Ematologia Medica - Appunti Completi

Ematologia

L’emopoiesi si definisce come l’insieme di quei processi che regolano il mantenimento del numero fisiologico di cellule circolanti del sangue in condizioni di omeostasi ed intervengono come compenso in situazioni di perdita/distruzione, o per rispondere adeguatamente ad un aumento della richiesta da parte dell’organismo.

Midollo osseo e sedi emopoietiche

L’unica sede fisiologica di emopoiesi nel soggetto adulto è il midollo osseo (con progressiva restrizione di sede alle ossa piatte, a parte in alcune condizioni patologiche, dove troviamo un abnorme espansione). Nel corso dello sviluppo, invece, l’emopoiesi si localizza anche a livello del fegato e della milza (nell’adulto, questa è solo un organo linfatico); esistono delle patologie in cui, anche nell’adulto, questi organi restano emopoietici: ciò porta a splenomegalia o epatomegalia.

Organi linfoidi

Gli organi linfoidi, invece, si suddividono in:

• Primari (midollo osseo e timo)
• Secondari (milza, linfonodi e tessuto linfatico)

Cellula staminale emopoietica

La cellula primordiale dell’emopoiesi è la HSC (Hemopoietic Staminal Cell, o cellula staminale emopoietica). Questa cellula (che presenta un antigene CD34 sulla propria membrana) si riconosce funzionalmente perché ha la capacità di essere trapiantabile: viene definita, quindi, come quella cellula che, se trapiantata in un altro organismo mieloablato, è capace di riprodurre l’emopoiesi (concetto su cui si basa il trapianto di cellule staminali nell’uomo).

Per fare tutto ciò, questa cellula non si divide in maniera consueta, ma dà luogo ad un processo di "divisione asimmetrica", chiamato il principio dell’automantenimento. Nel momento in cui si divide, dà luogo ad una cellula identica a se stessa e ad una cellula diversa. Ogni volta che la cellula staminale si divide, dà luogo a due figlie, di cui una sola è un suo clone: questo è il meccanismo per cui ciascuno di noi nasce con un numero predefinito di cellule staminali.

Se ogni volta che ognuno di noi ha bisogno, la cellula staminale si dividesse, per esempio, in due globuli rossi, col tempo le cellule staminali finirebbero. In questo modo, invece, una delle due cellule resta sempre una cellula staminale. Per questo motivo, noi nasciamo con un numero di cellule staminali fisso e quello resta pressoché per tutta la vita (si riduce, tuttavia, con l’età, per un processo di morte fisiologico).

Nicchie emopoietiche

Ma dove si trovano queste cellule staminali? Nel midollo osseo. Questo possiede delle unità funzionali (nicchie emopoietiche), ossia delle strutture, costituite da cellule fibrose, endoteliali, adipose e dell’osso, che accolgono la cellula staminale e le forniscono nutrienti (ferro per fare i globuli rossi, fattori di crescita per favorire la loro divisione e differenziazione). Questo concetto della nicchia emopoietica è abbastanza recente ed è molto importante, poiché esistono patologie in cui la nicchia risulta alterata, provocando malattie quali l’aplasia midollare, che deriva non da un problema alla cellula staminale, ma da uno a livello della nicchia stessa.

La cellula staminale a livello della nicchia possiede dei recettori con cui si lega alle cellule della nicchia stessa. Quello che è stato scoperto (fondamentale per i trapianti) è che le cellule staminali possono uscire dalla nicchia: questo processo di migrazione fa sì che, nel nostro sangue, siano presenti centinaia di migliaia di cellule staminali in circolo. Questo processo fisiologico può essere indotto attraverso una serie di procedure, che portano alla cosiddetta mobilizzazione delle cellule staminali.

Migrazione e mobilizzazione delle cellule staminali

Nel caso di un trattamento chemioterapico, queste cellule staminali aumentano notevolmente nel circolo ematico: se utilizzo una proteina (GCSF), riesco ad indurre la migrazione delle cellule staminali nel sangue; questa proteina aumenta, in altre parole, le cellule CD34 positive, fondamentali per l’emopoiesi. Queste, quindi, si trovano:

• 1-2% nel midollo osseo
• 0,05% nel sangue periferico
• 0,3-0,5% nel sangue cordonale
• 0,5-3% nel sangue periferico, se mobilizzato con GCSF

Cellule mature e processo di emopoiesi

Com’è che dalla cellula staminale arriviamo alle cellule mature? Dalla cellula staminale, abbiamo delle cellule intermedie (progenitrici). Ogni cellula progenitrice produce altre cellule successive. In questo processo, quello che avviene è un doppio fenomeno:

• Restrizione di potenzialità (la cellula staminale può maturare in granulocita, leucocita, eritrocita, ecc.)
• Il numero di cellule aumenta sempre di più: questo è il meccanismo secondo il quale il midollo, in poco tempo, può produrre una quantità di cellule molto alta (è una produzione esponenziale)

Tuttavia, ogni volta che una cellula si divide, è a rischio di andare incontro a mutazione. Se ogni volta che ho necessità di combattere un’infezione, dovessi richiamare in causa sempre la cellula staminale, la metterei a rischio di mutazioni. Con questo sistema di evoluzione della cellula staminale, invece, si evita di richiamare sempre la cellula staminale iniziale, ma ciò che viene richiamato sono cellule successive derivanti da essa.

Centrifugazione del sangue

Se proviamo a centrifugare il sangue, vediamo come questo si suddivide in una zona rossa (ematocrito: percentuale di sangue occupata dai globuli rossi dopo centrifugazione), una parte bianca (buffy coat: una porzione occupata dai globuli bianchi) e una porzione sovrastante, dove troviamo il plasma e le piastrine.

Regolazione dell'emopoiesi

Ma come si regolano i processi dell’emopoiesi? Come è che il nostro organismo mantiene fissa l’emoglobina? Esiste un sistema di regolazione, che comprende il midollo osseo e delle cellule localizzate a livello del rene (e un po’ anche nel fegato) che percepiscono la carenza dell’ossigeno e rilasciano eritropoietina. Questo è un processo regolato: in condizioni normali c’è poca EPO in giro; se, tuttavia, perdo una grande quantità di globuli rossi per un’emorragia, le cellule del rene percepiscono un abbassamento di eritrociti e, quindi, una minor disponibilità di ossigeno in circolo, e producono eritropoietina.

L’eritropoietina è oggi disponibile come farmaco (riprodotta con tecnica di DNA ricombinante) ed utilizzata come terapia cronica nelle insufficienze renali croniche, dove il rene non è più capace di produrla da solo.

Preparazione di uno striscio di sangue periferico

Ma come si prepara uno striscio di sangue periferico, per eseguire una diagnosi di malattia immunologica?

• Abbiamo 2 vetrini.
• Eseguiamo il prelievo: sulla punta della farfallina resta un po’ di sangue; questa dovrà essere posta sul vetrino.
• Il secondo vetrino lo appoggiamo sulla goccia di sangue che, per capillarità, si appoggia lungo tutto il bordo inferiore del vetrino.
• A questo punto, strisciamo il secondo vetrino sul primo. Man mano che partiamo dalla goccia iniziale ed andiamo avanti, lo spessore dello striscio si riduce progressivamente: in uno striscio di sangue ben fatto, la parte iniziale è abbondante di cellule ematiche, mentre quella finale è costituita da cellule disperse.

La piastrinopoiesi

Le piastrine originano da cellule enormi: i megacariociti. Questi maturano e danno cellule con nucleo poliploide; i processi di divisione cellulare fanno, poi, aumentare il contenuto di DNA, poiché si dividono le cellule, ma non il nucleo. Questo processo di emopoiesi è regolato dalla trombopoietina, prodotta fisiologicamente dal fegato. Mentre l’eritropoietina viene prodotta a domanda (in caso di necessità), la trombopoietina è prodotta in maniera costante. Questa, infatti, viene regolata con un meccanismo "a spugna": quando le piastrine diminuiscono, la trombopoietina viene assorbita meno dal fegato e rimane in quantità più alte nel sangue, in questo modo può andare al midollo e consentire la produzione di piastrine. Se, invece, la quantità di piastrine è alta, viene riassorbita maggiormente dal fegato: in questo modo la stimolazione del midollo è minore. Il risultato finale di una corretta emopoiesi lo possiamo vedere in un emocromo fisiologico.

Emocromo completo

L’emocromo completo con formula, conosciuto anche sotto il nome di esame emcromocitometrico o emogramma, è un esame del sangue che si occupa di misurare le quantità dei principali elementi che compongono il materiale ematico: globuli rossi, globuli bianchi, piastrine ed altre componenti. È un’analisi che consente di tenere sotto controllo diversi parametri del sangue ed è quella prescritta con maggiore frequenza per testare le condizioni di salute della persona. È un esame semplice, poco costoso ed in grado di dare tanti dettagli importanti di valutazione ai medici.

