Seconda Università di Napoli. III Anno I Semestre A.A. 2011/2012 Sbobinatura Fisiopatologia Nola. Gruppo di studio La Sbobba.

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1 Seconda Università di Napoli III Anno I Semestre A.A. 2011/2012 Sbobinatura Fisiopatologia Nola Gruppo di studio La Sbobba A cura di dodo 1, 2, 3, 4) Emopoiesi Pag. 2 5) Classificazione delle anemie Pag. 29 6) Compartimento di Utilizzo e Deposito Ferro Pag. 38 7) Acido Folico e V.B12 Pag. 47 8) Eritroenzimopatie Pag. 54 1

2 1.1 emo (lunedì 3 Ottobre 2011) Emopoiesi Il sangue è un tessuto perché è costituito da vari tipi di cellule, è un tessuto unico nel suo genere perché a differenza degli altri tessuti che sono solidi il sangue è un tessuto liquido. È costituito da una parte liquida che è il plasma, e da una parte sierosa (cellule figurate o parte corpuscolata) che resta dopo la coagulazione (solo in vitro ma non in vivo) che si separa una componente che è la fibrina che deriva dal fibrinogeno durante il processo della coagulazione. Il sangue è essenziale per la vita degli animali superiori e rappresenta, dal punto filogenetico, l ambiente esterno dove la cellula ne trai i suoi nutrienti e l ossigeno di conseguenza ne rilascia i suoi prodotti del catabolismo. Con l evoluzione della vita si è reso necessario la formazione di spazi specializzati per la diffusione dell ossigeno. Questi spazi, detti intercellulari, si aggirano intorno ai 100 µm, se però aumenta questa distanza si osserverà che le cellule più interne non sono capaci di approvvigionarsi l ossigeno. (nell origine monoclonale del cancro, che deriva da una cellula da cui si è avuta un alterazione del meccanismo della proliferazione, perdendo il controllo della proliferazione, dove la cellula va a divisione continua e incontrollata. Quando si è avuta la trasformazione e poi l induzione alla proliferazione, da parte dei geni oncosoppressori, avviene che all inizio abbiamo una proliferazione rapida delle cellule fino a quando non si arriva ad un limite di 100 µm, dopo raggiunto questo limite si raggiunge una stasi della proliferazione cellulare perché viene a mancare l approvvigionamento dell ossigeno alle cellule più interne, dopodichè si ha, da parte della cellula cancerosa, la produzione di particolari fattori angiogenetici i quali inducono la proliferazione da parte dei vasi sanguigni che sono circostanti al tumore andando in un secondo momento ad indovarsi nella cellula tumorale stessa. Una volta che si è avuta la vascolarizzazione di queste cellule tumorali si avrà una ripresa drastica della proliferazione andando a crescere in modo esponenziale.) 2

3 Quindi il sangue rappresenta l ambiente esterno in cui tutte le cellule prendono l ossigeno ed il nutrimento in cui riversano i prodotti del catabolismo. Abbiamo detto che c è una parte liquida e una corpuscolare, la parte liquida circa il 90% è costituita prevalentemente da acqua, una piccola % di Sali, minerali e costituenti organici che sono di varia natura come le proteine che rappresentano il 7% come l Albumina (peso di 6900 dalton) che è la più importante per quanto riguarda la determinazione della pressione colloido osmotica in quanto è la molecola quantitativamente più importante dopo la Globulina che pur essendo più grandi, rispetto all albumina, non riescono ad avere un effetto osmotico come l albumina. Un altro fattore importante, di regolazione, che è presente nel plasma sono gli Ormoni ed ecco che il plasma effettua un'altra funzione e cioè quella di collegamento tra le cellule dei vari tessuti, quindi tramite un sistema idraulico si ha la trasmissione di comunicazione tra tessuto e le cellule dei tessuti. Ritornando alla parte inorganica del plasma cioè la componente salinica, esiste una certa somiglianza con la costruzione elettrolitica del sangue all acqua di mare dove c è una certa somiglianza di concentrazione di sodio e potassio del sangue con quella del acqua di mare dove abbiamo una cetra similarità ma le differenze sono parecchie. Questo ci fa presupporre che la componente salina del plasma, e la concentrazione salina del mare di milioni di anni fa non era quella attuale ma era quella più simile alla concentrazione salina del plasma, questo perché negli organismi viventi si è conservata il retaggio della composizione dell acqua marina in cui è comparsa la vita milioni di anni fa. Per quanto riguarda le cellule del sangue vi è una notevole differenza tra la tipologia dei costituenti cellulari. La formazione del sangue avviene intorno alla 3 settimana di vita intrauterina dal momento del concepimento, dove il sangue viene formato all esterno dell embrione e si chiama sacco vitellino che garantisce la formazione dell'embrione, nei mammiferi non è solo il sacco vitellino che garantisce la formazione dell individuo completo, 3

4 mentre nelle altre specie come uccelli e rettili cioè che mantiene in totale autonomia la crescita del animale è l uovo dove non mantiene nessun rapporto con la madre. Infatti i gas li prende dall esterno mediante il guscio che è poroso, qui l ossigeno passa e diffonde tramite una membrana interna detta membrana testacea caratterizzata da due cavità una superiore ed una inferiore tra queste due cavità è presente l ossigeno che servirà per la respirazione dell animale. Poi è presente l albume che contiene albumina e acqua, sempre come nutrienti. Infine c è il tuorlo (per noi il sacculo) dove sono presenti tutti i nutrienti che possono portare alla formazione dell animale. Se si osserva attentamente un uovo aperto si notano dei vasellini rossi (presenti sulla macula, all esterno del tuorlo) quindi si è avuta la prima formazione di sangue e vasi il quale serviranno per portare i primi nutrienti al feto. Questa similitudine è ciò che succede a carico del sacco vitellino nelle prime 3 settimane (detti isolotti Wolf e Darwin), cioè l empoiesi. L emopoiesi che avviene nel sacco vitellino e cioè extra embrionale dura fino al 3 mese intrauterino dopodichè l emopoiesi si trasferisce all interno del embrione quindi si avrà l emopoiesi di tipo embrionale dove inizia nel fegato e poi nella milza. Nel 4/5 mese inizia l emopoiesi nella sede definitiva che è il midollo osseo dove porterà per tutta la pubertà la formazione di degli elementi figurati del sangue fino all adolescenza ove si inizia la regressione dell attività emopoietica rimanendo confinato solo nelle ossa piatte e nell epifisi delle ossa lunghe, ma in particolari patologie si può avere dei focolai di eritropoiesi a carico di altri organi che a carico della vita adulta non avviene normalmente come fegato, milza o in sedi dove non è mai avvenuta l emopoiesi come ad esempio a carico del polmone. Il trasferimento dell emopoiesi dall'ambiente extracellulare all ambiente intracellulare avviene a carico di cellule totipotenti. Nei primi studi effettuati sul sangue si notò che erano presenti diversi elementi cellulari come Eritrociti, Leucociti, Linfociti e le Piastrine gli ematologi cercarono di osservare quali erano gli elementi primitivi di queste linee cellulari dove poi furono ipotizzate diverse teorie come la teoria Polifiletica si supponeva l esistenza di una cellula primitiva (staminali in senso emopoietico) che era capace di dare solo la linea 4

