Ematologia - Malattie del sangue e degli organi ematopoietici

Facoltà di Medicina e Chirurgia

Università degli Studi di Foggia

“Malattie del Sangue e degli Organi Emopoietici”

Prof. G. Specchia

Emopoiesi

L’emopoiesi è il processo che consente di rinnovare le cellule ematiche al termine della loro vita nel sangue circolante.

L’emopoiesi avviene già durante la vita intrauterina: nel 1° mese a livello del sacco vitellino, poi a livello epatico e splenico.

Nell’adulto l’emopoiesi avviene nel midollo osseo, che è il principale organo emopoietico, inizialmente presente nelle ossa piatte e lunghe, poi anche nelle vertebre, coste, cresta iliaca, costituendo il 4-6% del peso corporeo totale.

Il midollo osseo è costituito da una parte stromale e da una parte ricca di cellule stromali di sostegno, rappresentata dalle trabecole ossee.

Il microambiente midollare ospita le cellule maturanti ed è costituito dai vasi sinusoidi delimitati da cellule endoteliali prive della membrana basale, dotate di pori attraverso cui le cellule da mature passano nel sangue periferico mediante movimenti attivi di diapedesi.

Poi abbiamo le cellule reticolari che, insieme alle fibre reticolari, costituiscono un tessuto di sostegno per le cellule endoteliali. Infine gli adipociti parasinusoidali e la matrice extracellulare, costituita da fibre collagene, proteine di adesione (fibronectina, laminina) e proteoglicani che hanno la capacità di legare i fattori di crescita emopoietici.

Quindi nel tessuto emopoietico si annidano i progenitori emopoietici e le cellule maturanti, a stretto contatto con le cellule dello stroma che forniscono i fattori di crescita indispensabili per la proliferazione e differenziazione dei progenitori emopoietici negli elementi della linea eritroide, mieloide, granulocitaria...

È possibile prelevare il midollo osseo mediante biopsia sternale o dalla cresta iliaca, valutando:

• MO normocellulare: ricco di megacariociti.
• MO ipocellulare: ricco di tessuto adiposo.
• MO ipercellulare: ricco di cellule di tutte le serie.
• Mielofibrosi: midollo osseo ricco di fibre reticolari.

Cellula staminale

La cellula staminale (stem cell) è la cellula progenitrice da cui originano tutte le cellule del sistema emopoietico, rappresenta lo 0,5% delle cellule presenti nel MO ed è presente in piccola % anche nel sangue periferico.

È detta cellula emopoietica pluripotente o totipotente poiché ha la capacità di proliferare, dividersi e differenziarsi dando origine a tutte le cellule mature circolanti nel sangue periferico; in sua assenza non avremmo il tessuto emopoietico e la parte corpuscolata del sangue.

La cellula staminale è di medio-piccole dimensioni, con nucleo grande, citoplasma scarso, il che è indice di intensa attività proliferativa.

La cellula staminale viene identificata mediante l’Ag CD34 (cluster designation), che è un marcatore specifico di tutte le cellule staminali, mediante Ab monoclonali specifici.

La cellula staminale si divide dando origine a 2 cellule figlie, di cui una continua a dividersi dando origine ad altre cellule immature, mentre l’altra si differenzierà dando origine a colonie cellulari diverse a seconda del fattore di crescita che le va a stimolare e delle esigenze dell’organismo perché, ad esempio, in caso di emorragia si ha una maggiore stimolazione delle cellule della linea eritroide e megacariocitaria per ripristinare le perdite dei globuli rossi e piastrine.

Funzioni principali delle cellule staminali

Quindi le funzioni principali delle cellule staminali sono la funzione di automantenimento e la capacità di differenziarsi (capacità intrinseche).

È possibile separare le cellule staminali dal sangue periferico e osservarne il comportamento in terreni di coltura a base di agar, metilcellulosa, plasma coagulato, in presenza di alcuni fattori di crescita, osservando la crescita di colonie singole o miste, cioè delle CFU o Unità Formanti Colonie (Colony Forming Unit):

• CFU-GEMM o unità formanti colonie miste granulocitarie, eritroidi, mielomonocitarie e megacariocitarie.
• BFU-E o unità formanti macrocolonie eritroidi immature.
• CFU-E o unità formanti colonie eritroidi mature.
• CFU-GM o unità formanti colonie granulo-monocitarie.
• CFU-G o unità formanti colonie granulocitarie.
• CFU-M o unità formanti colonie monocitarie.
• CFU-Meg o unità formanti colonie megacariocitarie.
• CFU-Eos o unità formanti colonie eosinofile.
• CFU-Bas o unità formanti colonie basofile.

I fattori di crescita sono distinti in pluripotenti e lineage specifici.