L’emocromo completo con formula comprende:

• La conta dei globuli rossi ed ematocrito, volume cellulare medio ed ampiezza di distribuzione del volume eritrocitario, concentrazione emoglobinica corpuscolare media.
• La conta dei globuli bianchi e la formula leucocitaria.
• La conta piastrinica, volume piastrinico medio, ampiezza di distribuzione del volume piastrinico.

Particolarmente importanti, all’interno di questo esame, sono: l’ematocrito, che "calcola" la densità del sangue esprimendo il rapporto tra il volume complessivo dei globuli rossi ed il volume totale del sangue; la conta piastrinica e la formula leucocitaria, che consente di verificare la quantità delle diverse tipologie di globuli bianchi presenti nel sangue e quindi di poter individuare, se presenti, specifiche patologie ad essi correlati.

I valori di riferimento più importanti dell’emocromo, con i rispettivi standard uomo-donna, sono i seguenti:

• Ematocrito (Hct): 40-54%; 38-47%
• Emoglobina (Hb): 13,5-18 g/dl; 12-16 g/dl
• Eritrociti (RBC): 4,6-6,2 10^6/µl; 4,2-5,4 x 10^6
• Volume corpuscolare medio (MCV): 80-98 fl; 81-99 fl
• Emoglobina corpuscolare media (MCH): 26-32 pg; 26-32 pg
• Concentrazione emoglobinica corpuscolare media (MCHC): 32-36%; 32-36%

Ed ancora la formula leucocitaria e le piastrine, i cui valori normali sono i seguenti:

• Leucociti totali: 4500-11000
• Granulociti neutrofili: 1800-7700
• Granulociti eosinofili: 0-450
• Granulociti basofili: 0-200
• Linfociti: 1000-4800
• Monociti: 0-800
• Piastrine: 150.000-450.000/microlitro

Terminologia

• Anemia: riduzione del livello di emoglobina al di sotto del range di normalità.
• Leucopenia: riduzione del numero assoluto di leucociti, al di sotto del range di normalità. Leucopenia, tuttavia, può significare neutropenia o linfocitopenia o monocitopenia.
• Piastrinopenia: riduzione del numero di piastrine al di sotto del range di normalità.
• Eritrocitosi o poliglobulia: aumento dei livelli di Hb al di sopra del range più alto di normalità, generalmente accompagnato da un consensuale aumento di eritrociti.
• Leucocitosi: aumento del numero di leucociti al di sopra del range più alto di normalità. Anche qui, bisogna vedere se abbiamo una neutrofilia o una eosinofilia o una basofilia.
• Piastrinosi: aumento delle piastrine al di sopra del più alto range di normalità.

Esame istologico di biopsia osteomidollare

In un midollo normale, l’ematopoiesi occupa il 30-70% dello spazio e si riduce progressivamente con l’età, poiché aumentano in proporzione gli adipociti. La componente adiposa fa parte della struttura midollare: il fatto che aumenti con l’età è proprio un modo fisiologico per riempire lo spazio lasciato dalle cellule midollari.

Il trapianto di cellule staminali

Quali sono i principali obiettivi del trapianto di cellule staminali? Ricostituire un tessuto emopoietico nuovo e funzionante, laddove questo tessuto non sia più presente (aplasia midollare) oppure sia malato (leucemia, talassemia). Il trapianto di cellule staminali viene eseguito anche in pazienti con tumori solidi, che abbiano o meno invasione midollare da parte del tumore. Ma che senso ha eseguire un trapianto di cellule staminali, per esempio, in una donna con tumore alla mammella?

Dopo aver eseguito una forte chemioterapia, esiste sempre un momento in cui restano in circolo un po’ di cellule (pochissime) che non rispondono più alla chemio. È possibile aumentare al massimo la dose di chemioterapia così da distruggere tutte le cellule staminali tumorali della persona; tuttavia, questa dose andrebbe a distruggere anche tutto il midollo della paziente. In questi casi, quindi, viene data una dose elevatissima di chemio (che induce un’aplasia mortale del midollo), trapiantando poi le cellule staminali midollari, al fine di prevenire gli effetti fatali da chemioterapia.

