خلية دم حمراء

خلايا الدم الحمراءأوكريات الدم الحمراء(تُسمى في البشر والحيوانات التي لا تمتلك فيها خلايا الدم الحمراء أنويةً) هي نوع من أنواع خلايا الدم، وهي الأكثر تعدادًا فيه. تشكل هذه الخلايا الوسيلة الرئيسيةللفقارياتلتوصيلالأكسجين(O2) إلىأنسجةالجسم بواسطة الجريان الدموي فيالجهاز الدوراني.تأخذ كريات الدم الحمراء الأكسجين فيالرئتين، أوخياشيم الأسماك، وتحرره في الأنسجة عند مرورها في الشعيرات الدموية.
يكونسيتوبلازمالكريات الحمراء غنيًابالهيموغلوبين، وهو جزيء حيوي يحتوي علىالحديدالذي يربطالأكسجينوهو المسؤول عن اللون الأحمر للخلايا والدم.يتكونغشاء الخليةمنبروتيناتوليبيدات، ويوفر هذا الهيكل خصائص أساسية لوظيفةالخليةالفيزيولوجية مثلقابلية تغيير الشكلوالهشاشةفي أثناء عبور الجهاز الدوراني وخاصة شبكةالشعيرات الدموية.
تكون خلايا الدم الحمراء الناضجة في البشر أقراصًا إهليلجية مقعرة الوجهين ومرنة.تفتقر الكريات الحمراءلنواة الخليةومعظمالعضيات، لكي تترك أقصى مساحةللهيموغلوبين«الخضاب»، إذ يمكن اعتبارها محافظ منالغشاء البلازميبداخلها الهيموغلوبين.يُنتج ما يقرب من 2.4 مليون كريات دموية جديدة في الثانية في البشر البالغين.تتطور الخلايا فينخاع العظموتدور لمدة حوالي 100-120 يوم في الجسم قبل أن يتم إعادة تدوير مكوناتها عن طريقالخلايا البلعمية الكبيرة.تستغرق كل دورة في جسم الإنسان قرابة 60 ثانية (دقيقة واحدة).تشكل كريات الدم الحمراء حوالي 84% من الخلايا الموجودة في جسم الإنسان وعددها بين 20 إلى 30 تريليون خلية دم حمراء.كما تشكل الكريات الحمراء ما يقرب نصف حجم الدم، إذ يقدرالهيماتوكريتعند الرجل البالغ (38-46%) والأنثى البالغة (35-44%).
يطلق علىكرية الدم الحمراء(بالإنجليزية:Erythrocyte)‏ (بالإنجليزية:Red blood corpuscle)‏ مسمياتٍ عديدة، منهاخلية دم حمراءأوخلية حمراء(بالإنجليزية:Red Blood Cell)‏،وتُعرف اختصارًاRBC. كما تُسمى أيضًاالهيماتيد(بالإنجليزية:Haematids)‏ أوالخلية الحمراوية(بالإنجليزية:Erythroid cell)‏. كلمة (Erythrocyte) مشتقةٌ مناليونانية(erythros تعني «حمراء» و kytos تعني «وعاء مجوف»، مع اللاحقة cyte- التي تعني «خلية»).
تقريبًا جميع الفقاريات، بما في ذلك جميعالثديياتوالبشر، تملك كريات دم حمراء. الفقاريات الوحيدة المعروفة بفقدانها لكريات الدم الحمراء هي أسماك التمساح الثلجية (الاسم العلمي:Channichthyidae)، وهي تعيش في ماء بارد غني بالأكسجين حيث ينتقلالأكسجينالمنحل بحرية في دمائها.على الرغم من أنها لا تستخدمالهيموغلوبين، إلا أنه يمكن العثور على بقايا مورثات الهيموغلوبين فيجينومها(مادتها الوراثية، وهي مجموع المورثات الموجودة في الكائن الحي).
