Fisiologia, Lezione 7- il sangue

I globuli rossi hanno la forma di una lente biconcava e, insieme alle piastrine, sono gli

unici elementi dell'organismo privi di nucleo. Per tale ragione non sono in grado di

replicarsi né di produrre proteine. Vita media circa 4 mesi. La mancanza del nucleo lascia più

spazio all'emoglobina e la forma biconcava aumenta il rapporto tra la superficie e il volume

della cellula. La forma biconcava infatti garantisce una superficie maggiore di quella di una

cellula sferica di uguale volume, ciò esalta la capacità della cellula di assorbire e cedere

ossigeno attraverso la sua membrana. Il colore rosso degli eritrociti è dovuto al pigmento

emoglobina, una grossa molecola proteica contenente ferro, che rappresenta circa un terzo del

peso della cellula. Non meno del 97% dell'ossigeno trasportato dal sangue è fissato

nell'emoglobina. La molecola di emoglobina raccoglie l'ossigeno dove la concentrazione è

elevata (nei capillari degli alveoli polmonari) e lo cede dove la concentrazione è bassa, (nei

tessuti). Ceduto l'ossigeno, una parte dell'emoglobina si combina con il diossido di carbonio

prodotto dal metabolismo cellulare e ritorna ai polmoni. Grazie all'emoglobina, il nostro sangue

può trasportare una quantità di ossigeno 70 volte superiore a quella che sarebbe possibile se

l'ossigeno fosse semplicemente disciolto nel plasma. Legando a sé l'ossigeno, l'emoglobina

subisce una lieve modificazione di forma che ne altera il colore. Infatti il sangue deossigenato è

di colore marrone-rosso scuro, ma appare bluastro attraverso la cute, mentre il sangue

ossigenato è di colore rosso ciliegia.

I leucociti, o globuli bianchi, sono incaricati della difesa dell'organismo. Nel sangue essi sono

assai meno numerosi dei globuli rossi. La densità di leucociti nel sangue è di 5000-7000 /mm3.

I leucociti si dividono in due categorie: granulociti e cellule linfoidi (o agranulociti). I granulociti

in base all’affinità verso i coloranti neutri, acidi o basici si distinguono in neutrofili, eosinofili

(acidofili), basofili. Le cellule linfoidi, invece, si distinguono in linfociti e monociti. Sono quasi

tutti dotati di motilità ameboide e fagocitaria (che predomina però nei neutrofili e monociti),

mentre la produzione di anticorpi è esclusiva dei linfociti B (plasmacellule).

La principale funzione delle piastrine, o trombociti, è di fermare la perdita di sangue nelle ferite

(emostasi). A tale scopo, esse si aggregano e liberano fattori che promuovono la coagulazione

del sangue. Fra queste c'è la serotonina che riduce il calibro dei vasi lesionati e rallenta il

flusso ematico, la fibrina che intrappola cellule e forma il coagulo. Anche se appaiono di forma

tondeggiante, le piastrine non sono propriamente delle cellule. Il loro diametro è di circa 2-3

µm, quindi sono assai più piccole degli eritrociti. La loro densità nel sangue è di 200000-

300000 /mm3.

L’emopoiesi p il processo di formazione degli elementi corpuscolati del sangue. Inizia nella

vita embrionale e continua per tutta la vita dell’individuo; gli organi emopoietici si modificano

nel corso della vita dell’individuo. Nelle prime 3 settimane di vita embrionale alcune cellule del

sacco vitellino formano isolotti, alcuni dei quali sono destinati a diventare l’endotelio dei vasi

sanguigni, mentre altri diventeranno elementi corpuscolati del sangue. Le cellule endoteliali e

le cellule ematiche hanno un’origine embriologica comune; a sottolineare i rapporti tra

endotelio vasale e cellule ematiche vi sono alcune citochine che, prodotte dal tessuto

endoteliale vasale, controllano il differenziamento degli elementi corpuscolati del sangue.

Durante lo sviluppo embrionale altri organi diventano tessuto -ematopoietico: fegato, milza,

nodi linfatici, timo e midollo osseo. Dopo la nascita l’emopoiesi avviene esclusivamente nel

midollo di tutte le ossa dell’apparato scheletrico. A mano a mano che il bambino cresce, le

regioni attive del midollo diminuiscono progressivamente e nell’adulto il tessuto emopoietico è

confinato al midollo osseo della colonna vertebrale, delle pelvi, dello sterno e delle estremità

prossimali delle ossa lunghe. In caso di necessità, le aree inattive, come fegato e milza,

possono riprendere a produrre gli elementi corpuscolati. Il midollo osseo è attivo nell’emopoiesi

e si presenta di colore rosso per la presenza di emoglobina, la proteina che lega l’ossigeno

presente nei globuli rossi; il midollo inattivo è di colore giallo per la presenza di adipociti. Nel

midollo osseo attivo tutti gli elementi corpuscolati del sangue originano dalla medesima cellula

precursore, la cellula staminale emopoietica totipotente. Queste hanno la capacità di

differenziarsi in tutti i tipi di cellule del sangue. Il loro differenziamento avviene a tappe

successive, nelle quali le cellule perdono progressivamente la propria capacità differenziativa e

passano da cellule staminali non determinate a cellule progenitrici o blasti, che possono dare

origine a uno solo (proeritroblasti, linfoblasti, monoblasti e megacarioblasti) o a pochi

(mieloblasti) tipi cellulari differenti. Le cellule progenitrici danno origine a tutti gli elementi

corpuscolati del sangue; globuli rossi, bianchi e magacariociti, i precursori delle piastrine. Nelle

regioni emopoietiche del midollo osseo, il 75% del tessuto attivo dà origine a globuli bianchi e il

25% a globuli rossi, nonostante i globuli rossi costituiscano il 95% del numero totale di cellule

presenti nel sangue. Questo apparente paradosso trova una spiegazione se si considera il

tempo di vita delle diverse cellule ematiche: i globuli rossi vivono per 4 mesi, mentre i bianchi

pochi giorni e devono essere quindi rinnovati. Alcune cellule staminali danno origine a cellule

precursori di cellule T (pre T) che vengono immesse nel sangue e da qu giungono al timo,

ghiandola bilobata localizzata nel mediastino superiore e che appartiene al sistema linfatico.