5 eritrocitaria, un'altra solo la linea dei Granulociti, un'altra solo Neutrofili, un'altra ai Basofili, un'altra agli Eosinofili, Leucociti e un'altra alle Piastrine, tutti studi effettuati con la microscopia ottica, ma anche con l avvento della microscopia elettronica non è che si fecero molti passi avanti. Quindi in base alle caratteristiche morfologiche delle cellule capostipite si attribuiva la propria linea cellulare. Poi venne la teoria Dualistica dove degli ematologi ritenevano che esistesse, comunque una cellula che dava origine alle cellule del sistema mieloide cioè eritrociti e leucociti e un'altra linea che dava origine alle cellula linfatiche, ai linfociti T e B etc Un'ultima ricerca, effettuata dal Ferrara, fu proposta la teoria di una sola cellula capostipite indirizzata in senso ematologico da cui derivava tutte le altre cellule detto Emoistoblasto di Ferrara dove appunto la derivazione del sangue è di origine connettivale, questo spiega anche perché diversi tessuti possono essere sede, in particolari condizioni, di fenomeni emopoietici questo perché un organo composto da vari tessuti tra cui il tessuto connettivale quindi con presenza di cellule staminali che se stimolate possono dare fenomeni di emopoiesi. Successivamente con la possibilità di utilizzare le colture cellulari e la scoperta degli anticorpi monoclonali è stato visto che la teoria del Ferrara era esatta, quindi noi abbiano un'unica cellula che si differenzia in senso ematologico dando tutti gli elementi della serie del sangue. Se si osserva una sezione di osso con all'interno il midollo si può notare che il midollo si presenta molto vascolarizzato, poi abbiamo i sinusoidi che si penetrano tra le trabecole ossee dov è presente l endotelio in cui si ha la formazione degli elementi del sangue e versati in circolo mediante il drenaggio dei sinusoidi. Ad esempio il Megacariocita (che deriva dal Megacarioblasto) è molto vicino all endotelio del sinusoide dove non passa direttamente ma manda delle estroflessioni citoplasmatiche che poi si frammentano e daranno origine alle piastrine. Generalmente quando abbiamo la differenziazione si perde la capacità proliferativa come gli eritrociti e i granulociti ma solamente i linfociti conservano la capacità proliferativa dando origine alla 5

6 cosiddetta Immunità Acquisita ma non Innata che è dovuta prevalentemente da Granulociti e Macrofagi mediante il meccanismo della fagocitosi. Se si osserva una sezione di midollo osseo si può notare che sono presenti i vari elementi cellulari i quali si presentano nucleati quindi sono tutte forme blastiche cioè forme capaci di proliferare o in via di maturazione, poi si possono osservare delle lacune di colore bianco che sono depositi di grasso. La cellula staminale ha la caratteristica di auto rinnovarsi cioè di dare una cellula che è uguale a se stessa. Si possono avere due tipi di vie della cellula staminale cioè può andare incontro ad una divisione dove darà due cellule uguali a se stessa o che sono entrambi diverse da se stessa e sono più evolute in senso differenziativo, queste divisioni sono dette Divisione Simmetrica e divisione Asimmetrica. Quindi tutte le cellule staminali possono andare incontro a questo tipo di differenziazione, naturalmente devono essere presenti cellule che si rinnovano dando cellule uguali a se stesse. Se si prende una cellula embrionale e la facciamo duplicare questa cellula non duplicherà all infinito, ma se prendiamo delle cellule neoplastiche queste si duplicheranno all infinito quindi sono immortali invece le cellule embrionali dei mammiferi non sono immortali, infatti secondo la teoria di Hayflick possono avvenire una limitata divisione cellulare (70/80 divisioni cellulari nel corso della vita). Inoltre si è notato che queste cellule hanno una memoria di quante cellule a prodotto lungo tutta la sua vita. Si è notato anche che non tutte le cellule staminali rispecchiano la teoria di Hayflick, infatti ci sono cellule di alcuni tessuti che si riproducono all occorrenza riprendendo la loro attività proliferativa perché sono ferme nello stadio G0 del ciclo cellulare. Le cellule staminali si distinguono tra di loro perché possono avere un indirizzo diverso, c è la cellula staminale totipotente la quale da tutti i tipi di cellule che sono presenti nell organismo, altre invece che hanno gia un indirizzo possono dare inizio solo a determinate cellule. Le cellule non decidono da sé, mediante l attivazione casuale della proliferazione, ma esistono delle comunicazioni della cellula stessa e l ambiente esterno della superficie cellulare dove può comunicare ad 6

