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无核红细胞和有核红细胞相比真的有优势吗?(讲解,非论文搬运)

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之前我发过一篇帖子哺乳动物的无核红细胞血红蛋白含量实际上与鸟类的有核红细胞相同搬运了一篇论文的内容(机翻),因为翻译器翻译的有问题,导致很多人看不懂,包括我自己也理解错了这篇论文想要表达的意思。最近我换了一个翻译器翻译出来的内容舒服多了,而且我自己也翻译了一下原文部分内容比较了一下之前机翻翻译出来的,我这才明白过去那个翻译器翻译出来的东西误导了我,因此我这次打算讲解一下这篇论文真正想表达的观点



IP属地:安徽来自Android客户端1楼2025-01-31 17:14回复
    废话不多说,我先上原文的链接,待会我再讲解:https://doi.org/10.1152/ajpregu.00276.2020原文的补充资料:https://doi.org/10.6084/m9.figshare.13028228


    IP属地:安徽来自Android客户端2楼2025-01-31 17:15
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      2026-04-11 19:38:35
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      在过去,人们普遍有一种思想—————哺乳动物的无核红细胞相比有核红细胞有着更大的效率,即:1.对于红细胞细胞器和细胞核的挤出能够容纳更多的血红蛋白。2.哺乳动物红细胞中细胞器的挤压使细胞体积最小化,从而增加了表面积与体积的比率,促进了气体交换效率的提高,并允许红细胞穿过小毛细血管
      3.线粒体和内质网的挤出可以减少红细胞的氧化损伤


      IP属地:安徽来自Android客户端3楼2025-01-31 17:21
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        这些说法看似有道理,其实并无实际的论文研究依据,误导了大量的研究人员和普通人。这篇论文的作者从先前的两项研究中获得了鸟类和哺乳动物的血液参数数据(鸟类血液参数数据覆盖了23个目,总共有181种鸟类;哺乳动物血液参数数据覆盖了20个目总共有194种)使用小二乘法(OLS)和系统发育广义最小二乘法(PGLS)检测了鸟类和哺乳动物血红蛋白浓度的差异。以类别(鸟纲和哺乳钢)作为血红蛋白浓度(MCHC)的预测因子,以体重和平均血细胞体积(MCV)作为协变量制作了下图
        结果表明鸟类和哺乳动物的平均血红蛋白浓度并未明显差异(A图和B图)
        因此,哺乳动物成熟的红细胞会排出细胞器和细胞核并不是为了容纳更多的血红蛋白,“无核红细胞相比有核红细胞拥有更多的血红蛋白”是错误的观点。


