はじめに
血液は、生体の重要な細胞外液であり、体重の 1/13（約８％で５L）を占める。 血液の組成は、液体成分である血漿と有形成分である血球に分けられる。血漿から凝固成分（フィブリノーゲン）を取り除いたものを血清という。したがって、血漿は凝固するが、血清はしない。血球は、赤血球、白血球、血小板の３種類に大別できる。血液のpHは、通常7.35～7.45に保たれている。血液の主な機能として、酸素、二酸化炭素、栄養素の運搬、体液量の調節、体温の維持、生体防御、止血作用などがある。血球は、骨髄中にある未分化の造血幹細胞からつくられる。
赤血球（erythrocytes）は、酸素運搬の役割をもつ血球である。赤血球は造血幹細胞から分化した赤芽球からできるが、その過程で核を失う（脱核）ため、核を持たない。赤血球が赤く見えるのは鉄を含む赤い血色素であるヘモグロビンというタンパク質を有しているためである。形は特徴的で中央部が凹んだ円盤状の形態をしている。この形態は毛細血管など自分の直径よりも細い血管を通るときに形を変形させて通過するのに有効である。
造血幹細胞から赤血球が出来上がるまでの間には、エリスロポエチン（EPO）という造血因子が作用する。これは主に腎臓で産生される因子で、これが赤血球産生を促進させている。赤血球の寿命は120日程度である。赤血球は肺胞で酸素を受け取ると自身のヘモグロビンと酸素を結合させて全身の組織へ移動し、そこでヘモグロビンと酸素の結合を解いて、組織に酸素を与える。その後、赤血球は組織から産生された二酸化炭素と結合して二酸化炭素を肺胞に運ぶ。
血液の酸素運搬能力が低下した状態を貧血という。貧血には、鉄欠乏性貧血、巨（大）赤芽球性貧血、再生不良性貧血、腎性貧血、溶結性貧血がある。
血液型には、ABO式、Rh式、MN式があり、最も代表的なものはABO式である。輸血の際には、同じ型であってもABO式以外の因子で凝集反応を起こすことがあるので、必ず交叉適合試験を行う。
血液の成分
血液は、生体の重要な細胞外液で、体重の約1/13（約８％で約５L）を占める。血液は、血管内を循環し、体内の全器官に分配され、酸素（O2）、二酸化炭素（CO2）、栄養素、代謝産物や熱の運搬、体液量の調節、体温の維持など、生体の生理的調節、生体防御および止血に働いている。
血液の組成は、液体成分である血漿（plasma）と有形成分である血球（blood corpuscle）に分けられる（下表参照）。
血漿は、全血液の55～60％を占め、血球は血液の40～45％を占めている。そのため、血液は粘稠度の高い液体になる。血漿の91％は水で、そのほか約１％の電解質と約８％の有機物を含む。血漿に含まれる血漿タンパクは、栄養など酸素以外の物質を運搬したり、出血の際に血液凝固の主体となる。血漿から凝固成分を取り除いたものを血清 （serum ）という。血漿には血液凝固因子であるフィブリノーゲンが含まれている。
血球は、大きく赤血球、白血球、血小板の３種類に分けられる。このなかで最も重く、量も多いのが赤血球である。
血液の比重を測ることで、おおよその赤血球の量を測定することができる。赤血球の量には男女差があり、男性のほうが多い。また、新生児のほうがやや多く、高齢者では少なくなる。成人の基準比重値は、男性で1.055～1.063、女性で1.052～1.060であり、男性が重い。尚、献血は比重が1.052以上の場合に行われる。血液のpHは、通常7.35～7.45の間に保たれている。
血球（大部分は赤血球）が血液中で占める容積の割合（％）をヘマトクリット（Ht）値という。正常のHt値は、男性で40～50％、女性で35～45％である。100％からHt値を引いたものを血漿量とみなすことができる。 末梢血液中の赤血球数は、成人男性の場合約500万／μL、成人女性の場合で約450万／μLである。
血球の産生（造血）
