Fisiopatologia delle piastrine

Fisiopatologia delle piastrine

Piastrinopoiesi

In questo capitolo si parlerà delle piastrine e il ruolo che hanno nel processo dell’emostasi, con tutte le conseguenze che seguono ad alterazioni del processo dell’emostasi, con tutte le malattie che potranno portare a rischio trombotico. La cellula staminale di partenza è la cellula staminale pluripotente, si passa alla cellula orientata in senso mieloide CFU-GEMM e poi alla cellula unipotente orientata verso il megacarioblasto, unità formante colonie di produzione delle piastrine. I precursori sono megacariociti, megacariociti, poi ci sono i vari fattori di crescita che intervengono e infine le piastrine.

C'è un altro albero differenziativo delle cellule emopoietiche che fa originare le piastrine e i globuli rossi da una cellula staminale comune e quindi si ha potenzialità bifiliare. Le piastrine derivano dalla divisione del citoplasma dei megacariociti. Però per arrivare alla formazione del megacariocito e quindi delle piastrine ci sono dei processi di maturazione e divisione un po’ particolari:

• Cellula staminale pluripotente
• Unità formante colonie
• Megacarioblasto
• Megacariocito

Più vari fattori di crescita che intervengono nella maturazione delle piastrine che possono esserci sia a livello della cellula staminale pluripotente, possono essere aspecifiche come le citochine e quelle specifiche come la trombopoietina. Le piastrine derivano dalla frammentazione del citoplasma dei megacariociti. Il megacariocita presenta tanti nuclei, in realtà è un unico nucleo che ha tanti vari lobi. Nel processo di maturazione avvengono delle modificazioni a carico del nucleo e del citoplasma.

La maturazione che avviene a carico del nucleo consiste nel fatto che c’è un aumento del numero dei cromosomi, un aumento della ploidia per endomitosi, per cui non c’è una divisione della cellula ma una divisione del patrimonio genetico stesso. Si passa da 2N, 4N, nei precursori (megacarioblasto) a 8N, 16N, 32N, 64N nel megacariocito. Aumentando la ploidia, il megacariocita aumenta di dimensioni (i precursori sono molto piccoli in questo caso e via via che ci si avvicina al megacariocito c’è un aumento di questo), il nucleo è multilobato (non sono tanti nuclei) e il citoplasma da basofilo diventa acidofilo, quindi ci sono dei cambiamenti anche all’interno del citoplasma. Questa maturazione che avviene nel citoplasma consiste nel fatto che compaiono determinati granuli, sono granuli importanti che vedremo che funzione svolgono nelle piastrine.

Per quanto riguarda il citoplasma, i cambiamenti consistono in:

• Comparsa di granuli (importanti per la funzione delle piastrine);
• Aumento di volume;
• Comparsa nel citoplasma delle cosiddette "linee di demarcazione", linee lungo le quali avviene la frammentazione del citoplasma: infatti le piastrine derivano dalla frammentazione del citoplasma dei megacariociti.

Tante di più sono le piastrine, quanto di più è il patrimonio cromosomico. Sono anche indicati i vari marcatori di membrana che vengono utilizzati quando si vuole identificare i vari precursori. Le cose fondamentali sono endocitosi, frammentazione del citoplasma e presenza di questi granuli. I precursori sono le cellule più grandi che troviamo nel midollo osseo. Per capire la funzione che le piastrine svolgono nel processo dell’emostasi bisogna tener presente due cose fondamentali e cioè i granuli e le proteine presenti sulla membrana, che sono delle glicoproteine perché sono delle proteine immerse nei fosfolipidi della membrana con catena glucidica.

Struttura delle piastrine

Nella piastrina non c'è nucleo, c’è al solito la membrana piastrinica (struttura stratificata rivestita da glicocalice -recettori- e con proteine enzimatiche e strutturali - glicoproteine-) formata da fosfolipidi in cui sono immerse delle proteine, che presentano una catena glucidica che funge da recettore. Al di sotto della membrana è presente il citoscheletro, costituito da microfilamenti e microtubuli che controllano la forma della piastrina. Questo è importante perché quando la piastrina si attiva, rilascia il contenuto dei granuli e dà il via al processo dell'emostasi, e in alcuni casi al processo della trombosi, la piastrina cambia forma.

All'interno della piastrina sono presenti diversi granuli:

• Granuli densi;
• Granuli α;
• Lisosomi, che contengono varie molecole che poi vedremo.