        IP属地:安徽来自Android客户端4楼2025-01-31 18:27
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          对于“哺乳动物红细胞中细胞器的挤出使细胞体积最小化,从而增加了表面积与体积的比率,促进了气体交换效率的提高,并允许红细胞穿过小毛细血管”这其中的“细胞器的挤出能使细胞体积最小化”一观点,这并不是毫无根据,因为大部分拥有有核红细胞的动物的红细胞体积都要大于哺乳动物的无核红细胞,然而这只是基于这种普遍情况的推断。
          虽然少数研究直接比较了鸟类和哺乳动物的红细胞大小,但所有这些研究都采用了传统的统计方法,没有考虑系统发育,因此这一观点可信度不高。
          这篇论文作者采用小二乘法和系统发育广义最小二乘法比较了鸟类和哺乳动物的红细胞体积,并以体重为协变量。与之前的过去的研究结果类似,小二乘法显示鸟类的平均红细胞体积高于哺乳动物(F1371=561.799,P<0.01),然而,当他根据系统发育进行校正后,鸟类和哺乳动物的平均红细胞大小的显著差异就消失了(F1371=0.390,P= 0.532)(下图中的图C和图D)
          这表明鸟类的红细胞确实比哺乳动物大,但这种差异很大程度上是由于系统发育造成的
          那么,既然一般而言鸟类红细胞确实比哺乳动物大,那是否意味着哺乳动物红细胞气体交换及其气体扩散速度强于拥有更大红细胞的鸟类?🙅不,鸟类红细胞表现出一系列形态和生理适应性,可实现较高的气体交换效率。1.与哺乳动物的运动肌相比,鸟类的飞行肌中毛细血管表面积与肌纤维表面积的比率更高。同样,与哺乳动物相比,鸟类的心脏和大脑的毛细血管密度也更高。除此以外,与哺乳动物相比鸟类的血气屏障也更薄且更均匀,这反过来可能导致更快的 O2吸收和卸载。因此,尽管鸟类的红细胞较大,但其在各种组织中的 O2扩散动力学可能高于哺乳动物。尽管哺乳动物可能进化出较小的红细胞来最大限度地提高 O 2 的吸收和卸载动力学,但鸟类进化出了不同的机制来实现相同的进化结果。
          “小红细胞更容易穿过小毛细血管”这一观点也是有问题的,因为在一些论文中,鸟类有核红细胞表现出了更容易形变的特性(如Snyder GK, Sheafor BA.红细胞:脊椎动物循环系统进化的核心。AmZool39:189–198,1999年。doi:10.1093/icb/39.2.189)
          综上所述,这一说法无法解释鸟类为何以及如何在红细胞中保留细胞器,同时保持有效的 O 2吸收和卸载动力学和在小毛细血管有效移动的特性


          IP属地:安徽来自Android客户端7楼2025-01-31 20:46
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            为什么鸟类红细胞有细胞器血红蛋白浓度却和哺乳动物差不多?这可能对应着两种策略——————————哺乳动物:通过移除细胞器和细胞核容纳更多血红蛋白;
            鸟类:1.通过将血红蛋白移进细胞核内(是的,你没听错鸟类的红细胞细胞核中有血红蛋白 [1])细胞核不再是挤占红细胞空间的“无用物”,反而能参与氧气携带运输的过程
            2.表达具有不同等电点的多种血红蛋白亚型也可能是增加 血红蛋白浓度 的一种机制,鸟类同时表达 Hb 亚型 A 和 D,但大多数哺乳动物只表达 Hb 亚型A [2]不得不说两个祖先在两亿多年前就分开的物种通过两种完全不同的方案达到高血红蛋白浓度真是奇妙
            引用:[1]引用自:Scalf CS、Chariker JH、Rouchka EC、Ashley NT。斑胸草雀(Taeniopygia guttata)对细菌脂多糖的免疫反应的转录组分析。BMCGenomics20:647,2019 年。doi:10.1186s12864-019-6016-3与Zentgraf H, Falk H, Franke WW .母鸡红细胞的核膜和质膜:IV。核膜附着 DNA 的表征。细胞生物学11: 10–29, 1975 .
            [2](引用自:Weber RE、Kinne RKH、Kinne-Saffran E、Beyenbach KW。多种血红蛋白的功能意义和结构基础(特别指变温脊椎动物)。《动物营养和运输过程。蒸腾、呼吸和排泄:比较和环境方面》,由 Truchot JP、Lahlou B 编辑。瑞士巴塞尔:Karger,1990 年。第 58-75 页 与 Opazo JC、Hoffmann FG、Natarajan C、Witt CCBerenbrink M、Storz JF。鸟类珠蛋白基因家族的基因周转和血红蛋白异构体表达的进化变化。Mol Biol Evol 32:871–887,2015年。 )


            IP属地:安徽来自Android客户端9楼2025-01-31 21:18
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              最后一种说法“线粒体和内质网的挤压可减少氧化损伤”,这同样也是有问题的。氧化损伤是指线粒体、内质网(ER)和其他细胞器可在细胞中产生大量活性氧(ROS),这种自由基会对细胞结构造成严重的损伤。这也是为什么有人认为让细胞丢弃细胞器能够从根本上解决这个问题。然而事实上,即使成熟哺乳动物红细胞及无核的状态也会产生大量的自由基,除此以外现有数据表明,尽管鸟类的红细胞中保留了功能性线粒体和细核,但其血液氧化损伤水平与哺乳动物相比较低