7 esempio con un'altra cellula o con sostanze chimiche che possono variare di concentrazione, ad esempio se si considera una normale attività cellulare come la chemiotassi, che poi è correlata alla fagocitosi, questa attività di chemiotassi cellulare segue una variazione di concentrazione di quelle sostanze che vengono prodotte da quel tipo di parassita che in quel momento in quel ambiente. Quindi il fenomeno della proliferazione e della differenziazione può dipendere dalla caratteristica della cellula stessa ma attraverso particolari recettori può essere anche influenzata da altre cellule che producono altri fattori ed allora vediamo che fattori esterni possono condizionare il comportamento di determinate cellule e allora, ritornando al discorso dell emopoiesi dal trasferimento di cellule dalla zone extraembrionale alla zone intraembrionale è dovuta proprio all espressione di particolari molecole sulla membrana cellulare e da molecole che sono di adesione che si verifica sempre per la comparsa di particolari strutture sulla membrana cellulare che si possono verificare delle affinità recettore-ligando tra varie cellule diverse, è quello che succede nell interazione che avviene alle cellule staminali del sangue al livello del endotelio vascolare della matrice ossea, cioè si formano delle particolari linee specializzate che sono dovute dall attrazione casuale di queste molecole corrispondenti quindi si noterà che la specializzazione del midollo osseo nelle trabecole ossee è dovuto proprio alla specificità di queste molecole di adesione corrispondenti tra l osso e le cellule staminali. In oltre mediante lo studio di particolari molecole che sono espresse sulla membrana cellulare è stato possibile caratterizzare la cellula staminale emopoietica, una delle prime molecole identificate più importante è la CD34 dove ci serviremo per riconoscere se quel tipo di cellula capostipite della serie eritropoietica. Ad esempio uno dei sistemi per andare ad osservare l attività proliferativa delle cellule staminali come la milza è il metodo delle radiazioni ionizzanti dove andiamo a prelevare delle cellule del midollo osseo di un soggetto sano e compatibile, le andiamo a reimpiantare in un corpo in cui è stata azzerata la riproduzione proliferativa del midollo, vediamo che queste cellule vanno, mediante le radiazioni ionizzanti, a colonizzare la milza andando a ripristinare l attività emopoietica di quest organo. 7

8 Anche una certa quota di cellule staminali sono presenti in circolo con il sangue, oppure le troviamo anche nel cordone ombelicale che possono essere usate nei trapianti di cellule staminali. Come accennato è anche importante la localizzazione delle cellule staminali come nell osso dove nella parte interna troviamo la cosiddetta nicchia in cui le cellule staminali del sangue sono in rapporto con le cellule del tessuto osseo quali gli osteoblasti e gli osteoclasti che determinano il rimaneggiamento del tessuto osseo mediante il paratormone (prodotto dalle paratiroidi) vediamo che oltre all'incremento degli osteoblasti si ha un incremento delle cellule emopoietiche. Invece se andiamo ad inibire, con particolari sistemi, il recettore per il paratormone degli osteoblasti si osserva una liberazione dell osteoblasto dal controllo della sua proliferazione e di conseguenza proliferano formando l osso. Questo per dire che come l ambiente influenza le cellule staminali di un altro tipo di organo. Ad esempio un inibizione dell attività proliferativa si può avere a carico di un virus che va ad interferire nella normale attività proliferativa di quel tessuto. Quindi i primi esperimenti che sono stato fatti sulle linee cellulari sono delle colonie di due tipi cellule grandi e cellule piccole, quelle grandi sono chiamate CF1 mentre le piccole CF2, se andiamo a prendere le cellule che abbiamo nella milza e le mettiamo in cultura noteremo che danno questi due tipi di cellule CF1 e CF2 ma solamente le CF2 saranno capaci di evolvere nella serie rossa cioè acquisiscono una capacità specifica a produrre elementi della serie rossa, quindi sono capaci di autoriprodursi e dare origine alla cellula capostipite della cellula della serie rossa il cosiddetto Pro-eritroblasto. Quindi come si può osservare sono valide tutte le teorie, nel senso che la capostipite è quella del Ferrara cioè Unicistica che esiste un'unica cellula che riesce ad indirizzarsi in senso empoietico, poi annotiamo la teoria Dualistica dove abbiamo due cellule capostipite una che darà origine alla serie rossa e una alla serie bianca (granulociti, macrofagi e piastrine) e l altra che trae origine solo ai linfociti della serie mieloide che darà origine solo a leucociti e granulociti e serie linfoide che darà solo la linea linfoide come Linfociti T, B (B sono quelli in circolo e sono localizzati in particolari organi 8

9 come il timo e la milza nella polpa bianca, mentre nella polpa rossa avviene la processazione dei globuli rossi). Nola 1.2 emo (Martedì 4 Ottobre 2011) Abbiamo detto che tutte le cellule del sangue derivano da un unico progenitore e iniziano a formarsi nel ambiente extrauterino ed in un secondo momento compare in sede intraembrionale. Inoltre vediamo che la cellula staminale totipotente è in grado di auto regolarsi ma non tutte quante le cellule staminali sono in proliferazione, solo una certa parte è in proliferazione altre sono allo stato quiescente. Dopo gli studi di Ferrara, con la teoria Unicistica, con l avvento di nuove tecniche (colture cellulari e anticorpi monoclonali) è stata individuata la cellula capostipite di tutta la serie ematica. Inoltre è stato studiato il modo con cui, le cellule che derivano dalla cellula capostipite, arrivano nelle varie sedi delle cellule del sangue il cui processo è dovuto all attivazione ed inattivazione di geni, come CDP, e da particolari recettori esposti sulla membrana, che appunto li indirizzano nelle varie sedi. Tra i fattori di crescita troviamo le Interleuchine, famiglia numerosissima (60) la quale responsività a questi fattori di crescita è diversa da cellula a cellula cioè possono avere una capacità stimolante su alcune cellule e inibente su altre cellule, questo è dovuto all espressione di determinati recettori sulle membrane cellulari. Abbiamo detto che la maggior parte delle cellule staminali sono localizzate e fisse negli organi emopoietici, però sono presenti anche cellule che sono circolanti nel sangue. Le cellule localizzate, sono tali, perché presentano molecole di adesione sulla membrana cellulare ma nel processo di differenziazione e maturazione queste molecole di adesione possono andare perse e quindi queste cellule entrano in circolo costituendo cellule mature del sangue. Quindi la cellula staminale in grado di autorinnovarsi e dare origine a cellule più differenziate che conservano la capacità replicativa, poi in un secondo momento maturano, perdendo la capacità di proliferare cioè ad un 9