تتكون كريات الدم الحمراء عند الفقاريات بشكل رئيسي منالهيموغلوبين، وهوبروتين فلزييحتوي على مجموعاتالهيمالتي ترتبط ذراتها الحديدية مؤقتاً بجزيئاتالأكسجين(O2) فيالرئتينأوالخياشيموتطلقها في جميع أنحاء الجسم، إذ يمكن للأكسجين أن ينتشر بسهولة من خلال غشاء كريات الدم الحمراء.يحمل الهيموغلوبين الموجود في كريات الدم الحمراء أيضاً بعضاً منثاني أكسيد الكربونالناتج عننواتج أيضالأنسجة، ومع ذلك، يتم نقل معظم ثاني أكسيد الكربون إلىالشعيرات الدموية الرئويةعلى شكلبيكربونات(HCO3) ذوابة فيبلازماالدم. يعملالميوغلوبين، وهو مركب مرتبط بالهيموغلوبين، على تخزين الأكسجين فيالخلايا العضلية.يعود لون كريات الدم الحمراء إلى مجموعة الهيم الموجودة فيالهيموغلوبين.أمابلازما الدمفتكون ذات لون شبيه بالقش،ولكن تغير كريات الدم الحمراء لونها تبعاً لحالة الهيموغلوبين: عند ارتباطها بالأكسجين فإن أوكسي هيموغلوبين الناتج يكون قرمزي اللون، أما عندما يتم إطلاق الأكسجين يكون لون ديوكسي هيموغلوبين الناتج بلون أحمر داكن (خمري).ومع ذلك، يمكن أن يبدو الدم مزرقاً عند رؤيته من خلال جدار الوعاء والجلد.يستفيدمقياس الأكسجة والنبضمن تغيير لون الهيموغلوبين لقياسإشباع الأكسجينفي الدم الشرياني مباشرة باستخدام تقنياتالقياس اللوني.يملك الهيموغلوبين ألفة عالية جداًلأول أكسيد الكربون، مُشكلاً كربوكسي هيموغلوبين ذو لون أحمر قاني جداً.في بعض الأحيان، يُقرأ إشباع الأكسجين 100% خطأً على مقياس الأكسجة والنبض عند المتسممين بأول أكسيد الكربون.
وجود البروتينات الحاملة للأكسجين داخل الخلايا المتخصصة (الكريات الحمراء) خطوة مهمة في تطور الفقاريات لأنها تجعل الدم أقل لزوجة، وتوفر تراكيز أعلى من الأكسجين، وانتشار أفضل للأكسجين من الدم إلى الأنسجة. يختلف حجم خلايا الدم الحمراء على نطاق واسع بين أنواع الفقاريات، يكون عَرض كريات الدم الحمراء أكبر من قطرالشعيرات الدمويةبحوالي 25٪، وقد تم افتراض أن هذا يحسن نقل الأكسجين من كريات الدم الحمراء إلى الأنسجة.
تأخذ كريات الدم الحمراء للثدييات شكل أقراص مقعرة الوجهين: مسطحة ومقعرة في المركز، مع مقطع عرضي يشبهالطارة، وحافة مستديرة للقرص. يسمح هذا الشكل بزيادة نسبة مساحة السطح إلى الحجم (SA/V) مما يسهل انتشار الغازات.ومع ذلك، يوجد بعض الاستثناءات المتعلقة بالشكل في رتبةمزدوجات الأصابع(ذوات الحوافربما في ذلك الماشية والغزلان)، والتي تملك مجموعة واسعة من أشكال كريات الدم الحمراء: الخلايا الصغيرة والبيضاوية للغاية فياللاماوالإبل(عائلةجمليات)، خلايا كروية صغيرة في غزلان الفأر (عائلةطرغولية)، وخلايا ذات أشكال مغزلية، سِنانية الشكل، هلالية، ومتعددة الأضلاع بشكل غير منتظم وغيرها من الأشكال الزاويّة في الغزلان الحمراء والوَبِّيت (عائلةالأيل). من الواضح أن أعضاء من هذه الرتبة قد طوروا نمطاً شكلياً مختلفاً عن الثدييات.
بشكل عام، تتميز كريات الدم الحمراء للثدييات بالمرونة وتغيير الشكل بشكل ملحوظ بسبب الضغط المطبق عليها أثناء مرورها في الشعيرات الدموية الصغيرة، وكذلك لزيادة سطحها من خلال افتراض شكل سيجارة، حيث تطلق حمولة الأوكسجين بكفاءة.
إن كريات الدم الحمراء في الثدييات فريدة من نوعها بين الفقاريات لأنها لا تحتوي على نوى عندما تنضج.تملك الكريات الحمراء نوى خلال المراحل المبكرة منتَكَوُّن الكريات الحمر، لكنها تتخلص منها أثناء تطورها عند الوصول إلى مرحلة النضج، مما يوفر مساحة أكبر للهيموغلوبين، تفقد كريات الدم الحمراء غير المنواة، والتي تدعىبالخلايا الشبكية، جميع العضيات الخلوية الأخرى مثلالميتوكندريا،جهاز كولجي،والشبكة الإندوبلازمية.