Fattori di crescita

Fattori di crescita pluripotenti

Tra i Fattori di Crescita Pluripotenti abbiamo:

• IL-3: citochina prodotta dai linfociti T e macrofagi, detta anche multi-CSF perché stimola la crescita delle CFU-GEMM, CFU-GM, CFU-Meg...
• IL-1: prodotta dalle cellule del sistema monocito-macrofagico, è molto tossica, stimola l’ipotalamo provocando febbre resistente agli antipiretici, è responsabile di lesioni osteolitiche perché provoca riassorbimento osseo nei pz con leucemia mieloide acuta; l’IL-1 viene prodotta dalle cellule tumorali e dai blasti leucemici.

Fattori di crescita lineage specifici

Tra i Fattori di Crescita Lineage Specifici abbiamo:

• Eritropoietina Epo: stimola la crescita delle CFU-E con formazione dei globuli rossi.
• Trombopoietina: stimola le CFU-Meg con formazione dei megacariociti e piastrine.
• GM-CSF: prodotta dai linfociti T, monociti, cellule endoteliali e fibroblasti, stimola la crescita delle CFU-GM, CFU-G, CFU-M e BFU-E.
• G-CSF: prodotto da monociti, cellule endoteliali e fibroblasti, stimola la crescita delle CFU-G.
• M-CSF: prodotto da monociti ed endoteli, stimola la crescita delle CFU-M.
• IL-4: prodotta dai linfociti T, stimola la crescita delle CFU-Bas.
• IL-5: prodotta dai linfociti T, stimola la crescita delle CFU-Eso.
• IL-6: prodotta dai linfociti B, monociti e fibroblasti, stimola la linfopoiesi.
• IL-16: prodotta dai linfociti Th2 CD8+, stimola la migrazione dei linfociti Th1 CD4+.
• TNF-α (tumor necrosi factor): prodotto dai macrofagi, inibisce l’emopoiesi, agisce sui leucociti e piastrine, ha effetto pirogeno e citotossico.
• TNF-β: prodotto dai linfociti T attivati, agisce sui linfociti B, osteoclasti e fibroblasti stimolandone la crescita.

Sangue

Il sangue è formato da una parte liquida detta plasma e da una parte corpuscolata rappresentata da globuli rossi, piastrine e globuli bianchi o leucociti distinti in granulociti neutrofili, eosinofili e basofili ed agranulociti, cioè linfociti e monociti.

Si tratta di cellule mature differenziate, dotate di funzioni proprie, presenti nel sangue periferico.

Eritropoiesi (filiera eritropoietica)

L’eritropoiesi è il processo di formazione dei globuli rossi che avviene nel MO a partire dalla cellula staminale pluripotente commissionata in senso eritroide, cioè CFU-E e BFU-E, con proliferazione e maturazione stimolata dai fattori di crescita e soprattutto l’Epo, IL-3, GM-CSF.

L’Epo stimola le CFU-E ed è una glicoproteina di 38000 D secreta a livello renale dalle cellule del tubulo prossimale, dalle cellule endoteliali degli spazi interstiziali peritubulari, in piccola parte a livello epatico e dal sistema monocito-macrofagico.

Nei pz con insufficienza renale si ha una scarsa produzione di Epo, una notevole diminuzione dei livelli di Hb con conseguente anemia. Fortunatamente l’Epo può essere prodotta in laboratorio e somministrata in questi pz evitando l’anemia e le trasfusioni di sangue.

A partire dalla cellula staminale si ha la formazione di tutte le cellule della serie eritroide, cioè:

• Pro-Eritroblasto: di 20-25 μm di Ø, nucleo voluminoso, citoplasma scarso, iperbasofilo, dotato di recettori per la transferrina, anidrasi carbonica, glicoforina A, C, Hb A-non glucosata, spectrina ed non esprime più il CD34 e CD33, marcatori specifici delle cellule staminali.
• Eritroblasto Basofilo: più piccolo, con citoplasma basofilo e cromatina nucleare che tende ad organizzarsi.
• Eritroblasto Policromatofilo: è capace di sintetizzare l’Hb, per cui il citoplasma è acidofilo.
• Reticolocita: nasce dalla trasformazione dell’eritroblasto policromatofilo che perde il nucleo e dà origine al reticolocita, cioè un globulo rosso giovane con citoplasma ricco di residui di ribonucleo-proteine messi in evidenza con colorazione blu brillante di cresile e che, dopo 24-48 h di maturazione nel midollo osseo, passa nel circolo periferico maturando nel Globulo Rosso Maturo, Emazia o Eritrocita.