10 certo punto la cellula è capace solo di evolvere solo in senso maturativo senza dividersi quindi si osservano i cosiddetti CSF Fattori Stimolanti le Colonie delle cellula staminali, quindi si ha la produzione delle cellule della nicchia dove si trova il tessuto delle cellule emopoietiche staminali dove si stanno differenziando, quindi il connubio del fattore CSF più l espressione di recettori che si trovano sulla membrana fanno sì che si ha il differenziamento delle varie linee cellulari. Ad esempio come le cellule del sistema linfatico T che sono localizzati al livello del timo e della milza e B che sono linfociti circolanti i quali sono cellule mature differenziate ma sono le uniche cellule linfocitarie che conservano la capacità di riprendere l attività proliferativa, a differenza di altre cellule come gli eritrociti o gli stessi globuli bianchi come i granulociti che hanno perso questa capacità di dividersi, assumono questa capacità solo se vengono stimolati alla presenza di antigeni che sono entrati nell organismo, dove si ha un interazione con i linfociti i quali riprendono a proliferare formando dei cloni specifici che saranno responsabili della risposta umorale mediante la formazione di anticorpi. Quindi dalla cellula linfoide si ha la formazione di cellule differenziate che sono le cellule dell immunità specifica cioè B, T, NK e le cellule dendritiche che hanno una funzione particolare di processare l antigene ai linfociti e plasmacellule per indurre la risposta immune. Invece nella cellula mieloide darà origine agli altri leucociti come Granulociti che si dividono in Basofili, Neutrofili, Acidofili, Eosinofili e Macrofagi ed in alcuni casi anche alle cellule dendritiche e piastrine. La risposta alla proliferazione della cellula staminale si ha quanto si ha la presenza di fattori solubili delle cellule staminali come la TPO la Trombopoietina un ormone che diventerà specifico per la produzione delle piastrine. Come pure un altro ormone solubile quale la Eritropoietina (EPO promosso dal cromosoma 7 del gene 5 - TACGTGCT-3 chiamato HRE) che è specifica per la produzione dei globuli rossi. I fattori di crescita come Interleuchine e i recettori sulle cellule noi abbiamo che le cellule vengono indirizzate sulla linea cellulare più che su di un'altra linea cellulare, naturalmente si può avere una risposta proporzionale sia ad una concentrazione di un fattore di crescita sia 10

11 alla concentrazione o meglio la quantità di recettori presenti sulla singola cellula, cioè la cellula più esprime recettori più sarà sensibile a qual determinato ormone o fattore di crescita che riconosce quel particolare recettore. Quindi alla base di questo sistema noi abbiamo una regolazione della produzione degli elementi della serie ematica, e in condizioni patologiche si possono avere delle alterazioni della loro distribuzione quantitativa nel sangue periferico. Mediante uno striscio si sangue colorato con ematossilina si può osservare al microscopio ottico i globuli rossi che sono senza nucleo di colore rosa e le cellule nucleate con un nucleo ben distinto come i granulociti che si presentano con un nucleo lobato inoltre hanno la caratteristica di avere una emivita molto breve da poche ore a massimo un giorno, quindi vengono continuamente rinnovate, quindi le cellule progenitrici della linea bianca sono in attività proliferativa più cospicua delle cellule della serie rossa ma gli eritrociti presentano un emivita molto più lunga di 120 giorni (il numero dei globuli rossi è intorno 5 milioni per fl femtolitro o mm³, i globuli bianchi 4/5 mila per fl o mm³) ma come ricambio sono maggiori per quanto riguarda i globuli bianchi. Per quanto riguarda i globuli bianchi la maggior parte è costituita da neutrofili che si presentano con nucleo lobato che è l espressione della maggiore età del granulocita infatti è dalla percentuale delle lobature possiamo osservare se il ricambio veloce o è tardivo dei globuli bianchi, questo è importante per la valutazione di determinate infezioni perché come menzionato i granulociti, soprattutto i neutrofili, sono molto importanti nella immunità innata mediante il fenomeno della fagocitosi, si può usare una formula (Arlet) che valuta metà dei granulociti in funzione della loro lobatura. I granulociti poi si distinguono in Basofili, Neutrofili e Eosinofili quest ultimi sono implicati nella difesa soprattutto da protozoi, infatti in alcune infezioni di parassitosi aumentano soprattutto gli eosinofili, ad esempio si può osservare una spiccata eosinofilia nel caso di una infestazione da elminta. Poi abbiamo le piastrine che derivano da frammenti cellulari dei megacariociti le quali vanno in circolo e svolgono un ruolo importante come l emostasi e della coagulazione presentando un ruolo meccanico con i frammenti cellulari per agire su di un vaso 11

12 lesionato formando un tappo piastrinico. Tornando a parlare della serie rossa, come abbiamo detto la cellula staminale totipotente è in grado di dare origine a una cellula uguale a se stessa la quale è capace di dare una divisione di tipo a-simmetrica cioè dà origine ad una cellula uguale a se stessa garantendo il rinnovamento e un'altra che evolve in senso più differenziato la quale e capace di auto rinnovarsi dando origine a dei cloni cellulari più grossi le cosiddette PFU, questa cellule dividendosi da origine alle CFU le quali sono sempre progenitori della serie rossa del sangue, quindi già a questo livello, durante studi di laboratorio, si nota che la cellula ha pur conservato la capacità di autorinnovarsi e di differenziarsi è capace solamente di dare origine ad una cellula della serie rossa quindi non è più capace di dare origine ad altre cellule, quindi si è avuto un indirizzo specifico verso una serie rossa e la cosa che si può notare è che nelle CFU sono più sensibili delle PFU di essere sensibile ad un particolare ormone che è la eritropoietina questo significa che incominciano a comparire sulla membrana cellulare i recettori per la eritropoietina. In oltre, sempre in senso differenziativo e maturativo, si osserva la formazione del primo precursore dell'eritrocita che è il pro-eritroblasto il quale è capace di dividersi ma può solo dare figlie più differenziate che evolvono solo in senso maturativo. Inoltre, nel pro-eritroblasto si può osservare una molecola specifica del globulo rosso quale è la proteina dell emoglobina, molecole che è assente nelle altre cellule dell organismo. L eritroblasto più maturo è chiamato l eritroblasto ortocromatico (o acidofilo) il quale perderà la proprietà di dividersi, inoltre più avanti va, in senso evolutivo della cellula, il volume cellulare diminuisce, inoltre cambia anche il colore del citoplasma che va da acidofilo a policromatofilo questo è dovuto al fatto che si incomincia ad avere una quota maggiore di emoglobina. Poi si passa alla formazione del reticolocita il quale non presenta nucleo, prendono il nome di reticolocita perché presentano un reticolo all interno che è formato da una sostanza granulo filamentosa. Nel reticolocita pur non essendoci il nucleo si persiste la capacità di produrre emoglobina mediante la presenza di ribosomi (granulo) e mrna (filamenti) di lunga vita i quali permettono la formazione di emoglobina anche in 12