يعملالطحالكمخزن لكريات الدم الحمراء، ولكن هذا التأثير محدود نوعاً ما في البشر. في بعض الثدييات الأخرى، مثلالكلابوالخيول، يحتجز الطحال أعداداً كبيرة من كريات الدم الحمراء، التي يتم إلقاؤها في الدم عند الجهد، مما يزيد القدرة على نقل الأكسجين.
يبلغ قطر كرية الدم الحمراء البشرية المعتاد حوالي 6.2-8.2ميكرومتر،ويبلغ سمكها في أثخن نقطة 2-2.5ميكرونوسمكها في المركز 0.8-1 ميكرون، جاعلاً إياها أصغر بكثير من معظم الخلايا البشرية الأخرى. يبلغ متوسط حجم هذه الخلايا حوالي 90فيمتوليتروتبلغ مساحتها حوالي 136 ميكرومتر مربع، ويمكن أن تتضخم إلى شكل كروي يحتوي على 150 فيمتوليتر، دون تَمَدُد الغشاء.
يوجد لدى البشر البالغين في أي وقت من الأوقات ما يقرب من 20 إلى 30تريليونكرية دم حمراء، وتشكل حوالي 70% من تعداد جميع خلايا الجسم.تملك النساء حوالي 4-5 ملايين كرية دم حمراء لكل ميكروليتر (ملليمتر مكعب) من الدم أما الرجال حوالي 5-6 مليون كرية. يكون لدىالأشخاص القاطنين في المرتفعات-حيث يكون ضغط الأكسجين منخفض- تعداد كريات حمر أكبر. إن كريات الدم الحمراء أكثر تعداداً من خلايا الدم الأخرى: فهناك حوالي 4000-11000خلية دم بيضاءوحوالي 150000-400000صفيحةلكلميكروليتر.
تستغرق كريات الدم الحمراء البشرية في المتوسط 60 ثانية لإكمال دورة دموية واحدة.يعود اللون الأحمر للدم إلى الخواص الطيفيةلأيوناتالحديدالهيميةفي الهيموغلوبين. تحتوي كل كرية دم حمراء بشرية على حوالي 270 مليونجزيئة هيموغلوبين. يحمل كل جزيء هيموغلوبين أربع مجموعات من الهيم، يشكل الهيموغلوبين حوالي ثلث إجمالي حجم الخلية. يعتبر الهيموغلوبين هو المسؤول عن نقل أكثر من 98% من الأكسجين في الجسم (يتم حمل الأكسجين المتبقي على شكل منحل في بلازما الدم). تخزن كريات الدم الحمراء عند ذكر بالغ حوالي 2.5غراممن الحديد، وهو ما يمثل حوالي 65% من إجمالي الحديد الموجود في الجسم.
تكون كريات الدم الحمراء الناضجة غير منواة فيالثدييات، وهذا يعني أنها تفتقرلنواة الخلية. بالمقابل، تحتوي كريات الدم الحمراء للفقاريات الأخرى على نوى، الاستثناءات الوحيدة المعروفة هيالسمندراتمن جنس بتراشيب وسمك من جنس موريولوس.
تم تفسير ظاهرة غياب النواة في كريات الدم الحمراء عند الفقارياتبالتراكم المتتالي للحمض النووي DNA غير المرمز في الجينوم.يدور الجدل على النحو التالي: يتطلب النقل الفعال للغاز عبور كريات الدم الحمراء عبر شعيرات دموية ضيقة للغاية، وهذا يقيد حجمها. تتواجد كريات الدم الحمراء المنواة في الثدييات في نوعين من الخلايا: الأرومات الطبيعية، وهي سلائف طبيعية منتجة للكريات الحمر الناضجة،والأرومات الضخمة، وهي سلائف غير طبيعية كبيرة تتشكل فيفقر الدم الضخم الأرومات.