I globuli rossi hanno un Ø di 7-8 μm, forma di disco biconcavo schiacciato nella parte centrale, nucleo assente, membrana deformabile, ecco perché riescono ad attraversare i vasi sinusoidi e gli alveoli e hanno una vita media di 120 gg.

L’esame emocromocitometrico in condizioni normali fornisce i seguenti valori:

• N° globuli rossi: 4.400.000-6.000.000/mm³.
• Hb: 12-14 gr/dl nella donna, 14-16 gr/dl nell’uomo, 16-19 gr/dl nel neonato.

Quando i livelli di Hb sono < 10 gr/dl si parla di anemia.

L’Ematocrito HCT è il rapporto tra il volume del plasma sanguigno e il volume dei globuli rossi, cioè è il volume occupato dai globuli rossi in 100 ml di sangue espresso in % (lt/lt): i valori normali dell’HCT nell’uomo sono 40-54%, 36-46% nella donna.

Quando i valori di HCT sono < alla norma si sospetta la presenza di anemia.

Indici eritrocitari

Gli indici eritrocitari sono utili per la diagnosi di anemia:

• MCV o Volume Corpuscolare Medio: ci consente di valutare le dimensioni medie dei globuli rossi. In condizioni normali è pari a MCV 80-90 fl (fentolitri) ed è dato dalla formula: MCV = HCT/n° globuli rossi × 10.
• In caso di anemia microcitica, MCV < alla norma, si parla di MCV (β-talassemia), mentre in caso di anemia macrocitica MCV > alla norma (α-talassemia, anemia aplastica, aplasia eritroide pura o eritroblastopenia).
• MCH o Contenuto Emoglobinico Corpuscolare Medio: valori normali pari a 27-33 pgr. MCH = Hb/n° globuli rossi × 10.
• MCHC o Concentrazione Emoglobinica Corpuscolare Media: valori normali pari a 33-35%. MCHC = Hb/HCT × 100.
• In caso di MCHC > alla norma si sospetta un’anemia emolitica, ad es. la sferocitosi ereditaria.

Clinico

Dal punto di vista clinico possiamo avere diverse condizioni:

• Anemia microcitica, Hb = 12 gr/dl, MCV <: talassemia.
• Anemia da carenza di vit. B12, Hb = 10-11 gr/dl, MCV > 110 fl: cioè anemia macrocitica carenziale o dei vegetariani.
• Hb = 17-20 gr/dl: si parla di poliglobulia e bisogna stabilire se si tratta di una policitemia vera, eritrocitosi o poliglobulia secondaria.

Nei pz con bronchite cronica enfisematosa si ha un aumento di globuli rossi ed Hb perché la superficie del letto polmonare è quasi distrutta e il midollo osseo cerca di compensare la situazione iperproducendo globuli rossi per favorire un maggiore scambio di O₂.

Studio della morfologia eritrocitaria

Lo studio della morfologia eritrocitaria ha lo scopo di individuare le alterazioni di forma e dimensioni degli eritrociti, variazione di colore degli eritrociti e distribuzione dell’Hb, presenza di corpi inclusi e cellule immature (eritroblasti) da eritropoiesi inefficace o maggiore stimolazione dell’eritropoiesi a livello del midollo osseo nel tentativo di compensare un’anemia.

Variazioni di forma e dimensioni eritrocitarie

Le variazioni di forma e dimensioni eritrocitarie sono rappresentate da:

• Anisocitosi: eritrociti di dimensioni e grado di emoglobinizzazione diversi.
• Poichilocitosi: eritrociti molto deformati con contorni più o meno regolari.
• Anisopoichilocitosi: associazione tra anisocitosi e poichilocitosi, come succede nell’anemia diseritropoietica, anemia emolitica, mielofibrosi, in cui si parla di dacriociti, cioè eritrociti sottili, di forma allungata a lacrima o racchetta.
• Ellissociti o ovalociti: emazie di forma ellissoide o ovoidale, come nella ellissocitosi o ovalocitosi ereditaria (anemia emolitica).
• Macrocitosi: eritrociti con volume > alla norma (anemia macrocitica, MCV >).
• Microcitosi: eritrociti con volume < alla norma (anemia microcitica, MCV <) come nell’anemia sideropenica e talassemie.
• Megalocitosi: eritrociti con volume >>> fino a 12-15 μm, come nell’anemia megaloblastica da carenza di vit. B12 o anemia perniciosa o da carenza di folati, anemia aplastica, epatopatie croniche.