13 assenza del nucleo. Nel reticolocita ancora non si osserva la classica forma biconcava del globulo rosso, ma si osserva più una forma irregolare, ameboide. Il reticolocita nella sua fase finale di maturazione lo si può osservare nelle zone di confine tra l endotelio dei sinusoidi del midollo e i vasi sanguigni il quale si immette nel torrente circolatorio mediate gemmazione. Tutto questo avviene solo quando si ha la perdita di molecole di adesione le quali permettono di abbandonare li midollo osseo solo quando hanno raggiunto il grado di maturazione adatto per passare nel torrente circolatorio, solo in alcuni casi patologici come neoplastico, queste cellule perdono prima le molecole di adesione e passano prima del tempo, come nel caso delle Leucemie, infatti è lo stesso meccanismo che si osserva nei tumori maligni quando si hanno formazioni di metastasi cioè perdono queste molecole di adesione e vanno in circolo. Quindi dalla cellula staminale, indirizzata in senso eritropoietico, all'eritrocita ci vogliono circa 10/15 giorni di maturazione con una notevole riduzione del volume della cellula. Può accadere però che durante una proliferazione un intera linea cellulare può venire a mancare per una causa qualsiasi e viene definita Eritropoiesi Inefficace cioè si ha la perdita di cellule che teoricamente da un'unica cellula dovremmo avere la formazione di tutte le altre, ma non solo, possiamo avere che le cellule possono perdere la capacità proliferativa ed evolvere solamente in senso maturo e quindi si avrà che queste cellule non perdono il volume ma rimarranno della stessa grandezza ed avremo dei globuli rossi più grandi come nelle anemie macrocitiche, quindi le cellule staminali evolvono sono in senso maturativo in quanto hanno perso la capacità di dividersi. Il concetto di Eritrone è che tutto deve funzionare, dalla cellula staminale primitiva alla formazione dell eritrocita che dovrà vivere in circolo 120 giorni. Mediante dei rapporti quali eritropoiesi totale, eritropoiesi inefficace (non deve superare il 10% dell'eritropoiesi totale) e eritropoiesi efficace, noi vediamo se l eritone è funzionale oppure no. Ad esempio in caso di una eritropoiesi inefficace il midollo riesce a sopperire questo deficit, ma alcune volte va oltre questo 13

14 sopperire andando a danno della serie bianca in quanto generalmente si ha un rapporto di 1 a 3 invertendo questo rapporto e producendo più globuli rossi che bianchi definita Anemia Emolitica in cui si ha una diminuita capacità di sopravvivenza dei globuli rossi. La produzione dei globuli rossi viene regolata da un ormone specifico detto l eritropoietina (glicoproteina) il cui peso molecolare è intorno ai 36 mila e viene prodotto dal adulto dal surrene, rene e fegato che produce questo ormone in funzione della tensione di ossigeno del sangue circolante, se si ha una riduzione della tensione di ossigeno si ha un incremento della produzione di eritropoietina la quale va a stimolare le cellule progenitrici (dalle CFU) inducendole alla proliferazione, dove aumenta l emoglobina ed il trasporto di ossigeno a livello periferico con il ripristino dell auto regolazione garantendo quel normale numero di eritrociti. Se per esempio andiamo in alta montagna (3000m) se abbiamo normalmente 5milioni di globuli rossi dopo qualche tempo si avrà un aumento di circa 6.5milioni globuli rossi, perché la tensione parziale dell ossigeno ad alta quota diminuisce. L eritropoietina per poter funzionare ha bisogno di un recettore il quale è trans-membranario e in base al legame dell eritropoietina è capace di trasdurre il segnale andando a stimolare la proliferazione cellulare e solo la proliferazione delle cellule rosse in quanto solo loro presentano questo recettore. Gli effetti biologici della eritropoietina si ha l aumentata sintesi del DNA espressione del recettore della transferrina (specifica proteina che è capace di trasportare il ferro) che aumenta l espressione di proteine della membrana cellulare degli eritrociti che sono la banda 3 e 4, stimolazione della sintesi dell emoglobina che abbassa la barriera midollare fa si che gli eritrociti entrino in circolo, quindi in caso di aumento dell attività dell eritropoietina noi avremo una maggiore quantità di reticolociti in circolo. Nola 1.3 emo (Mercoledì 12 Ottobre 2011) Abbiamo visto che dalle cellule progenitrici si formano le cellule mature, abbiamo visto che fino ad un certo punto è compatibile la 14

15 divisione cellulare con la maturazione solo ad un certo punto si ha incompatibilità tra proliferazione e maturazione e si evolve solamente in senso maturativo, abbiamo visto che ci possono essere in alcuni casi dei salti mitotici per cui da una cellula matura si passa ad una cellula più matura senza divisione ed in questo caso le cellule figlie maturi finali risultano più grandi della norma. Inoltre abbiamo visto che non tutte le cellule progenitrici danno origine ad un numero matematico ma si può avere una perdita cellulare durante la divisione o la maturazione per cui avremo una certa eritropoiesi inefficace perché le cellule vanno perdute la differenziazione della maturazione, naturalmente questa eritropoiesi inefficace avviene anche nell individuo normale però non deve superare il 10% del eritropoiesi totale. Abbiamo visto, per quanto riguarda le cellule staminali dei globuli rossi, che esse sono sensibili ad un certo punto ad un ormone specifico che è l eritropoietina una proteina che viene prodotta del rene ed avviene la differenziazione delle cellule staminali che incominciano ad esporre i recettori per l eritropoietina determinando la differenziazione in senso eritropoietico, ma vedremo che anche nell adulto si ha una notevole sensibilità delle cellule progenitrici all eritropoietina che è il fine regolatore della produzione degli eritrociti. Se si osserva il numero dei globuli rossi che è intorno ai 4/5 milioni/mm³, questo numero è costante grazie all eritropoietina la quale è indotta dalle cellule renali da un fattore (HIF Hypoxiainducible factor ) che è sensibile all ipossia, infatti come abbiamo visto, se si ha una variazione della tensione parziale di ossigeno al livello del sangue periferico si osserva l aumento di HIF sensibile alla ipossia che va a stimolare la produzione di EPO di conseguenza va a stimolare la produzione l eritropoiesi aumentando gli eritrociti che trasportano l ossigeno ritornando allo stato stazionario (steady state). Il globulo rosso o emazia è la cellula più specializzata ma che svolge solo un'unica funzione cioè di trasportare ossigeno nei tessuti periferici, non presenta nucleo quindi non si può riprodurre e quindi presenta solo un metabolismo estremamente settoriale e gli enzimi che sono deputati al metabolismo principale che è il metabolismo glucidico e del glutatione è limitato nel tempo ecco perché i globuli rossi hanno una vita ben stabilita che è di circa 120 giorni, ma in 15