تكون كريات الدم الحمراء قادرة على تغيير شكلها، مرنة، قادرة على الالتصاق بخلايا أخرى، وتكون قادرة على التفاعل مع الخلايا المناعية. يلعبغشاءالكرية العديد من هذه الأدوار، إذ تعتمد هذه الوظائف بشكل كبير على تكوين الغشاء. يتكون غشاء كريات الدم الحمراء من ثلاث طبقات:كنان سكريموجود في الخارج، وهو غنيبالسكريات،ليبيد ثنائي الطبقةيخترقه العديد منالبروتينات عبر غشائية، إلى جانب مكوناتها الدهنية الرئيسية، وهيكل الغشاء، تتوضع شبكة هيكلية من البروتينات على السطح الداخلي لليبيدات ثنائية الطبقة. تشكل البروتينات حوالي 52% من كتلة الغشاء في كريات الدم الحمراء البشرية ومعظم الثدييات أما النصف الآخر دهون حوالي 40%، وهيفسفوليبيدوكوليسترول، أما السكريات تشكل حوالي 8%.
يتكون غشاء كريات الدم الحمراء منليبيد ثنائي الطبقةنموذجي، على غرار ما يمكن العثور عليه في جميع الخلايا البشرية تقريباً.ببساطة، يتكون الليبيد ثنائي الطبقة منكوليسترولوفوسفوليبيدبنسب متساوية من حيث الوزن، كما أن تركيبة الليبيد مهمة لأنها تحدد العديد من الخصائص الفيزيائية مثل نفاذية الغشاء والسيولة.بالإضافة إلى ذلك، يتم تنظيم نشاط العديد من بروتينات الغشاء من خلال التفاعلات مع الليبيدات في الطبقتين. على عكس الكوليسترول، الذي يتم توزيعه بالتساوي بين الطبقتين الداخلية والخارجية، تتوضع الأنواع الخمسة الرئيسية من الفوسفوليبيدات بشكل غير متماثل، كما هو موضح أدناه:
تتكون الطبقة الخارجية الأحادية من:
تتكون الطبقة الداخلية الأحادية من:
توزيعالفوسفوليبيدغير المتماثل بين الطبقة الثنائية هو نتيجة وظيفة العديد من البروتينات الناقلة للفوسفوليبيد المعتمدة وغير المعتمدة على الطاقة.تقوم البروتينات المسماة «فليباز» بنقل الفوسفوليبيد من الطبقة الخارجية إلى الطبقة الداخلية، بينما تقوم البروتينات الأخرى المسماة «فلوباز» بإجراء العملية المعاكسة، عكس مدروج التركيز بطريقة تعتمد على الطاقة.بالإضافة إلى ذلك، هناك أيضاً بروتينات «سكرامبلاز» التي تحرك الفوسفوليبيدات في كلا الاتجاهين في نفس الوقت، حسب المدروج الأخفض بطريقة غير معتمدة على الطاقة. لا يزال هناك جدل كبير مستمر حول هوية بروتينات صيانة الغشاء في الكرية الحمراء.
يعد الحفاظ على توزيع الفوسفوليبيدات غير المتماثل في الطبقة الثنائية (مثل التوضع الحصري للفوسفاتيديل سيرين PS والفوسفوإينوسيتول PIs في الطبقة الداخلية) أمراً مهماً لسلامة الخلية ووظيفتها لعدة أسباب:
وقد وصفت الدراسات الحديثة وجود هياكل متخصصة تسمى «الطوافات الليبيدية» في غشاء كريات الدم الحمراء. هذه الهياكل غنيةبالكوليسترولوالسفينغوليبيدالمرتبطة ببروتينات غشاء محددة، وهيFLOT1،ستوماتين(المجموعة 7)،بروتين G،مستقبلات بيتا الأدرينالية.
تقوم الطوافات الليبيدية (التي تشارك في إحداث إشارات خلوية في خلايا غير الكريات الحمراء) في الكريات الحمر بالتوسط في إشارات مستقبلات بيتا 2 الأدرينالينية وزيادة مستوياتأحادي فوسفات الأدينوسين الحلقي، وبالتالي تنظيم دخولطفيليات الملارياإلى كريات حمراء طبيعية.
تكون بروتينات الغشاء مسؤولة عن تغير شكل كريات الدم الحمراء ومرونتها، مما يمكّنها من الانضغاط أثناء عبورها الشعيرات الدمويةالتي يقل قطرها عن نصف قطر كرية الدم الحمراء (7–8 ميكرون) واستعادة الشكل القرصي في أقرب وقت عندما تزول قوى الضغط المطبقة عليها، بطريقة مشابهة لجسم مطاطي.
