Blutbildung: Wie rote Blutkörperchen entstehen

Vertiefung zum ThemaEPO

Während du diesen Satz liest, entstehen in deinem Knochenmark einige Millionen neue rote Blutkörperchen. Gleichzeitig werden genauso viele alte abgebaut. Wie dieses Gleichgewicht funktioniert und was passiert, wenn es gestört ist, erfährst du hier.

Einfach erklärt

Diese Seite vertieft das Thema „Blutbildende Hormone“. Rote Blutkörperchen transportieren Sauerstoff. Sie entstehen im roten Knochenmark. Am Anfang steht eine Blutstammzelle. Aus ihr gehen alle Zellen im Blut hervor. Die Vorstufen von roten Blutkörperchen teilen sich mehrmals. Dabei füllen sie sich mit Hämoglobin. Das ist der rote Blutfarbstoff. Er bindet Sauerstoff.

Am Ende stößt die Zelle ihren Zellkern aus. Dann gelangt sie ins Blut. Ein rotes Blutkörperchen lebt etwa 120 Tage. Danach bauen Fresszellen in Milz und Leber es ab. Das Eisen nutzt der Körper wieder. Jede Sekunde entstehen 2 bis 3 Millionen neue rote Blutkörperchen. Das Hormon EPO aus der Niere steuert diese Bildung.

Eine Anämie ist eine Blutarmut. Dabei fehlen rote Blutkörperchen oder Hämoglobin. Mögliche Ursachen sind:

• Eisenmangel
• zu wenig Vitamin B12 oder Folsäure
• kranke Nieren mit zu wenig EPO

Merke: Rote Blutkörperchen entstehen im Knochenmark und leben etwa 120 Tage.

Wo Blut entsteht: das Knochenmark

Alle Zellen im Blut, also rote und weiße Blutkörperchen und Blutplättchen, stammen von Blutstammzellen im Knochenmark ab. Beim ungeborenen Kind entstehen Blutzellen zuerst im Dottersack, dann vor allem in der Leber und ab dem siebten Monat im Knochenmark. Bei Kindern bildet das Mark fast aller Knochen Blut. Bei Erwachsenen geschieht das vor allem im roten Knochenmark von Wirbeln, Brustbein, Rippen, Becken und Schädel; in den Schäften der langen Röhrenknochen ist das Mark dann zu gelbem Fettmark geworden.

Die roten Blutkörperchen (Erythrozyten) sind die mit Abstand häufigsten Zellen deines Körpers. Ein Mensch hat schätzungsweise 25 Billionen davon, das sind rund 84 Prozent aller Körperzellen. In einem Mikroliter Blut, einem winzigen Tropfen, schwimmen bei Männern etwa 4,6 bis 5,9 Millionen, bei Frauen etwa 4,0 bis 5,2 Millionen. Ein Erythrozyt ist eine beidseitig eingedellte Scheibe mit etwa 7,5 Mikrometern Durchmesser. Er ist so biegsam, dass er sich durch die engsten Kapillaren zwängen kann. Sein Inneres besteht vor allem aus dem roten Blutfarbstoff Hämoglobin, der Sauerstoff bindet.

Erythropoese: Von der Stammzelle zum roten Blutkörperchen

Die Reifung läuft in festen Stufen ab (Abb. 1). Gesteuert wird sie vom Hormon Erythropoetin (EPO), das die Niere bei Sauerstoffmangel vermehrt bildet. Wie dieser Regelkreis funktioniert, zeigt das Hauptkapitel Blutbildende Hormone.

1. BlutstammzelleSie teilt sich und erneuert sich dabei selbst. Ein Teil der Tochterzellen wird zu Vorläuferzellen für die verschiedenen Blutzellen.
2. VorläuferzelleFrühe Vorläufer der roten Linie reagieren auf EPO: Es regt ihre Vermehrung und Weiterentwicklung an.
3. Proerythroblast und ErythroblastenDie Zellen teilen sich mehrmals, werden dabei kleiner und füllen sich mit Hämoglobin. Ihr Zellkern schrumpft und verdichtet sich.
4. KernausstoßungIn der letzten Erythroblasten-Stufe wird der Kern ausgestoßen. Es entsteht ein Retikulozyt, der noch RNA-Reste enthält und weiter Hämoglobin bilden kann.
5. Retikulozyt im BlutEr verlässt das Knochenmark und reift im Blut innerhalb von ein bis zwei Tagen zum fertigen Erythrozyten.
6. Erythrozyt und AbbauEr transportiert etwa 120 Tage lang Sauerstoff. Alte, starr gewordene Erythrozyten werden von Fresszellen in Milz und Leber abgebaut; das Eisen wird für neues Hämoglobin wiederverwendet.

Dass der Erythrozyt keinen Kern und auch keine Mitochondrien mehr hat, ist kein Fehler, sondern eine Spezialisierung. Seine Energie gewinnt er durch Glykolyse mit Milchsäuregärung und verbraucht so keinen Sauerstoff aus seiner eigenen Fracht. Der Preis: Ohne Kern kann er sich weder teilen noch beschädigte Proteine ersetzen. Mit der Zeit verliert er seine Biegsamkeit und wird von Fresszellen vor allem in Milz und Leber abgebaut.

Millionen pro Sekunde: Bildung und Abbau im Gleichgewicht

Bei einem gesunden Menschen werden genauso viele rote Blutkörperchen gebildet wie abgebaut. Fachleute schätzen, dass jede Sekunde 2 bis 3 Millionen neue Erythrozyten ins Blut gelangen. Das kannst du selbst nachrechnen: 25 Billionen Zellen, die etwa 120 Tage leben, bedeuten rund 200 Milliarden neue Zellen pro Tag. Das ist knapp ein Prozent aller roten Blutkörperchen täglich. Teilt man durch die 86 400 Sekunden eines Tages, kommt man auf etwa 2,4 Millionen pro Sekunde.