血球は、骨髄にある未分化の幹細胞（stem cell）からつくられる。同一の幹細胞から赤血球系、白血球系、血小板系の各血球の幼若型が分裂・分化し、成熟型の血球となり、血液中に出ていく。（下図参照）
赤血球、白血球、血小板は、すべて骨髄中にある未分化の造血幹細胞から幼若型に分裂・分化し、成熟型の血球となり、血液中へ出ていく。*ファブリキウス嚢は鳥類にみられ、哺乳類では骨髄がこれに相当する。
３種類の血球は同じ幹細胞からつくられるが、それぞれの血球がつくられる際に関与するホルモンが異なる。赤血球には、腎臓で産生されるエリスロポエチン （erythropoietin ）が関与する。
造血幹細胞は骨髄に含まれるが、最近、臍帯血中に骨髄と同じくらい豊富に存在することが明らかになり、骨髄移植の幹細胞源として注目されている。造血幹細胞は、末梢血にもごく少量であるが含まれている。
組織の酸素分圧が低下すると、腎でエリスロポエチン（赤血球造成刺激因子）が産生・放出され、骨髄の幹細胞から赤芽球の分泌を促す。赤芽球が成熟すると核がとれて赤血球となり、末梢血に出ていく。赤血球はミトコンドリアをもたず、活動エネルギーは解糖系から得ている。
赤血球は核をもたないため分裂できず、寿命が終ると、脾臓や肝臓で破壊される（１日に2000億個の赤血球が産生され、同数の赤血球が破壊される）。赤血球の寿命は約120日である。このため、常に新しい赤血球を補充しなければならず、骨髄では休みなく造血幹細胞の分裂が繰り返される。
脱核直後の赤血球を網状赤血球という。網状赤血球は通常２日後に、普通の赤血球になる。したがって、網状赤血球の割合が多ければ造血が盛んであることになり、少なければ赤血球がつくられていないことになる。網状赤血球の赤血球に占める割合は‰（パーミル、1000分率）で表す。一般に男性で５～20‰、女性で５～10‰である。
赤血球の形態
赤血球は、直径７～８μmの中央がへこんだ円盤状の細胞で核がない（下図参照）。
核のない扁平な円板状をした細胞で中央がくぼんでいる。
直径は約７～８μm、周辺の厚さ約２μm、中央のくぼんだ部分は約１μmである。
中央のくぼみにより表面積が大きくなり酸素のやり取りに好都合であるとともに、変形性が高く赤血球よりも径の小さい血管も通過できる。狭い血管を通ることで毛細血管での循環を高める働きもある。
赤血球の役割
最も重要な役割は酸素の運搬である。血漿も微量の酸素を運ぶが、赤血球は血漿の約70倍の酸素を運ぶことができる。
ヘモグロビン（hemoglobin）
赤血球の成分の大半は、水とヘモグロビンである。酸素運搬は、ほとんどがヘモグロビンの働きによる。ヘモグロビンは、鉄を含むヘム （heme ；赤い色素）とグロビン（globin）というタンパク質からなる。ヘモグロビン１分子中に、ヘムが４個入っている（下図参照）。
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ヘムの化学構造と酸素結合部位
ヘムを１個だけ示したが、ヘモグロビンはこの単位４個からなる。
A：O2を結合していないヘム、 B：O2を結合したヘム
O2は鉄（Fe）に緩やかに結合する。
赤血球が壊れて血球外に出たヘモグロビン（hemoglobin； Hb）は、ヘムとグロビンに分解され、ヘムはさらにビリルビンと鉄に分かれる。鉄は次のHb合成に再利用され、グロビンもアミノ酸に分解されて再利用されるが、ビリルビンは肝臓から胆管を通って小腸に排出される。その一部は小腸から吸収され血液中に入って肝臓に戻り（ビリルビンの腸肝循環）、また腎臓に入ってウロビリノーゲンとなり尿中に排泄される。小腸で吸収されなかった大半のビリルビンは、酸化されステルコビリンとなり、糞便とともに排泄される（下図参照）。
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ヘモグロビンの運命
ヘモグロビンの働き
| 酸素運搬 |