يوجد حالياً أكثر من 50 بروتين غشائي معروف، يتراوح عددها من بضع مئات إلى مليون نسخة في كل كرية دم حمراء.ما يقرب 25 نوع بروتيني غشائي يحمل مستضداتزمر الدمالمختلفة، مثل مستضدات A و B و Rh.يمكن أن تؤدي بروتينات الغشاء مجموعة متنوعة من الوظائف، مثل نقلالأيوناتوالجزيئات عبر غشاء الكرية الحمراء، الالتصاق والتفاعل مع الخلايا الأخرىمثلالخلايا البطانية، كمستقبلات إشارة، بالإضافة إلى وظائف أخرى غير معروفة حالياً. نشأت أنواع الدم عند البشر نتيجة الاختلاف فيالبروتينات السكريةللكريات الحمراء. ترتبط اضطرابات بروتينات الغشاء بالعديد من الأمراض، مثلكثرة الكريات الحمر الكروية الوراثية،وكثرة الكريات الإهليلجية الوراثية،وكثرة الكريات المفوهة الوراثية،والبيلة الهيموغلوبينية الليلية الانتيابية.
تصنف بروتينات الغشاء وفقاً لوظائفها:
النقل
التصاق الخلية
الدور الهيكلي
تقوم بروتينات الغشاء التالية بإنشاء روابط مع البروتينات الهيكلية وقد تلعب دوراً مهماًَ في تنظيم التماسك بين طبقة الشحوم الثنائية والهيكل الغشائي، مما يُمكِّن الكرية الحمراء من الحفاظ على مساحة مناسبة لسطح الغشاء عن طريق منع الغشاء من الانخماص.
الكمون زيتا هي خاصية كهروكيميائية لأسطح الخلايا يتم تحديدها بواسطة الشحنة الكهربائية للجزيئات المكشوفة على سطح أغشية الخلية. كمون زيتا الطبيعي للكريات الحمراء هو 15.7 ملليفولت.يبدو أن جزءً كبيراً من هذا الكمون قد ساهمت به بقاياحمض السياليكالمتبقية في الغشاء إذ يؤدي إزالتها إلى كمون زيتا قدره −6.06 ميللي فولت.
تُنتج خلايا الدم المحيطية منخلايا جذعيةبعملية تدعىتكوّن الدم(بالإنجليزية:Hematopoiesis)‏ حيث Hemo- بادئة تعني دم أو دموي أما poiesis- فهي لاحقة تعني تعني تكوّن،والتي تستغرق حوالي 7 أيام.تُنتج وتتحطم حوالي 200 مليار كرية دم حمراء في اليوم الواحد مما يسمح باستقرار عدد الكريات الحمراء.جميع أنواع الخلايا الجذعية لها وظيفتان أساسيتان: التجدد الذاتي والتمايز. أثناء التطور، تُنتَج كريات الدم في مواقع مختلفة من الجسم. في البداية، يوفركيس المحكريات دم حمراء حاملة للأكسجين، ثم تقوم عدة مواقع جنينية بإنتاج الخلايا الدموية. حيث تُنتج الكريات الحمر من قبلالكبدثم في الثلث الثاني منالحملتُنتج فينخاع العظاموالطحال. مع تغير موقع الخلايا الجذعية، تتغير قدرة الخلايا الجذعية أيضاً بشكل تدريجي، إذ تزداد أنواع الخلايا المُنتَجة تعقيداً بالإضافة لتلك البسيطة الحاملة للأكسجين تُنتجالصفيحات الدمويةوالخلايا المناعيةأخيراً.
يولد نقي كل العظام كريات دم حمراء حتى عمر الخامسة ليصبحنخاع العظامبعد ذلك شحمياً، ما عدا الأقسام العلوية لعظميالعضدوقصبة الساق (الظنبوب)، ثم تتولد معظم خلايا الدم بعد سن العشرين من نقي العظام الغشائية كالفقرات،الأضلاع،القصوالحرقفة.ومع تقدم السن يقل إنتاج نقي العظم للخلايا الدموية.