16 alcuni casi questa vita media può diminuire anche notevolmente e quando diminuisce la vita media dei globuli rossi si va incontro a delle forme di anemie caratterizzate da una riduzione della vita media. È possibile calcolare la vita media dei globuli rossi mediante delle tecniche che possono essere basate sulla immunologia o sulla radio biologia mediante il gruppo sanguigno dell individuo ed andare a cercare nel tempo (tipo 10 giorni) come diminuisce la quantità dei globuli rossi, oppure dopo prelievo di sangue di un individuo si marcano con ferro radioattivo e mediante le tecniche di radiazioni ionizzanti si può osservare come la radioattività diminuisce nel tempo, quindi dopo 120 si osserva sia la fine del ciclo vitale del globulo rosso. Nel globulo rosso è molto importante la presenza del ATP che è necessaria per il funzionamento delle pompe Na/K infatti noi sappiamo che il Na deve essere pompato fuori mentre rimane all interno il K ad esempio nelle lisi massive dei globuli rossi si può avere un aumento notevole della potassemia perché si rompe il globulo rosso ed il potassio cellulare va in circolo. Un altro prodotto importante del metabolismo glucidico del globulo rosso è il 2-3-bifosfoglicerato interagendo con l emoglobina fa sì che cambi l affinità dell emoglobina per l ossigeno, infatti è molto importante perché permette la cessione e l acquisizione dell ossigeno in determinate condizioni, come alcune anemie sono dovute da alcuni difetti enzimatici dette eritroenzimo-anemie. Un altro fattore importante è il NADH e NADPH che sono importanti per mantenere l integrità sia delle strutture del globulo rosso sia l integrità dell emoglobina, infatti sono forti fattori antiossidanti infatti NADPH è un coenzima molto importante per la Glutatione reduttasi che è in protettore dei gruppi SH infatti esistono anemie dovute all alterazione dell'enzima Glutatione reduttasi, inoltre il NADH può essere coinvolto nella funzione dell'emoglobina infatti il NADH rientra nei meccanismi di trasformazione del emoglobina da metaemoglobina (emoglobina che ha legato l ossigeno in maniera irreversibile ma mediante l azione degli enzimi NADH e NADPH libera l ossigeno ridonando la proprietà di scambiare l ossigeno) a emoglobina. Sappiamo che esiste anche la carbossiemoglobina che invece di legare Ossigeno lega il Carbossido di carbonio (CO) la quale 16

17 reazione non è assolutamente reversibile, infatti chi subisce un intossicazione di CO presenta un colorito roseo. Il globulo rosso normalmente si trova in sospensione, la membrana cellulare si presenta molto elastica, presenta una forma a lente biconcava (diametro di circa 7,8 micron) che gli permette di effettuare gli scambi gassosi, infatti è grazie a questa forma che può prelevare l ossigeno a livello degli alveoli polmonari e rilasciarlo a livello dei capillari del sangue periferico. Se fosse di forma sferica il suo movimento nei capillari sarebbe limitatissimo, ma avendo la forma cilindrica si possono avere maggiori scambi, inoltre avendo una membrana elastica può passare facilmente anche nei capillari più piccoli allungandosi, così facendo può aumentare la superficie di scambio infatti ogni alterazione della forma del globulo rosso può avere conseguenze patologiche infatti ci sono delle anemie dovute da alterazioni della forma del globulo rosso. Gli eritrociti essendo delle strutture molto semplici sono di facile studio, infatti sono costituite dal 90% di emoglobina e questo fa sì che lo scarso contenuto di altri fattori strutturali rende facile lo studio delle emazie. Se preleviamo degli eritrociti e li laviamo con soluzione fisiologica mantenendo l integrità del eritrocita e poi centrifughiamo, vedremo che in una provetta sopra avremo la soluzione fisiologica e sotto si osserva un deposito rosso detto Culotto di eritrociti, se però provochiamo una lisi del globulo rosso diminuendo la salinità, immergendoli in acqua distillata, vediamo che la lisi porterà alla liberazione di tutta l emoglobina, successivamente se andiamo a centrifugare non troviamo più un culotto di colore rosso ma sarà di colore bianco/rosa perché l emoglobina essendo di colore rossa si è perduta, inoltre rimarranno le cosiddette Ombre eritrocitarie cioè sono eritrociti senza emoglobina. Mediante un altro studio effettuato con i Sali Caotropici possiamo rivoltare il globulo rosso, cioè fare si che la faccia interna diventi esterna e quella esterna interna, in questo modo si sono messi in evidenza tutte le strutture interne proteiche della membrana cellulare cioè le proteine di membrana che costituisce il cosiddetto citoscheletro. Le proteine del citoscheletro sono caratterizzate, evidenziate con lo studio dell'elettroforesi e dopo con coloranti con il PAS (acido periodico di schiff) che lega i glicidi 17