              IP属地:安徽来自Android客户端10楼2025-01-31 21:38
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                那么,有核红细胞相比无核红细胞有什么优势?(又或是“为什么鸟类要保留有核红细胞?”)
                1.有核红细胞对免疫功能有巨大作用。有报道称不同生物的有核红细胞中存在一系列与免疫功能相关的生物学过程,如吞噬作用、抗原呈递和白细胞介素样产生。这些观察结果,加上对鸟类红细胞转录组和抗病毒功能的研究,表明有核红细胞可能在鸟类的免疫功能(涉及大量蛋白质合成)中发挥重要作用
                2.有核红细胞比无核红细胞似乎有更强的免疫能力(看下图)
                3.有核红细胞保留细胞器,能够从头合成或者修复血红蛋白。学过高中生物的人都知道,蛋白质的来源于三种细胞器有直接关系——————核糖体、内质网(粗面内质网)、高尔基体。我来给吧友们复习一下,核糖体是细胞中生产蛋白质的地方,核糖体生产的物质会转到内质网上,内质网相当于是细胞中蛋白质的“加工和生产车间”,内质网生产的东西会转到高尔基体上,高尔基体这会对来自内质网的物质进行分类包装成为真正的蛋白质,然后再通过囊泡进行运输到细胞需要的地方。这下你就明白了吧,血红蛋白既然属于蛋白质的一种,通过核糖体内质膜以及高尔基体的互相配合就能够从头生产血红蛋白,如果蛋白质受损伤了,也可以通过他们来修复它
                4.有核红细胞能够更好的管理细胞体内的离子。内质网还在细胞内钙离子的管理中发挥重要作用,钙离子是细胞内的第二信使。内质网利用肌内质网Ca2+ ATPase泵来控制Ca2+的瞬时释放和再摄取。先前的研究表明,蜥蜴有核红细胞中的肌内质网Ca2+-ATPase有PDF 调节细胞内钙池。肌内帮助中网Ca2+-ATPase吸收Ca 2+导致细胞内Ca 2+水平升高,这还可引发红细胞囊泡形成,即红细胞失去膜表面和血红蛋白含量,导致表面体积比降低红细胞囊泡形成被认为是一种保护细胞不被从循环中清除的生理过程(70)。此外,红细胞的一些毒素代谢和解毒功能可归因于内质网及其相关酶
                5.有核红细胞能够更好的调节血氧亲和力。学过高中生物的也知道线粒体有氧呼吸的时候为放能反应,这便会产成大量的腺苷三磷酸(ATP)。有机磷酸盐,例如 2,3-二磷酸甘油酸 (DPG) 和 ATP,可作为红细胞中的变构效应物 。磷酸盐结合通过使构象平衡向低亲和力 T 状态转移,从而降低血氧亲和力;四级结构的这种变构转变促进了 O2卸载到细胞组织中的效率在哺乳动物中,血氧亲和力主要受 DPG 调节,在一定程度上也受 ATP 和通过无氧糖酵解产生的代谢物的调节 ,依赖糖酵解产生的 ATP 的潜在缺点是,糖酵解通常会促进红细胞的酸性,而细胞 pH 值的下降又会降低血氧亲和力(这一来一回,相当于白跑一趟了)尽管肌醇五磷酸是鸟类血氧亲和力的主要调节剂,但鸟类红细胞也可能通过调节红细胞中线粒体产生的其他核苷酸三磷酸盐(如 ATP 和 GTP)的浓度来应对环境缺氧,从而调整和微调血氧亲和力,增强 O2的吸收和/或卸载亲和力的优势


                IP属地:安徽来自Android客户端16楼2025-01-31 22:41
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