عند البالغين، الخلية الأولى التي يمكن تمييزها من سلسلة خلايا الدم الحمراء هيسليفة الأرومة الحمراءالتي تتولد بأعداد كبيرة من الخلايا الجذعية، تنقسم سليفة الأرومات الحمر لتشكلالأرومات الحمر القاعدية-تتلون بالملونات القاعدية- التي تحوي كميات قليلة من الهيموغلوبين الذي تتمتلئ به في الأجيال اللاحقة كما تتكاثفالنواةإلى حجم صغير وتطرح بقاياها الأخيرة إلى خارج الخلية، ويعاد في الوقت نفسه امتصاصالشبكة الإندوبلازميةلتسمى الخلية في هذه المرحلة بالخلية الشبكيةلأنها مازالت تحوي كمية صغيرة من المادة القاعدية التي تتكون من بقاياجهاز غولجيوالميتوكندرياوالقليل منعضيات البلازماالأخرى، تصل الخلايا الشبكية إلىالشعيرات الدمويةبعملية الانسلال (تشكل الخلايا الشبكية 1% من تركيز كريات الدم الحمراء)، حيث تختفي خلال يوم أو يومين بقية المواد القاعدية من الخلايا الشبكية لتتحول إلىكرية حمراء ناضجة.تعيش كريات الدم الحمراء عند الفرد السليم في الدورة الدموية حوالي 100 إلى 120 يوماً(و 80 إلى 90 يوماً في الرضيع).
تؤثر عدة عوامل على إنتاج الكريات الحمراء منها أكسجة الأنسجة إذ يؤدي نقص الأكسجة إلى تحفيز تكوين الكريات الحمر، مُكوِنة الحمر «الإريثروبويتين» الذي تنتجهالكلىويحفز تصنيع الكريات الحمراء،فيتامين B12وفيتامين B9إذ يؤدي عوزهما إلى فشل نضج السلسلة الحمراء.
مع تقدم عمر الكرية الحمراء، تصبح العملياتالاستقلابية(الأيضية) فيها أقل نشاطاً مما يجعل غشاء الكرية هشاً مؤدياً لتحطم الكرية أثناء مرورها في مناطق ضيقة في الدورة الدموية، إذ تتشظى العديد من الكريات الحمراء في لب الطحال حيث تكون سعة الأحياز بين الحويجزات حوالي 3 ميكرومتر فقط مقارنةً مع 8 ميكرومتر «قطر الكرية الحمراء السوية».تسمى هذه العملية بالموت الخلوي المبرمج لكريات الدم الحمراء (بالإنجليزية:Eryptosis)‏.وعند استئصال الطحال تزداد الكريات الحمراء الشاذة والهرمة في الدورة الدموية.
تبلعمالبلاعمالهيموغلوبين مباشرة بعد تحريره من الكريات الحمر في عدة أقسام من الجسم، خاصة في الكبد (خلايا كوبفر) والطحال ونخاع العظم، ثم تحرر البلاعمالحديدإلى الدم ثانية لينقل بواسطةالترانسفيرينإلى نخاع العظم ليعاد استخدامه مجدداً لتصنيع كريات حمراء جديدة أو إلى الكبد والأنسجة الأخرى ليُخزَّن على شكلفيريتين، أما جزءالبورفيرينتحوله البلاعم إلىبيليروبينيحرر في الدم ليطرح فيالصفراءأخيراً.
إن الوظيفة الرئيسية للكريات الحمراء هي نقل الهيموغلوبين الذي يقوم بدوره بحملالأكسجينمنالرئتينإلى الأنسجة. وفي بعض الحيوانات الدنيا يدور الهيموغلوبين كبروتين حر في البلازما وليس محصوراً في الكريات الحمر. ولكنه عندما يكون حراً في بلازما الإنسان يتسرب حوالي 3% منه خلال أغشية الأوعية الشعرية إلى أحياز الأنسجة أو خلال أغشيةكبيبات الكليةإلىمحفظة بومانكل مرة يمر فيها الدم خلال الشعيرات. ولذلك لكي يبقى الهيموغلوبين داخل مجرى الدم لا بد له من أن يبقى داخل كريات الدم الحمراء.
لا تستخدم الكريات الحمراء أياً من الأكسجين الذي تنقله نظراً لعدم احتوائها علىمتقدرات، بدلاً من ذلك، تنتجالأدينوسين ثلاثي الفوسفاتعن طريق تحللالجلوكوزوتخمير حمض اللبنيكمنتجةًالبيروفات.علاوة على ذلك، يلعبمسار فوسفات البنتوزدوراً مهماً في الكريات الحمراء، انظرعوز نازعة هيدروجين غلوكوز -6- فوسفاتلمزيد من المعلومات.