18 mettendo in evidenza le glicoproteine e il Blu di Comassi che si lega ai gruppi peptidici cioè tutte le altre proteine, in questo modo si mette in evidenza sia le glicoproteine che le proteina totali, ad esempio una proteina molto grossa è la glicoforina A, B, C, mentre altre proteine di origine peptidica come la Spectrina che viene chiamata così perché deriva dal nome spettro, la spectrina poi si lega ad una proteina di ancoraggio detta Ancorina, poi abbiamo l actina e la tropomiosina formando il sistema di traliccio conferendo al globulo rosso la sua struttura. È stato detto che la forma è essenziale e quindi possiamo avere eritrociti i Microciti dove il volume è più piccolo e i Macrociti dove il volume è più grande. Il microcita presenta un diametro inferiore a 7,5 micron mentre il macrocita presenta un diametro superiore dove però non supera i 9 micron di diametro. Si può avere un'altra alterazione del volume detti Megalociti che raggiungono un diametro superiore ai 9 micron con una forma leggermente ovale. Quindi in base a queste alterazioni di volume degli eritrociti, noi possiamo avere delle alterazioni (anemie) normocitiche, microcitiche macrocitiche e megalocitiche o megaloblastiche. Si possono avere anche alterazioni della forma dove determinano una minore durata della vita dell eritrocita in circolo andando incontro alle cosiddette Anemie, si possono avere forme come delle estroflessioni come una sorta di ingranaggi, cellule a bersaglio dove si osserva un rigonfiamento al centro, o possono assumere una forma a goccia, pera o ovale, oppure presentano una sorta di fessura detti stomatocitosi. Le alterazioni del volume prendono il nome di Anisocitosi, mentre le alterazioni della forma prendono il nome di Poichilocitosi (forme birrazze). Anche in determinate condizioni può cambiare la forma del eritrocita, ad esempio quando ci sono variazioni del ph, di calcio o del metabolismo che porta alla formazione di ATP si possono avere alterazioni della forma cioè non necessariamente possiamo avere alterazioni esclusivamente delle proteine del citoscheletro. Ci sono alcune patologie in cui il globulo perde porzioni della membrana andando a formare una struttura più rotonda e più rigido 18

19 infatti questo tipo di globulo rosso avrà delle difficoltà di passare in circolo e generalmente andrà incontro alla cattura da parte del sistema monocitico/macrofagico e verrà eliminata la cellula, mediante l Emocateresi cioè l eliminazione di globuli rossi vecchi o alterati. Se si osserva uno striscio di sangue con all interno prevalentemente sferocitosi si può fare diagnosi di una specifica anemia, come appunto nel caso di Sferocitosi ereditaria (o ittero emolitico costituzionale o malattia di Minkowsky-Chauffard) che geneticamente determinata è dovuta all alterazione delle proteine del citoscheletro le quali fanno entrare più sodio nel globulo rosso osservando un rigonfiamento assumendo una forma sferica, una altra alterazione di tipo ereditaria è l ovalocita dove la loro alterazione è dovuta dall alterazione delle proteine del citoscheletro. Un'altra alterazione della forma dei globuli rossi è la cosiddetta Echinocitosi dove prendono una forma di una Spina dove i motivi di questa alterazione possono essere due o un alterazione delle proteine del citoscheletro della banda 4.1. Oppure un alterazione del doppio strato lipidico della membrana cellulare con un alterato rapporto tra fosfolipidi e colesterolo e rientra in una delle malattie del metabolismo quali le dislipidemie. Un altra alterazione dei globuli rossi è la cosiddetta Cellula a Bersaglio (talassemia) perché assomigliano a i bersagli del tiro assegno dove si osserva che l eritrocita alla periferia si presenta più doppio, poi uno strato più sottile e all improvviso uno strano rigonfiamento al centro. Un'altra alterazione è la presenza dei Drepanocitosi cioè si presentano a forma di falce e questa alterazione non è dovuta dalle proteine della membrana ma per alterazione dell emoglobina che a sua volta è dovuta ad una mutazione a carico dei geni che codificano per le catene β dell emoglobina (alterazione puntiforme di una tripletta che porta ad una singola alterazione di un aminoacido). L anemia falciforme esiste nella condizione eterozigosi e nella condizione di omozigosi (ereditaria e letale), in quest'ultima è estremamente grave perché l individuo nasce e muore in breve tempo. Questa malattia è dovuta da un alterazione dell emoglobina che storce la membrana cellulare, dove si ha che la catena β dell emoglobina, dove l acido glutammico è stato sostituito dalla valina, in condizioni di 19

20 ossigenazione si comporta normale, ma se si abbassa la tensione parziale di ossigeno del sangue venoso all interno della struttura terziaria si formano delle strutture fibrillari dette corpi Tattoidi che interagiscono con la membrana cellulare conferendogli la forma a falce. Nell alterazione eterozigote questa alterazione in un certo senso è reversibile cioè se si ritorna ad un ossigenazione normale si può avere una regressione della polimerizzazione mentre nella forma omozigote la polimerizzazione è irreversibile e quindi le emazie rimangono falcizzate dando origine a forme patologiche come la formazione di trombi o infarti in quanto hanno un interazione con le cellule endoteliali. Questa alterazione genetica, come anemia falciforme, favismo e alle talassemie è caratteristica dell Africa e in Italia, da studi condotti sul parassita della malaria (plasmodio della malaria, protozoo regno animale) si è notato che individui eterozigoti sono meno suscettibili all effetto di questo parassita, infatti il plasmodio della malaria presenta un ciclo cellulare particolare dove l insetto vettore è la zanzara Anopheles e no la culex (anopheles quando si posa mantiene le zampe posteriori alzate mentre la culex posa tutte e sei le zampe). (Durante la seconda guerra mondiale moltissimo americani di razza africana dovevano essere portatori della forma eterozigote dell anemia falciforme. Quando entrò in guerra Pearl Harbor cominciarono a portare i soldati sul fronte europeo con gli aerei, i quali non erano ben pressurizzati e volando ad alta quota si abbassava la tensione parziale dell ossigeno e gli individui che erano in volo erano esposti per molto tempo alla pressione bassa di ossigeno, in questi individui avveniva la falcizzazione e durante il volo andavano incontro ad infarti i quali o rimanevano menomati o morivano). Nola 1.4 emo (Giovedì 20 Ottobre 2011) Come abbiamo detto, la forma del globulo rosso è estremamente importante per la funzione e la durata della vita stessa del globulo rosso. È stato detto che quando la grandezza è differente si parla di Anisocitosi (normociti, microciti, macrociti) e Chirocinosi (diverse, 20