Ci sono inoltre una serie di varie strutture, come:

• Sistema canalicolare aperto che rappresenta una via attraverso la quale il contenuto dei granuli viene riversato verso l'esterno durante l'attivazione delle piastrine;
• Mitocondri;
• Sistema tubulare denso (REL), coinvolto nel metabolismo dell'acido arachidonico, acido importantissimo contenuto nei fosfolipidi della membrana delle piastrine (dal quale, attraverso l'enzima ciclo-ossigenasi che è contenuto in questo sistema, si formano poi composti importanti che sono i trombossani).

Trombopoietina

Tra i fattori di crescita molto importanti per le piastrine troviamo la trombopoietina. È una glicoproteina formata da 332 aa, codificata da un gene situato nel braccio lungo del cromosoma 3. È prodotta nell’uomo a livello del rene e del fegato e ha la funzione di:

• Stimolare la crescita delle colonie dei megacariociti;
• Regolare la proliferazione e la maturazione degli stessi fino alla piastrinopoiesi attraverso il legame con un particolare recettore mpl presente nella membrana dei megacariociti e delle piastrine. Il legame tra questo fattore di crescita e questo recettore fa sì che quest’ultimo cambi conformazione con attivazione delle chinasi della famiglia JAK (janus kinasi) associate a mpl che danno il via alla proliferazione dei megacariociti.

Proteine di membrana:

Le due importanti da ricordare sono:

• Glicoproteina 1B
• Glicoproteina 2B, 3A

Si tratta di proteine che presentano una catena glucidica che funziona da recettore per alcune molecole importanti che intervengono nel processo dell'emostasi e della trombosi. La glicoproteina 1B è formata da due catene, α e β, e funge da recettore principale per il fattore di Von Willebrand. La glicoproteina 2b, 3a, formata anch'essa da due catene, presenta la catena glucidica che funge da recettore per il fibrinogeno, per il fattore di Von Willebrand e per altre varie molecole quali trombina e fibronectina, ecc.

Al di sotto di queste abbiamo il citoscheletro che permette i cambiamenti di forma nelle teste.

Granuli e loro contenuto:

• Granuli densi o δ: contengono ATP, ADP (estremamente importante nel processo di aggregazione piastrinica), serotonina, ioni calcio importanti nel processo della coagulazione (una fase dell’emostasi).
• Granuli α: i più importanti, perché contengono molecole specifiche delle piastrine: in questi sono contenute varie molecole come il Fattore di Von Willebrand e altre varie molecole coinvolte nel processo della coagulazione: fibrinogeno, PF4, PDGF, β-tromboglobulina, fattore V, fattore XIII, fattore XI, inibitore dell’attivatore del plasminogeno (PAI-1).
• Granuli γ: corrispondono ai lisosomi e contengono vari enzimi proteolitici lisosomiali che normalmente sono contenuti nei lisosomi.

Emostasi

È costituita da una serie di reazioni che hanno lo scopo, dal punto di vista fisiologico, di impedire o limitare la fuoriuscita di sangue dai vasi lesi (funzione fisiologica). Tuttavia, quando questi stessi eventi si verificano in momenti in cui non dovrebbero avvenire, possono portare alla formazione di trombi. Quindi descrivere il processo dell'emostasi o descrivere il meccanismo della trombosi, cioè l'evento patologico che porta alla formazione di un trombo, è la stessa cosa. Si tratta di un processo composto da varie fasi che non devono essere confuse tra di loro, in quanto ciascuna ha una determinata funzione nel processo e ciascuna viene inibita da particolari farmaci.

Abbiamo quindi:

• Fase vascolare: vasocostrizione;
• Fase piastrinica: in cui avvengono adesione, rilascio del contenuto dei granuli e aggregazione delle piastrine (quest'ultimo molto importante in quanto si parla di farmaci antiaggreganti, quando si vuole impedire l'aggregazione delle piastrine nei soggetti che hanno un rischio trombotico);
• Fase coagulazione: evento fisiologico ma patologico quando porta a rischio trombotico e ci sono farmaci anticoagulanti con effetto diverso dagli antiaggreganti (da non confondere mai anticoagulanti con antiaggreganti!);
• Fase della fibrinilosi: fase terminale.