يفترض حالياً أنالاصطناع الحيوي للبروتينغائباً في الكريات الحمراء نتيجة غياب النواة. كما أن الكريات الحمر الناضجة لا تحتوي علىالحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA)ولا يمكنها تصنيعالحمض النووي الريبوزي (RNA) بسبب غيابالنويةوالعضيات الخلويةوبالتالي لا تملك القدرة على الانقسام وكذلك فإن إمكانية الإصلاح الخلوي محدودة.
إن عدم القدرة على اصطناع البروتين يجعل الكريات الحمراء الخاصة بالثدييات غير مستهدفة من قبل أيفيروس.ومع ذلك، يمكن أن تؤثر الإصابةبالفيروسة الصغيرة(Parvovirus) (مثلفيروس صغير ب 19) علىسلائف الأرومة الحمراء، حيث لوحظ وجود سلائف أرومة حمراء عملاقة مع جزيئات فيروسيةومشتملات، وبالتالي تستنفذ بشكل مؤقتالشبكياتوتسببفقر الدم.
تصف زمرة الدم الواحدة مجموعة كاملة من 30 مادة على سطح كريات الدم الحمراء، وزمرة دم الفرد هي واحدة من العديد من التركيبات المحتملة لمستضدات زمر الدم.في أنظمة زمر الدم الستة والثلاثين المختلفة، عُثر على 308 مستضد على سطح الكرية الحمراء.
نظام ABO هو أهم نظام لزمر الدم عند نقل الدم بين البشر. عادة ما تكونالأجسام المضادةلـ A و B مرتبطة بالجلوبيولين المناعي IgM. تم الافتراض أن الأجسام المضادة IgM لنظام زمر الدم ABO تُنتج في السنوات الأولى من الحياة عن طريق التحسس للمواد البيئية مثل الطعام،البكتيريا،والفيروسات، على الرغم من تطبيق قواعد توافق فصيلة الدم على الأطفال حديثي الولادة والرضع على سبيل الممارسة.المصطلح الأصلي الذي استخدمهكارل لاندشتاينرعام 1901 للتصنيف كان A/B/C، في المنشورات اللاحقة، حُولِت C إلى O.يُطلق على النوع O غالباً 0 (zero, ornull) في لغات أخرى.
هناك أمراض كثيرة تصيب العناصر الدموية، من هذه الأمراض التي تصيب الكريات الحمراء:
نقل الدم هي عملية يُنقل فيها كريات الدم الحمراء، إذ يمكن التبرع بالدم من شخص لآخر،أو تخزينه من قبل المتلقي في وقت سابق. عادة ما يتطلب التبرع بالدم إجراءفحوصاتللتأكد من خلوالمتبرعينمن الأمراض المنقولة بالدم.يتم عادة جمع الدم وفحصه بحثاً عن الأمراض الشائعة أو الخطيرة المنقولة بالدم بما في ذلكفيروس التهاب الكبد Bوفيروس التهاب الكبد Cوفيروس نقص المناعة البشرية.يتم تحديدزمرة الدم(A أو B أو AB أو O) ومصالبته مع دم المتلقي لتقليل احتمالية حدوثالانحلال الدموي الحاد المرتبط بنقل الدم، وهو نوع من تفاعلات نقل الدم،يتعلق هذا بوجودمستضداتعلى سطح الخلية. بعد هذه العملية، يتم تخزين الدم، وفي غضون فترة قصيرة يُنقل. يمكن إعطاء الدم كمنتج كامل أو فصل كريات الدم الحمراء كوحدةكريات الدم الحمراء المكدسة.غالباً ما يتم نقل الدم عندما يكون هناك فقر دم معروف، أو نزف فعال عندما تكون نسبة فقد الدم حوالي 15-30% من حجم الدم الكلي في الجسم،أو عند توقع فقد كمية دم هامة، مثل ما قبل التداخلات الجراحية. قبل نقل الدم، يتم أخذ عينة دم صغيرة من المتلقي وعينة من الدم المراد نقله وإجراءاختبار التوافق(التصالب الدموي).في عام 2008، نجحت عملية إنتاج كريات دم حمراء منخلايا جذعية جنينيةبشرية في المختبر. كانت الخطوة الصعبة هي حث الخلايا على التخلص من نواتها، وقد تحقق ذلك بتنمية الخلايا فيخلايا سدويةفينخاع العظام. ويؤمل أن كريات الدم الحمراء الاصطناعية هذه يمكن استخدامها في نهاية المطاف في عمليات نقل الدم.