Anomalie dovute ad una sintesi di Hb inadeguata

Tra le anomalie dovute ad una sintesi di Hb inadeguata abbiamo:

• Ipocromasia: eritrociti pallidi per < [Hb], a causa della < della sintesi dell’eme, come nell’anemia sideropenica, anemia sideroblastica, anemia delle malattie croniche, oppure abbiamo una < della sintesi della globina come nelle talassemie.
• Ipercromasia: eritrociti con colorazione più intensa del normale per > [Hb] o scomparsa dell’area chiara centrale, come nell’anemia megaloblastica e sferocitosi.
• Anisocromasia: > del grado di variabilità della colorazione degli eritrociti.
• Quadro dimorfo: sono presenti 2 distinte popolazioni cellulari, come nell’anemia da carenza di ferro in trattamento, anemia ipocromica dopo terapia trasfusionale, carenza di ferro e vit. B12.

Danni periferici degli eritrociti

Tra i danni periferici degli eritrociti abbiamo:

• Sferociti: emazie di forma sferica, di piccole dimensioni, come nella sferocitosi ereditaria, tossine batteriche, interazione tra fagociti ed eritrociti rivestiti da Ig o C, come nelle anemie emolitiche autoimmuni.
• Schistociti: eritrociti frammentati, come nelle talassemie, mielofibrosi.

Alterazioni miscellanee

Tra le alterazioni miscellanee abbiamo:

• Leptociti: emazie sottili con Hb periferica, come nella talassemia.
• Depranociti: emazie a forma di falce, allungate, strette e ricurve, come nell’anemia a cellule falciformi.
• Echinociti: emazie spiculate con proiezioni citoplasmatiche corte e distribuite regolarmente.
• Acantociti: emazie con proiezioni di diverse dimensioni e distribuite irregolarmente, come nella cirrosi, anemia emolitica da splenectomia.
• Cheratociti: emazie a mezza luna o ad elmetto per rottura di un vacuolo posto in prossimità della membrana citoplasmatica, in seguito ad un danno meccanico degli eritrociti da anemia emolitica cardiaca microangiopatica, CID, ...
• Codociti: emazie a campana con aspetto di cellule bersaglio, come nell’anemia ferropriva.

Alterazioni da eritropoiesi compensatoria

Le alterazioni da eritropoiesi compensatoria sono tipiche di gravi anemie dove il midollo osseo stimola l’eritropoiesi nel tentativo di compensare le perdite eritrocitarie, ma con presenza in circolo di cellule immature della serie eritropoietica, cioè eritroblasti, spesso associata ad una grave anemia emolitica, mielofibrosi con eritropoiesi extramidollare, infiltrazione carcinomatosa midollare...

Inclusioni eritrocitarie

Tra le inclusioni eritrocitarie abbiamo:

• Punteggiatura basofila: dovuta alla aggregazione patologica dei ribosomi, spesso associata all’intossicazione da piombo, con presenza di granulazioni rotondeggianti e di dimensioni diverse, distribuite sulla superficie cellulare interessando i reticolociti.
• Siderosomi: granuli citoplasmatici di ferritina ed emosiderina.
• Anelli di Cabot: strutture ad anello o a forma di 8 che si osservano nei reticolociti, associate spesso ad anemie severe.
• Corpi di Howell-Jolly: residui nucleari di 1 μm di Ø, di colore rosso-violetto, associati all’anemia perniciosa, splenectomia e atrofia splenica, in cui il midollo osseo cerca di rigenerare rapidamente i globuli rossi e si fa sfuggire delle emazie che ancora non hanno perso completamente il loro patrimonio nucleare.
• Corpi di Heinz: dovuti alla presenza di Hb denaturata che precipita in seguito all’azione di agenti chimici (farmaci), emolisi da carenza di G6PDH, evidenziabili con colorazione cristal-violetto, di forma ovale o rotonda.

Mielopoiesi

Granulocitopoiesi neutrofila

La granulocitopoiesi neutrofila è il processo di formazione dei granulociti neutrofili nel midollo osseo, che rappresentano il 60-70% dei leucociti o globuli bianchi presenti nel sangue periferico, a partire dalla cellula staminale pluripotente commissionata in senso neutrofilo, cioè le CFU-G che sono stimolate da alcuni fattori di crescita, come G-CSF e IL3, per la proliferazione e maturazione.

La prima cellula riconoscibile morfologicamente è il Mieloblasto, costituito da un nucleo grande, citoplasma scarso lievemente basofilo, granuli scarsi o assenti.

Nella 2^ fase maturativa si forma il Promielocito, ricco di granuli primari o azzurrofili contenenti MPO, lisozima, difensine, catepsine, idrolasi acide, ...

Poi si forma il Mielocito che ha un nucleo più piccolo, da cui origina il Metamielocito costituito da un nucleo reniforme, e contenenti granuli primari, granuli secondari o specifici, lattoferrina, lisozima, β2-microglobulina, collagenasi, gelatinasi, vitamina B12.