| Hbは、酸素（O2）と結合する性質をもっている。HbはO2と結合すると鮮赤色になり、O2と結合していない場合、暗赤色になる。Hb がO2と結合して oxy-Hb になる割合は、酸素分圧（酸素濃度）が高いほど多く、希薄なほど少ない。肺胞内は 酸素分圧が高いので、血液が肺を流れると赤血球内のHbがO2を取り込み、動脈血となる。動脈血は95％が oxy-Hb である。各組織の 酸素分圧は低いので、O2を放ち静脈血となる（組織にO2を供給した後の血液）。静脈血の25％は deoxy-Hb なので、oxy-Hb は75％となる。肺を通過した動脈血が鮮赤色で、静脈血が暗赤色なのはこの理由による。 |
| 二酸化炭素運搬 |
| 組織の結果生じた二酸化炭素（CO2）の一部はHbのタンパク成分（グロビン）に結合し、肺まで運搬され大気中に放出される。しかし、CO2の多くは血液中の水と反応して重炭酸イオン（HCO3－）となり血漿中に溶解する。CO2分圧もO2分圧と同様、肺でのガス交換と肺胞換気によって影響されている。肺胞換気が低下するとCO2分圧は増加する。CO2分圧の基準値は約40mmHgである（O2分圧の基準値は約95mmHg）。 |
| ヘモグロビン量（ヘモグロビン濃度、血色素量：Hb量） |
| 血液100mL中に含まれるHbの量をgで表す。成人男性の基準値は約16g/100mL、成人女性で14g/100mLである。１gのHbは約1.34mLの酸素と結合できるので、成人男性の場合、血液100mLあたり最大21.44mLの酸素を含有することができる。 |
| ヘモグロビンの酸素飽和度 |
| Hbのうち何パーセントがオキシヘモグロビンであるかを％値で表したのがHbの酸素飽和度である。動脈血ではどの部位でも酸素飽和度に差はなく、その基準値は95％以上である。静脈血の酸素飽和度は平均75％である。しかし、静脈血は部位により差があり、酸素消費量の大きい組織からの静脈血ほど酸素飽和度は低い。 |
| ヘマトクリット値 |
| ヘマトクリット（Ht）値は、血液中に占める血球容積の割合を示す値である。血液が凝固しないように注意して細いガラス管に吸い上げ、一端を閉じて遠心分離する。すると重い血球は下層に、液体成分（血漿）は上層に分かれる。 基準値は約45％である。これは血液のうち45％が血球、55％が血漿であることを意味する。血球の中では赤血球が大部分を占めるので、ヘマトクリット値の異常は赤血球数の異常とみなすことができる。 赤血球数、Hb量、ヘマトクリット値は、血液疾患を診断するうえで重要な指標となる。 |
貧血の種類
血液の酸素運搬能の低下した状態を貧血という。臨床的には、Hb、赤血球数、Htなどの低下を貧血の指標としている。 貧血にはいろいろな種類があり、それぞれHb値や赤血球数が特徴的に変化する。そのため、貧血の診断には、MCV（平均赤血球容積）、MCH（平均赤血球ヘモグロビン量）、MCHC（平均赤血球ヘモグロビン濃度）が用いられることが多い。
貧血の原因は、赤血球成分の不足によるもの、造血機能の低下によるもの、赤血球の破壊亢進によるもの、多量の出血に大別される。
貧血の種類、主な原因および治療薬
| 鉄欠乏性貧血 |
| 貧血で最も多いのは鉄欠乏性貧血である。鉄が不足すると赤血球は小さくなりHb含有量も低下する（小球性低色素性貧血）。このため、酸素の運搬能力が低下する。 Hbの合成には、鉄が不可欠である。摂取された鉄は胃で吸収可能な形になり、小腸で吸収され、肝臓に貯蔵される。 胃切除した人では 、鉄の吸収率が低下するので、鉄欠乏性貧血になりやすい。血液中の鉄の量が低下したときは、肝臓の鉄の貯蔵も枯渇している。したがって、鉄欠乏性貧血の治療では貯蔵分の鉄まで補給する必要がある。 |
| 巨（大）赤芽球性貧血（悪性貧血） |