Qui i precursori pre-T si dividono e si differenziano in linfociti T.

Piastrine ed Emostasi

Le piastrine sono piccoli frammenti cellulari prodotti nel midollo osseo a partire da cellule molto

grandi, dette megacariociti. I megacariociti vanno incontro a diverse mitosi senza subire alcuna

divisione cellulae. Si forma una cellula poliploide con un nucleo lobato. I margini più esterni

presenti nel midollo estrudono attraverso l’endotelio verso il lume dei sinusoidi ematici del

midollo osseo e si frammento dando luogo a piastrine discoidali, costituite da citoplasma

circondato dalla membrana cellulare. Le piastrine sono sempre in circolo ma si attivano solo in

presenza di danno tissutale.

Insieme ai fattori di coagulazione presente nel plasma, le piastrine rivestono un ruolo

importante nell’emostasi, passaggio che permette di mantenere il sangue all’interno dei vasi

danneggiate evitando emorragie. Quando un vaso sanguigno si danneggia, la serie di eventi

che concorre a fermare il flusso di sangue è rappresentata da vasocostrizione della parete

vascolare, formazione del tappo di piastrine e coagulazione del sangue. Quando l’endotelio

vasale viene danneggiato, la contrazione della muscolatura liscia del vaso determina una

chiusura immediata, ma temporanea, del vaso. Questo spasmo muscolare è prodotto dalla

liberazione di sostanze paracrine vasocostrittrici rilasciate dall’endotelio vasali, l’endotelina. La

vasocostrizione ha come effetti immediati la riduzione del flusso e della pressione all’interno del

vaso, facilitando la formazione del tappo piastrinico. Il tappo è determinato da un accumulo di

piastrine che bloccano meccanicamente la lesione sigillando i piccoli vasi. L’aggregazione

piastrinica richiede diversi passaggi, alcuni dei quali avvengono simultaneamente:

-adesione piastrinica: i vasi danneggiati espongono collagene al quale aderiscono le piastrine.

L’adesione avviene attraverso due meccanismi: il primo coinvolge il fattore di von Willebrand

(vWF), prodotto dalle cellule endoteliali vasali che forma un legame a ponte tra il collagene e i

recettori di superficie delle piastrine; il secondo è interazione diretta di alcuni recettori delle

piastrine con la molecola di collagene;

-rinforzo della vasocostrizione locale e innesco dell’aggregazione piastrinica. Una volta che le

piastrine hanno aderito al collagene, diventano attivate ed estrudono per esocitosi il contenuto

dei loro granuli citoplasmatici. Tra le sostanze rilasciate vi sono serotonina, ADP e il fattore

attivante le piastrine (PAF). Il PAK ha due effetti: innesca il meccanismo di feedback positivo

attivando altre piastrine, e promuove la conversione dei fosfolipidi di membrana in

trombossano A2, una citochina. Serotonina e trombossano A2 rinforzano la vasocostrizione

locale e promuovono, insieme a PAF e ADP l’aggregazione piastrinica. Il tappo piastrinico

cresce e sigilla la parte danneggiata.

-aggregazione piastrinica. Una volta attivate, le piastrine esprimono nuovi recettori di

membrana che legano il fibrinogeno, una proteina plasmatica. Questo forma un ponte tra i

recettori di superficie di diverse piastrine, contribuendo all’aggregazione e alla formazione del

tappo piastrinico.

L’endotelio non danneggiato, per evitare che il tappo continui ad espandersi, rilascia la

prostaciclina, e monossido di azoto, che bloccano l’adesione e l’aggregazione piastrinica

favorendo la localizzazione del fenomeno solo all’area danneggiata.

La coagulazione del sangue completa il processo dell’emostasi. Questo processo determina la

formazione di un coagulo gelatinoso di sangue, costituito da una rete di fibre proteiche, le

fibrine, che itnrappolano piastrine e fluido. La coagulazione richiede l’intervento di numerose

proteine, i fattori di coagulazione, che si trovano nel plasma e vengono attivate in modo

sequenziale, attraverso un processo a cascata. Questo processo è suddiviso in 3 fasi: il primo

stadio si conclude con la formazione della protrombinasi, il 2 porta la conversione di

protrombina in trombina, e il 3 il fibrinogeno viene convertito in fibre di fibrina insolubile. In

relazione a come si giunge all’attivazione della protrombinasi, abbiamo una via estrinseca e

una intrinseca.

Nella via estrinseca l’attivazione dipende da fattori estrinseci del sangue: il tessuto danneggiato

rilascia il fattore tissutale (TF) o fattore 3, una miscela di fosfolipidi e lipoproteine. In presenza

di calcio il TF forma un complesso con il fattore VII che attiva il fattore X. Sulla superficie delle

piastrine il calcio, i fosfolipidi e il fattore X attivano la protrombinasi. A questo primo stadio

segue l’attivazione, a opreda della protrombinasi, della protrombina in trombina, mentre nel 3

stadio la protrombina converte il fibrinogeno in fibrina.

La via intrinseca viene attivata da fattori intrinseci del sangu