Per comodità queste quattro fasi si distinguono in due gruppi:

• Emostasi primaria: comprende le prime due fasi che portano alla formazione dell'aggregato piastrinico, che trasformandolo in un termine un po' patologico, viene definito anche con formazione del cosiddetto "trombo bianco" (si chiama così perché formato principalmente da piastrine con scarsa presenza di fibrina).
• Emostasi secondaria: comprende le successive due fasi che portano alla formazione dell'evento patologico, ma che fisiologicamente ha la funzione di impedire la fuoriuscita di sangue dai vasi lesi. Questo nome perché è avvenuta la coagulazione, si è formata la fibrina quindi è composto da un ammasso di fibrina, con piastrine e globuli rossi imbrigliati al suo interno.

In condizioni normali vediamo il vaso formato da cellule endoteliali, al di sotto troviamo una parete con fibre collagene e poi muscolatura liscia. Quando vi sono lesioni del vaso, che a volte non sono neanche visibili, vi è un'alterazione delle cellule endoteliali, con scollamento e allargamento delle cellule stesse. Il sangue, che in condizioni normali circola a contatto con le cellule endoteliali, adesso si viene a trovare a contatto con qualcosa che gli è estraneo, cioè con ciò che è al di sotto delle cellule endoteliali: le fibre collagene. Il contatto del sangue ed in particolare delle piastrine con le fibre collagene porta all'attivazione delle piastrine e dei vari componenti del sangue, delle proteine che si trovano comunemente nel sangue.

Il primo evento che avviene è l'attivazione delle piastrine che aderiscono alle fibre collagene sotto-endoteliali. L'attivazione porta al rilascio del contenuto dei granuli, molecole già formate, come l'ADP, contenuta nei granuli densi, che dà l'avvio agli altri successivi eventi. Contemporaneamente interviene l'acido grasso contenuto nei fosfolipidi delle membrane delle piastrine, l'acido arachidonico, che si stacca da questi fosfolipidi e ad opera dell'enzima ciclo-ossigenasi contenuto nel rel, si ha la formazione di mediatori importantissimi che sono i TROMBOSSANI.

Da questa reazione di formazione di ADP e TROMBOSSANO A2, inizia l'aggregazione piastrinica, in cui interviene anche un'altra molecola, una proteina contenuta nel plasma e cioè il FIBRINOGENO. Si forma quindi l'aggregato piastrinico che, in condizioni fisiologiche, quando si ha lesione delle cellule endoteliali e fuoriuscita di sangue dal vaso, ha la funzione di frenare la fuoriuscita di sangue. Se avviene in condizioni in cui non dovrebbe avvenire è il primo evento che può portare ad un evento patologico: ischemie e occlusioni di un vaso.

Si è verificato quindi il contatto del sangue con un tessuto estraneo, il collagene sottoendoteliale; adesso si ha l'attivazione delle proteine contenute nel sangue che danno il via alla fase della coagulazione, che porta alla formazione, tramite l'attivazione della protrombina a trombina, della fibrina con formazione del tappo emostatico vero e proprio: "trombo rosso", un aggregato di piastrine, fibrina, in cui sono imbrigliati anche i globuli rossi. Le piastrine, come detto, hanno tutta una serie di proteine che rappresentano i recettori, anche della trombina e della fibrina. Quindi tutto avviene attorno alla superficie delle piastrine.

Emostasi primaria

• Vasocostrizione: avviene rapidamente in quanto dalle cellule endoteliali danneggiate circostanti la lesione viene rilasciata l'endotelina-1, con funzione vasocostrittrice. È dovuta ad un meccanismo neurogeno riflesso che ha lo scopo di favorire la vasocostrizione, con la funzione di limitare la fuoriuscita di sangue.
• Fase piastrinica: in cui si individuano:
  • Adesione: le piastrine aderiscono alla matrice extracellulare, quindi al collagene sottoendoteliale che viene esposto in seguito a danno endoteliale; tale adesione avviene con l'intervento del fattore di Von Willebrand che fa da ponte tra le piastrine e il collagene sottoendoteliale. L'adesione è mediata dalla glicoproteina 1b che favorisce l'adesione della piastrina al collagene sottoendoteliale in sinergia con il fattore di Von Willebrand;
  • Rilascio del contenuto dei granuli: a questo punto le piastrine vanno incontro ad attivazione (cambiano forma, emettono prolungamenti, pseudopodi) con rilascio del contenuto dei granuli, ADP e ioni calcio che vanno ad attivare l'enzima fosfolipasi, (contenuto nella membrana delle piastrine) la quale scinde i fosfolipidi, staccando dai fosfolipidi l'acido arachidonico. Quest'ultimo, grazie all'azione dell'enzima ciclo-ossigenasi, porta alla formazione del trombossano A2, ottenuto quindi dall'acido arachidonico presente sui fosfolipidi di membrana, che favorisce l’aggregazione piastrinica. Altro fattore che interviene favorendo l’aggregazione è la glicoproteina 2b 3a. Un fattore importante che viene rilasciato dai fosfolipidi di membrana, che favorisce l'attivazione delle piastrine, è il fattore PAF;
  • Aggregazione: indotta dalla formazione del trombossano A2, che ha azione di vasocostrizione. Le piastrine si aggregano tra loro e si ha l'intervento del fibrinogeno. Gioca un ruolo importante in questo processo la glicoproteina 2b 3a.