| 赤血球の合成には、鉄のほかに、ビタミンB12と葉酸などの造血ビタミンが必要である。赤芽球は分裂速度が速く、DNAを大量につくっているため、DNAの合成に必要なビタミンB12と葉酸が不足すると、赤血球の合成に影響を及ぼす。したがってビタミンB12や葉酸が不足しても貧血になる。この場合は、赤血球の形が大きくなるので、巨（大）赤芽球性貧血ともいう。胃切除した人では、胃の壁細胞でつくられる内因子が不足するため、ビタミンB12が内因子と結合できず、巨（大）赤芽球性貧血を起こすことがある。なお、ビタミンB6はヘモグロビンのタンパク質合成に必要であり、この不足はヘモグロビンの生成を妨げ、貧血を起こす。 |
| 再生不良性貧血 |
| 骨髄機能の低下による再生不良性貧血は、赤血球、白血球、血小板のすべての減少をもたらす難治性の造血障害である。 |
| 腎性貧血 |
| 腎臓で合成されるエリスロポエチンは、赤血球産生に重要な役割を果たす造血因子である。組織の酸素分圧が低下すると、腎臓でエリスロポエチンが産生され、放出される。これが、骨髄の幹細胞から前赤芽球への分化を促し、赤血球産生を促進する。 腎臓が障害されるとエリスロポエチンの産生が低下し、これが原因で貧血となる（腎性貧血）。 |
| 溶血性貧血 |
| 赤血球の破壊が亢進し、造血がそれに追いつかない場合も貧血となる。このような貧血を溶血性貧血という。赤血球が破壊されると、赤血球の内容物が出てきてあたかも溶けるようにみえるので溶血という。 |
ABO式血液型
血液凝固が起こらないように処理した２人の血液を混合すると、赤血球が凝集する場合としない場合がある。凝集するのは、赤血球の膜上には凝集原 （agglutinogen； 抗原に相当）が、血漿中には凝集素 （agglutinin ；抗体に相当）があるからで、凝集は抗原抗体反応の結果である。
免疫の場合は、ある病原体など（抗原）に感染して初めて抗体産生が始まるが、血液の場合、すでに血漿中に抗体をもっているので、ただちに抗原抗体反応（凝集反応）が起こる。血液型は、ABO式、Rh式、MN式に分類されるが、ABO式が最も基本的である。
ABO式は、A、B、AB、Oの４つの型に区別される。赤血球の膜に凝集原AとB、血漿に凝集素抗A抗体（あるいはα）と抗B抗体（あるいはβ）がある。Aと抗A（α）、Bと抗B（β）の組み合わせになったとき凝集反応を起こす（下表参照）。
ABO式血液型の遺伝子型、凝集原、凝集素
血液型Oの遺伝子型はOOの１種類
血液型ABの遺伝子型はABの１種類
血液型A型の遺伝子型はAAとOAの２種類
血液型B型の遺伝子型はBBとOBの２種類
| 血液型 | 赤血球膜上の凝集原と凝集素の種類 |
|---|---|
| A | 凝集原A、凝集素抗B（β）をもつ血液型 |
| B | 凝集原B、凝集素抗A（α）をもつ血液型 |
| AB | 凝集原AとBをもつが、凝集素をもたない血液型 |
| O | 凝集原をもたないが、凝集素抗A（α）と抗B（β）をもつ血液型 |
ABO式の遺伝はメンデルの法則に従うので、親子鑑定によく利用される。日本人の場合、O型が約30％、A型約40％、B型約20％、AB型約10％の割合で、欧米人ではO型人口が多いといわれている。
輸血
O型は万能供血者、AB型は万能受血者とよばれる（下表参照）。しかし、O型輸血や同型輸血でもABO式以外の因子で凝集反応を起こすことがあるため、 特段の理由がないかぎり、他の型へのO型輸血は行われない。
凝集反応の有無（ABO式）
＋：凝集を起こす －：凝集を起こさない
輸血する際には、供血者の血液型が受血者のそれと同じであることを確認し、さらに同じ型であってもABO式以外の因子によって凝集することもあるので、必ず交叉適合試験（クロスマッチテスト）を行う。
不適合血漿中における赤血球の凝集
A：A型血漿の中のA型赤血球
B：A型血漿の中のB型赤血球（赤血球は凝集している）
交叉適合試験