Fonti di cellule staminali

Oggi possiamo utilizzare fonti di cellule staminali, quali:

• Midollo osseo (le prendiamo con procedure di aspirazione midollare)
• Sangue periferico
• Sangue da cordone ombelicale

Tipi di trapianto

In relazione al tipo di trapianto, invece, si distinguono:

• Trapianto autologo, quando il paziente dona cellule staminali a se stesso
• Trapianto singenico, eseguito fra gemelli monoclonali che, dal punto di vista immunologico, sono identici
• Trapianto allogenico, ossia da donatore: la sorgente e il tipo di donatore può essere differente:
  • Da donatore familiare (fratello o sorella compatibili): la probabilità di trovare un fratello compatibile è del 25%
  • Da donatore non familiare volontario (MUD)
  • Da cordone: la quantità di cellule staminali da sangue cordonale è molto bassa; siccome bisogna trapiantare una quantità precisa di cellule staminali in rapporto al peso del paziente, inizialmente questi trapianti venivano eseguiti solo nei bambini (oggi, invece, è stato visto che in un unico paziente è possibile anche trapiantare più cordoni HLA compatibili; col tempo, poi, solo uno dei sistemi immunitari trapiantati prenderà il sopravvento: gli altri lo aiutano solo ad instaurarsi)
  • Aploidentico

Il sistema HLA è un sistema di geni, che determina la antigenicità generale di ogni cellula dell’organismo. Questo viene ereditato come un intero blocco dalla madre e dal padre: è un pacchetto di geni chiamato aplotipo. Poiché ne sono presenti 2 nel padre e 2 nella madre, la probabilità di trovare un fratello compatibile è del 25% (4 possibilità).

I geni del complesso HLA producono due tipi di proteina (chiamate di classe I e di classe II), che sono quelle che presentano l’antigene nelle risposte immunitarie; in altre parole, sono quelle che possono provocare una risposta immunitaria (una risposta immunitaria anomala è la principale causa di insuccesso di trapianto di cellule staminali).

Esecuzione di un trapianto

Ma come si esegue un trapianto? Ci sono alcuni principi di base:

1. Preparare il paziente al trapianto: lo si prepara con una duplice finalità:
   • Instauriamo un regime di condizionamento: condizioniamo il paziente a ricevere queste cellule staminali, attraverso una chemioterapia ad alte dosi (in altre parole, si crea un vuoto nel tessuto emopoietico, al fine di dare spazio alle nuove cellule emopoietiche in arrivo)
   • Immunosopprimiamo il paziente (solo per il trapiano allogenico)
2. Le cellule (da trapianto autologo) vengono congelate in azoto liquido a -190°C e trattate con dimetilsolfossido, una sostanza che impedisce all’acqua presente di congelare e rovinare le cellule (un po’ come il liquido che si mette nella macchina per evitare che si congeli il liquido del radiatore). Al momento del bisogno le si scongelano e le si preparano. Questo metodo ci permette di prevedere benissimo il momento in cui reinfonderle: una volta congelate, infatti, queste cellule non perdono le loro funzioni. Nel caso di trapianto allogenico, invece, le cellule non vengono congelate, poiché la loro preparazione e la trasfusione avvengono nello stesso giorno.
3. Una volta eseguito il regime di condizionamento, si procede all’infusione delle cellule staminali (infuse attraverso il sistema venoso periferico). Queste cellule, per il fenomeno dello homing tendono a tornare a livello della nicchia emopoietica, che presenta i recettori specifici.
4. È presente, adesso, una fase di aplasia midollare, conseguente al trattamento chemioterapico. Il paziente, anche dopo la trasfusione, possiede 0 neutrofili e comincia a calare anche di Hb. Questo è il periodo più rischioso di terapia, in cui il paziente può andare incontro a qualunque tipologia di infezione. Si ritiene il giorno 40 come il giorno massimo per vedere comparire il fenomeno dell’attecchimento, ossia quando i granulociti aumentano (500 granulociti). Poiché c’è questo rischio elevatissimo, i pazienti stanno in camere a pressione positiva, bevono acqua sterilizzata, ecc. Dunque, questa fase di aplasia dura finché non compaiono i granulociti (le piastrine aumentano dopo mesi e i globuli rossi dopo 2-3 mesi).
5. Quando si verifica il recupero della funzione emopoietica, questi pazienti hanno comunque perso la memoria immunologica (possono riprendere la varicella, ecc.).

La GVHD e la GVL

Nel caso di trapianto allogenico c’è sempre un rischio di interazione immunologica: il sistema immunitario donato può andare ad attaccare il ricevente. Ma perché il midollo donatore attacca il ricevente? Perché il tessuto trapiantato è perfettamente funzionante e contrasta quello del ricevente. Questo processo è chiamato GVHD (Graft Versus Host Disease). Quest’ultima è la causa principale di morte dopo il trapianto di cellule staminali.