تشمل الاختبارات الدمويةتعداد كريات الدم الحمراء، وحسابالهيماتوكريت(النسبة المئوية لحجم الدم الذي تشغله كريات الدم الحمراء)،سرعة ترسب الدم.كما تُحددفصيلة الدمللتحضير لنقل الدمأوزرع الأعضاء.
يتم تشخيص العديد من الأمراض الدموية باللطاخة الدموية(أو لطاخة الدم المحيطية)، حيث يتم مد طبقة رقيقة منالدمعلىشريحة مجهرية.قد يكشف هذا عن تشوهات في شكل وهيئة كريات الدم الحمراء. عندما تتكدس كريات الدم الحمراء أحياناً ككومة، بحيث يكون الجانب المسطح للكرية بجانب الجانب المسطح للأخرى، يُعرف هذا بتكوينالنضائد، ويحدث في كثير من الأحيان في حال كانت مستويات بعضبروتيناتالمصل مرتفعة، كما هو الحال أثناءالحوادث الالتهابية.
من الاختبارات الأخرى،اختبار الهشاشة التناضحية (OFT)الذي يستخدم لقياس مقاومة كريات الدم الحمراء للانحلال أثناء التعرض لمستويات مختلفة من التمديد بمحلول ملحي.
يمكن الحصول على كريات الدم الحمراء منالدم الكاملعن طريقالطرد المركزي، الذي يفصل الكريات الحمر عنبلازما الدمفي عملية تعرف باسمتجزئة الدم.تستخدمكريات الدم الحمراء المكدسة، الناتجة عن فصل مكونات الدم الكامل، في نقل الدم.
حاول بعضالرياضيينتحسين أدائهم عن طريقالتنشيط بالدم: أولاً يُؤخذ حوالي لتر واحد من دمهم، حيث تُعزل كريات الدم الحمراء وتُجمد وتُخزن، ليتم حقنها قبل المنافسة بوقت قصير. (يمكن الحفاظ على كريات الدم الحمراء لمدة 5 أسابيع عند −79درجة مئويةأو −110درجة فهرنهايت، أو أكثر من 10 سنوات باستخدامواقيات التجمد) من الصعب اكتشاف هذه الممارسة ولكنها قد تُعرض للخطرالجهاز القلبي الوعائيالبشري غير المجهز للتعامل معدم شديد اللزوجة. طريقة أخرى للتنشيط بالدم تتضمن حقنالإريثروبويتينمن أجل تحفيز إنتاج كريات الدم الحمراء. كلتا الممارستين ممنوعتين من قبلالوكالة العالمية لمكافحة المنشطات.
أول عالم وصف كريات الدم الحمراء هو عالم الأحياءالهولنديالشابيان زفامردام، الذي استخدممجهراًعام 1658 لدراسة دمضفدع.قدمأنطوني فان ليفينهوكوصفاً مجهرياً آخر في عام 1674، هذه المرة وصفاً أكثر دقة لكريات الدم الحمراء إذ قدر حجمها تقريباً «أصغر بـ 25000 مرة من حبة رمل دقيقة».
في عام 1901، نشركارل لاندشتاينراكتشافه لثلاثزمر دمرئيسية هي A و B و C (والتي أعاد تسميتها لاحقاً إلى O).وصفلاندشتاينرالأنماط التي حدثت فيها ردود الفعل عندما خُلطالمصلمع كريات الدم الحمراء، وبالتالي تحديد المجموعات المتوافقة والمتضاربة بين زمر الدم هذه.وبعد مرور عام، حدد ألفريد فون ديكاستيلو وأدريانو ستورلي، وهما زميلانلاندشتاينر، زمرة دم رابعة هي AB.
في عام 1959، تمكن الدكتورماكس بيروتسباستخدامدراسة البلورات بالأشعة السينيةمن الكشف عن بنيةالهيموغلوبين، بروتين كريات الدم الحمراء الحامل للأكسجين.
تم العثور على أقدم كريات دم حمراء سليمة فيأوتزي، وهيمومياءلرجل توفي حوالي 3255قبل الميلاد. تم اكتشاف هذه الخلايا في أيار 2012.