21 variopinto) e questo è un criterio per classificare le anemie. Quindi si possono avere anemie normocitiche, macrocitiche e anemie microcitiche. Poi abbiamo detto che ci sono le varie alterazioni forma come la sferocitosi dove le emazia si presentano di forma più piccola e di forma sferica e possono essere caratteristici di una malattia ereditaria molto grave che è l ittero emolitico costituzionale di Minkowsky- Chauffard o sferocitosi ereditaria abbiamo parlato anche degli ovalociti o ellissociti dove può essere caratterizzato da almeno due ovalocitosi cioè quella dovuta all alterazione delle proteine del citoscheltro oppure quella delle dislipidemie in cui c è un alterato rapporto fra fosfolipidi e colesterolo. Poi abbiamo visto le emazie a bersaglio caratteristiche di una malattia che presente anche in Campania che è la talassemia (ereditaria). Poi abbiamo visto la Drepanocitosi che è dovuta ai globuli rossi a forma di falce (ereditaria) caratterizzata da una mutazione puntiforme della catena β dell emoglobina in cui in posizione 6 al posto dell acido glutammico troviamo la valina. Poi abbiamo visto che Mediante lo studio, con particolari coloranti, possiamo osservare ciò che è all interno, ad esempio come o corpi di Heinz che sono agglomerati di emoglobina cioè emoglobina denaturata questo è causa, in alcune anemie, di alterazioni dell emoglobina stessa. Sempre in alcune malattie si possono trovare i corpi di Jolly sono dei residui nucleari, infatti durante la maturazione possono rimanere questi corpi come possono rimanere delle strutture filamentose o a forma di cerchio dette anelli di Cabot, residui di membrana citoplasmatica eritrocitaria. Poi abbiamo parlato dell importanza della forma per quanto riguarda la sua sopravvivenza in circolo, menzionando il concetto di eritrone, in alcuni casi gli eritrociti possono avere una sopravvivenza in circolo ridotta che è dovuta all alterazione della forma del globulo rosso. Anni fa si testava la resistenza globulare dove venivano stressate le emazia se su di un grande campione di individui se erano portatori sani di una determinata anemia di tipo emolitico. Quindi, come abbiamo detto, il globulo rosso è caratterizzata dalla persistenza funzionale di alcuni enzimi soprattutto del metabolismo glucidico e del 21

22 glutadione che garantiscono la produzione di ATP per la funzione delle pompe e poi per l integrità stessa della membrana cellulare, quindi si può osservare la resistenza alla lisi all emolisi e questo si effettua mettendo gli eritrociti in varie provette con concentrazioni diverse di cloruro di sodio osservano la completa emolisi del globulo rosso con la fuoriuscita di emoglobina e quindi ce ne accorgiamo quando la soluzione diventa di colore rosso brillante e si dice che il sangue è laccato. Questo test è importante per verificare se quel determinato globulo rosso, di un individuo, è resistente a varie concentrazioni, infatti se ha una scarsa resistenza allo shock osmotico di cloruro di sodio i globuli rossi vanno incontro ad emolisi come avviene per la sferocitosi ereditaria in quanto le emazia essendo già a forma di sfera, basti che entri poca acqua si ha il fenomeno dell emolisi. Per quanto riguarda l eliminazione dei globuli rossi, come abbiamo visto che vengono prodotti mediate un processo differenziativo, proliferativo e maturativo, siccome non hanno nucleo e non possono rinnovare il loro patrimonio enzimatico vanno incontro a senescenza, quindi ad eliminazione. Come detto, durante l invecchiamento del globulo rosso, si ha una riduzione della superficie per perdita di frammenti della membrana, poi può diminuire il contenuto di acqua aumentando la viscosità del citoplasma del globulo rosso, poi si può avere un rapporto volume/superficie che diminuisce in relazione alle attività enzimatiche ad esempio se vengono coinvolti enzimi deputati alla sintesi e conservazione del glutatione si ha un alterazione della membrana e di conseguenza si andrà ad una eliminazione di globuli rossi. Inoltre si possono avere delle alterazioni antigeniche deve possono comparire nuovi antigeni che non vengono riconosciuti come propri e quindi si ha un attacco da parte delle cellule immunocompetenti da parte del sistema immunitario. Il ricambio giornaliero è all incirca del 1% in condizioni di normalità. Come abbiamo visto i globuli rossi vengono prodotti nel midollo osseo presente nell adulto nelle ossa piatte e nelle epifisi delle ossa lunghe. I globuli rossi alla fine della loro vita di 120 giorni, vengono eliminati dal sistema Emocateretico che fa parte del sistema monocitico 22

23 macrofagico e sistema reticoloendoteliale. Il reticolo endoteliale essendo presente un pò dappertutto quindi possiamo avere che i globuli rossi possono essere eliminati in vari distretti dell organismo però abbiamo un organo specifico emocateretico che è la milza in cui è concentrato il sistema monocitico macrofagico. La milza è costituita da una polpa rossa che costituisce il sistema emocateretico formata da i sinusoidi splenici (nei sinusoidi i globuli rossi sani vengono immessi nella circolazione tramite la vena splenica, quelli che non passano vengono distrutti dal sistema monocitico macrofagico) e una polpa Bianca che è quella immunocompetente. La polpa rossa produce un test funzionale al globulo rosso sottoponendo a un esame i globuli rossi, per cui globuli rossi vecchi o alterati vengono catturati facilmente ed eliminati. Quindi la milza effettua un test funzionale in cui sottopone i globuli rossi ad un passato forzato nei sinusoidi attraverso l endotelio che determina la struttura del sinusoide, quindi il globulo rosso deve essere elastico, plasmabile, modificabile, se si presenta rigido non passa, in quanto i sinusoidi li dobbiamo immaginare come dei setacci, se il globulo rosso è deformabile riesce a passare se si presenta rigido si blocca nel setaccio e viene intrappolato. Naturalmente tutti i globuli rossi che hanno delle alterazioni a carico della membrana o sono vecchi o non presentano più il sistema enzimatico che garantisce la flessibilità della membrana rimangono intrappolati e quindi eliminati. Ma il test funzionale consiste anche nella stasi che si ha a livello della milza, siccome il letto vascolare della milza si amplia notevolmente dall arteria splenica arriva alla milza, poi si ha uno sfioccamento di capillari nella polpa rossa quindi si ha una caduta della pressione e una stasi a livello della milza quindi l ossigeno viene ceduto in quantità massiva e quindi si ha una notevole desaturazione dell ossigeno e quando il sangue perde ossigeno (ricordiamo che il sangue arterioso è di colore rutilio, quello venoso è di colore blu scuro) sarà sempre più bluastro, quindi proprio perché i globuli rossi vanno a stasi nella milza vengono sottoposti a questo test funzionale. Quindi si avrà desaturazione di ossigeno, una desaturazione di glucosio e in questo modo, grazie alla stasi, si testano, per un breve periodo, i globuli rossi che riescono a sopravvivere a questa mancanza di nutrienti. Chi 23