供血者、受血者の血液に血液凝固抑制剤を加え凝固しないようにしたうえで、遠心し赤血球と血漿に分ける。供血者の赤血球と受血者の血漿を等量ずつ混合する（オモテ試験）。
一方、供給者の血漿と受血者の赤血球を等量ずつ混合して（ウラ試験）、いずれの場合も凝集しないことを確かめる。
成分輸血
疾患や症状によっては血液の全成分が必要になるとはかぎらない。そこで採血した血液を成分ごとに分け、ある患者には赤血球だけ、ある患者には血小板だけというように輸血することが多い。これを成分輸血という。一般に、手術や外傷などの出血に対しては、赤血球の輸血だけで十分とされている。
Rh式血液型
Rh式血液型は、ABO式とならんで臨床的に重要である。Rh式は、初めアカゲザル（rhesus monkey） の血液で研究されていたので、Rh因子（Rh抗原）と呼ばれるようになった。Rh式は基本的にはC、DとEなど６種類の抗原をもつが、このなかでD抗原が最も強い抗原性をもつ。そこで赤血球膜がD抗原をもつ場合をRh陽性（＋）、もたない場合をRh陰性（－）とよぶ。Rh（－）の割合は日本人では少なく約１％だが、白色人種では約15％といわれている。
Rh（－）の人は、抗Rh抗体をもっていない。Rh（－）の人がRh（＋）の血液を輸血されると初回は抗Rh抗体が産生される。２度目にRh（＋）の血液が輸血されると、大量の抗体が産生され、胎児に移行し、抗原抗体反応が起こり凝集反応が起こる。
抗Rh抗体は、ABO式の抗体と異なり、胎盤を通過して母体から胎児へ移行できる。このため、Rh（－）の女性は２回目の妊娠で流産や胎児赤芽球症、あるいはRh溶血性疾患を起こしやすい（下図参照）。
血液型（2）｜Rh式血液型 | 看護roo![カンゴルー] (kango-roo.com)
Rh式血液型不適合における抗体の産生
このような状態で生まれた児に対し、従来は交換輸血が行われていたが、今では免疫グロブリン療法によってRh不適合による流産は少なくなっている。免疫グロブリン療法とは、Rh（－）型の母親が、Rh（＋）の児を分娩した後、72時間以内にRh（＋）の抗体であるRhヒト免疫グロブリン投与を受けることにより、抗体が産生されなくなるようにするものである。すなわち、母体には抗体がない状態なので、次にRh（＋）の子を妊娠しても、最初の妊娠のときと同じ条件になる。
あとがき
アニメ「はたらく細胞」で赤血球はどのように描かれているかというと、赤血球（作中では「赤血球ちゃん」と呼ばれる）は主人公の一人として登場し、非常に愛らしく描かれている。赤血球は、赤い制服を着た元気なキャラクターで、当然ではあるが、作中でも酸素や二酸化炭素を運ぶ役割を担っている。
作中では体内の様々な場所を駆け巡りながら、他の細胞と協力して体を守る姿が描かれている。特に、迷子になったり、困難な状況に立ち向かったりする場面が多く、視聴者に親しみやすい存在として描かれている。実際の生理学に基づいた内容なので、このアニメを通じて、体内の働きや健康の重要性を学ぶことができる。
一方、アニメ「はたらく細胞BLACK」では、赤血球が過酷な労働環境で働く様子が描かれている。人間（宿主？）の体内が不健康な状態にあるため、赤血球をはじめとする細胞たちがより困難な状況に直面するシリアスな局面が多い。
赤血球は、常に厳しい環境におかれ、酸素運搬のために絶え間なく働らかされ、過労やストレスにさらされるシーンが多い。キャラクターとしての赤血球は、常に疲労困憊しながらも使命を全うしようと健気にも奮闘している。そんな過酷な状況の中で他の細胞と協力し、困難を乗り越える姿（協力と友情）が描かれているのは感動ものである。
このアニメ「はたらく細胞BLACK」は、健康維持の重要性を訴える内容となっており、身体が不健康になると細胞たちがどれだけ苦労するかをリアルに描いている。アニメとは言え、見ると健康の大切さを再認識（啓蒙？）させられる。お勧めのアニメであると私は思う。
【参考資料】
| 看護roo! HP |