Attivazione piastrinica:

Vediamo quindi come le piastrine attivate cambiano di forma, emettono dei prolungamenti detti pseudopodi, rilasciano il contenuto dei granuli e cominciano ad aggregarsi. L’attivazione piastrinica si accompagna a modificazioni morfologiche-strutturali e biochimiche specifiche: le piastrine perdono la loro normale forma discoide per assumere una forma sferica, con superficie spinosa e protrusione di pseudopodi. La contrazione delle piastrine, che porta alla centralizzazione del sistema granulare piastrinico, è dovuta alla liberazione degli ioni calcio, necessari per la funzione contrattile del sistema actina-miosina ATPasi dipendente; per azione di fosfolipasi si ha la liberazione di acido arachidonico e di PAF (Platelet activating factor) dai fosfolipidi di membrana.

Fattore di Von Willebrand:

È contenuto nei granuli delle piastrine, sintetizzato dai megacariociti, ma è sintetizzato anche nelle cellule endoteliali. E' infatti una glicoproteina presente nel plasma, ma che si trova già pronta anche nella matrice sotto-endoteliale e negli α-granuli delle piastrine. Ha una struttura particolare, si tratta di un multimero, formato da un aggregato di varie proteine e la funzione principale è di promuovere l'adesione delle piastrine al collagene sotto-endoteliale. La glicoproteina 1b è il principale recettore. In condizione normali si trova sotto le cellule endoteliali, nella matrice sotto-endoteliale dove favorisce l'adesione delle piastrine ogni qualvolta si ha interruzione del rivestimento endoteliale; se infatti c'è una lesione le piastrine possono trovarlo subito pronto a disposizione. Viene rilasciato anche dalle piastrine stesse, prodotto dalle cellule endoteliali, ma si trova anche nel plasma sotto forma di multimero dove ha una funzione importante: trasporta un fattore che interviene nel processo della coagulazione, il fattore VIII.

Nota Bene: Se manca questo fattore si ha emofilia!

Quindi, una parte, che è secreta dalle cellule endoteliali, si deposita fisiologicamente nella matrice sotto-endoteliale, dove favorisce l'adesione delle piastrine ogni qualvolta si ha interruzione del rivestimento endoteliale. Le cellule endoteliali e le piastrine rilasciano il fattore di Von Willebrand in circolo e in seguito a lesioni vascolari questo pool aderisce subito alla matrice sotto-endoteliale stessa favorendo l'adesione delle piastrine. Se manca tale fattore di V. W. si avrà mancata adesione delle piastrine al collagene sotto-endoteliale, con conseguente rischio emorragico (relazione tra processo dell'emostasi, rischio trombotico e rischio emorragico). Il recettore principale per il fattore di Von Willebrand è la glicoproteina 1b, ma può legarsi anche alla glicoproteina 2b 3a. Quindi possono promuovere l'aggregazione piastrinica legandosi a tali recettori attivati dall'ADP. Quindi tali recettori modificati dall'ADP, rilasciato dai granuli delle piastrine, legano poi il fibrinogeno. Ecco quindi l'importanza di ADP e fibrinogeno nel favorire l'aggregazione piastrinica. I multimeri del fattore di Von Willebrand servono anche a trasportare il fattore VIII che interviene nella via intrinseca della coagulazione e sono importanti per la stabilità del fattore VIII. L'emivita del fattore VIII circolante è di 12 ore se i livelli sono normali, ma se manca il fattore di Von Willebrand o è difettoso anche l'emivita del fattore VIII è più breve (2-4 ore), come si ha nella malattia di von Willebrand.

Questi stessi eventi appena descritti avvengono anche durante un processo infiammatorio. Quando vi è un processo infiammatorio il primo evento importante è a carico della parete dei vasi del microcircolo e consiste nella vasodilatazione e nell'aumento della permeabilità, i vasi si allargano, c'è un aumento del letto capillare e c'è come un allargamento tra una cellula endoteliale e l'altra.