetiere überhaupt ihren Kern?

Der Grund liegt vermutlich in einer Effizienzsteigerung: Die roten Blutkörperchen sollen möglichst viel Sauerstoff transportieren, also randvoll mit Hämoglobin gefüllt sein. Außerdem sollen sie ihre typische bikonkave Form annehmen, die die Diffusionseigenschaften verbessert. Darüber hinaus müssen sie noch enorm flexibel und biegsam sein, um durch die kleinen Gefäße der kapillären Austauschstrecke zu passen. Bei alledem würde ein großer, Volumen beanspruchender Zellkern nur hinderlich sein.

Diese Vorteile werden aber durch einen gravierenden Nachteil erkauft: Mit dem Verlust des Zellkerns verliert der Erythrozyt die DNA als Grundlage der Proteinbiosynthese. Die Zelle muss dann für den Rest ihrer Lebensdauer mit der Proteinausstattung zurechtkommen, die sie zum Zeitpunkt des Kernverlustes hatte.

Das ist nun gerade für eine Sauerstoff transportierende Zelle äußerst ungünstig, da hier eine hohe Belastung durch ROS (reaktive Sauerstoffspezies) herrscht [2]. Dieser oxidative Stress würde in kürzester Zeit Zellmembran und Proteine schädigen, die ja nicht mehr ersetzt werden können. Daher wird die oxidative Belastung durch einen ausgeklügelten Apparat an antioxdiativen Mechanismen (Katalase, Superoxid-Dismutase, Glutathion) einigermaßen in Schach gehalten.

Nichtsdestotrotz ist die Lebensdauer eines Erythrozyten auf im Mittel 120 Tage begrenzt.

[1]https://en.wikipedia.org/wiki/File:320frogblood600x2.jpg
[2]http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1934567/
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