Diese Leistung lässt sich steigern. Nach einem Blutverlust kann das Knochenmark seine Produktion nach Lehrbuchangaben etwa auf das Acht- bis Zehnfache erhöhen. Das Signal dafür ist EPO: Sinkt die Sauerstoffversorgung, bildet die Niere mehr davon. Dasselbe passiert beim Höhentraining, weil die Luft in großer Höhe weniger Sauerstoff liefert. Die Wirkung braucht allerdings Zeit, denn die Reifung im Knochenmark dauert gut eine Woche, und täglich wird nur ein kleiner Teil aller roten Blutkörperchen ersetzt. Wird EPO dagegen von außen gespritzt, ist das im Sport verboten; mehr dazu erfährst du auf der Seite EPO-Doping: Wirkung, Risiken, Nachweis.

Wenn die Blutbildung gestört ist: Anämie

Eine Anämie (Blutarmut) liegt vor, wenn die Zahl der roten Blutkörperchen oder ihr Hämoglobingehalt unter dem Normalwert liegt. Betroffene sind oft müde und wenig belastbar, weil ihr Gewebe schlechter mit Sauerstoff versorgt wird. Nach Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation (WHO) haben weltweit rund 40 Prozent der Kinder zwischen 6 und 59 Monaten und rund 30 Prozent der Frauen zwischen 15 und 49 Jahren eine Anämie. Die Ursachen lassen sich gut den Stufen der Erythropoese zuordnen:

Ursache	Was gestört ist
Eisenmangel	Ohne Eisen kann kein Hämoglobin gebildet werden; die Zellen bleiben klein und blass. Laut WHO ist Eisenmangel der häufigste Nährstoffmangel, der zu Anämie führt.
Mangel an Vitamin B12 oder Folsäure	Beide werden für die DNA-Synthese gebraucht. Die Vorläuferzellen teilen sich schlecht und reifen nicht richtig; es entstehen weniger, dafür auffällig große Zellen.
Chronische Nierenerkrankung	Die Niere bildet zu wenig EPO. Das Knochenmark wäre gesund, bekommt aber kein ausreichendes Signal (renale Anämie).
Erbliche Hämoglobin-Veränderung	Ein verändertes Hämoglobin macht die Zellen weniger stabil, sie werden schneller abgebaut, etwa bei der Sichelzellanämie.
Schäden am Knochenmark	Sind die Stammzellen selbst betroffen, etwa durch Krankheiten oder eine Chemotherapie, fehlt der Nachschub für alle Blutzellen.

Je nach Ursache unterscheidet sich die Behandlung: Eisen oder Vitamine werden ersetzt, bei renaler Anämie hilft gentechnisch hergestelltes EPO, bei schweren Knochenmarkerkrankungen kann eine Übertragung von Blutstammzellen nötig sein. Mehr über Stammzellen erfährst du auf der Seite Die Stammzelle.

Vertiefung Oberstufe: Der Eisenkreislauf und das Hormon Hepcidin

Jedes Hämoglobinmolekül besteht aus vier Proteinketten mit je einer Häm-Gruppe, und in jeder Häm-Gruppe sitzt ein Eisenatom, an das ein Sauerstoffmolekül binden kann. Für Millionen neuer Erythrozyten pro Sekunde braucht das Knochenmark deshalb ständig Eisen.

Den größten Teil liefert nicht die Nahrung, sondern das Recycling: Fresszellen (Makrophagen) in Milz und Leber bauen alte Erythrozyten ab, lösen das Eisen aus dem Häm und geben es wieder ab, damit es in neues Hämoglobin eingebaut werden kann. Auch im Knochenmark selbst geben Makrophagen Eisen an die heranreifenden Zellen weiter.

Gesteuert wird der Eisenfluss vom Hormon Hepcidin, das in der Leber gebildet wird. Hepcidin bremst sowohl die Aufnahme von Eisen aus dem Darm als auch die Abgabe aus den Makrophagen. Viel Hepcidin bedeutet also wenig Eisen im Blut, wenig Hepcidin bedeutet mehr Eisen.

Spannend ist die Verbindung zur Blutbildung: Erythroblasten, die durch EPO angeregt werden, bilden einen Botenstoff namens Erythroferron. Er unterdrückt die Hepcidin-Bildung in der Leber. So sorgt ein höherer Bedarf an roten Blutkörperchen automatisch dafür, dass mehr Eisen bereitgestellt wird. Zwei Regelkreise greifen ineinander: Der EPO-Regelkreis bestimmt, wie viele Zellen entstehen, der Hepcidin-Regelkreis, ob genug Baumaterial für ihr Hämoglobin da ist.

Daran sieht man auch, warum Vitamin B12 und Folsäure an einer anderen Stelle wirken: Sie werden nicht für das Hämoglobin, sondern für die DNA-Synthese bei den vielen Zellteilungen der Vorläuferzellen gebraucht.

Fachbegriffe

Erythropoese

Bildung roter Blutkörperchen im roten Knochenmark.

Erythroblast

Kernhaltige Vorstufe des Erythrozyten, die sich teilt und Hämoglobin bildet.

Retikulozyt

Junges, kernloses rotes Blutkörperchen mit RNA-Resten; reift im Blut in ein bis zwei Tagen aus.

Erythrozyt

Reifes, kernloses rotes Blutkörperchen; transportiert Sauerstoff, lebt etwa 120 Tage.

Anämie

Blutarmut: zu wenige rote Blutkörperchen oder zu wenig Hämoglobin.

Hepcidin

Hormon der Leber, das Aufnahme und Freisetzung von Eisen bremst.

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